Tópico 1 - Introdução a Automação e Robótica 2020 revisão 1.1

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Automação e Robótica
INTRODUÇÃO
Professores: 
Antonio Garcia Netto
Itália Ap. Zanzarini Iano
NÚCLEO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS EM AUTOMAÇÃO E ROBÓTICA
Fatec-Sorocaba – José Crespo Gonzales
Automação
Controles - Lógica.
Sensores
Atuadores
Grafcet
Programação CLP
Robôs e manipuladores – 
Laboratórios: Robótica e MPS
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Programa de aula
Critério de notas
Avaliações:
Continuada através de:
participações em aulas;
apresentações de trabalhos e exercícios. 
Cada Apresentação será pontuada e somada a nota das atividades.
Trabalho final de CLP em grupo
Avaliação individual
Conceito Final = ∑ Notas/2 ≥ 6,0 
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Critério de notas
Avaliações:
Continuada através de apresentações de trabalhos e exercícios 
Cada Apresentação será pontuada e somada a prova final.
Trabalho final de CLP em grupo
Trabalho final de Robótica em grupo
Avaliação Final individual
Conceito Final = ∑ Notas ≥6
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Resumo 
histórico
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Resumo histórico 
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Historicamente, o surgimento da automação está ligado com a mecanização, sendo muito antigo, remontando da época de 3500 e 3200 a.C., com a utilização da roda. O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem, de forma a substituir o esforço braçal por outros meios e mecanismos, liberando o tempo disponível para outros afazeres, valorizando o tempo útil para as atividades do intelecto, das artes, lazer ou simplesmente entretenimento.
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A primeira referência explícita ao conceito da criação de máquinas para a substituição do homem na realização de tarefas, foi escrita por Aristóteles (sec. IV aC):
“se os instrumentos pudessem realizar suas próprias tarefas, obedecendo ou antecipando o desejo de pessoas...”
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“...de que o saber devesse produzir seus frutos na prática, de que a ciência devesse ser aplicável ‘a indústria, de que os homens tivessem o dever sagrado de se organizarem para melhorar as condições de vida”
Já no final do século XVI, Francis Bacon preconizava a idéia: 
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Ao longo dos séculos, diversas invenções propiciaram a necessária bagagem tecnológica para a gradual substituição do homem pela máquina
Resumo histórico 
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Século XVIII
1ª. Revolução industrial – Início Inglaterra.
Esse processo trouxe modificações significativas na economia e na sociedade:
Nessa nova sociedade que saí de um sistema totalmente agrícola e organizada na produção de bens de consumo para industrialmente mais produtiva;
Maior complexidade e, por consequência, no espaço geográfico: aumentou a quantidade de profissões, de mercadorias produzidas, de unidades de produção (as fábricas); 
as cidades passaram a crescer, em alguns casos, num ritmo bastante acelerado;
o campo conheceu um processo de mecanização; 
foram estruturadas ferrovias, que aumentaram a capacidade de circulação de mercadorias e pessoas, além de terem agilizado o transporte; 
a necessidade por matérias-primas agrícolas e minerais ampliou-se significativamente e, em decorrência disso, muitos povos foram explorados, sobretudo no continente africano.
Resumo Histórico 
Século XVI
 Primeira máquina-ferramenta inventada que se tem notícia – Torno de abrir roscas.
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Principal fonte de energia: carvão mineral (vapor);
Três invenções de máquinas marcaram esse período de transição:
1 - Máquina de fiação;
2 - Tear mecânico;
3 - Motor a vapor. 
Surgem os primeiros mecanismos automáticos fixos e as linhas de montagem para produção em massa; 
Primeiros reguladores mecânicos, instrumentação e reguladores pneumáticos e hidráulicos;
Essas modificações foram, num primeiro momento, restritas aos países que hoje denominamos de desenvolvidos: diversos da Europa, como Alemanha, França, Bélgica e Holanda entre outros, além da própria Inglaterra; EUA e Japão.
https://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/revolucoes-industriais-primeira-segunda-e-terceira-revolucoes.htm?cmpid=copiaecola
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Resumo Histórico 
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Resumo Histórico 
Século XIX
2ª. Revolução industrial
Ocorreu entre meados do século 10 e meados do século 20;
Marcada pelo surgimento de duas fontes energéticas: Eletricidade e petróleo;
Surgimento das primeiras máquinas movidas a eletricidade levando ao desenvolvimento dos motores – Michel Faraday e André-Marie Ampère;
Mudanças no processo produtivo: máquinas mais avançadas, mais rápidas, industrias funcionam por mais tempo durante o dia devido a eletricidade, consequente aumento da produtividade.
Diversos avanços nas áreas:
transporte: Navios maiores e mais rápidos, trens de carga começam a circular por vários países no mundo, surge o avião, assim as vias de transporte evoluíram e tanto as mercadorias produzidas como as pessoas podem circular com maior facilidade e integração de lugares.
Comunicações: Surgem telefone, telégrafo, rádio, que serviram para beneficiar as industrias, pessoas e lugares.
Inventos passaram a ser produzidos e comercializados: automóvel, telefone, televisor, rádio, avião, etc.
Devido a alta produtividade surge a necessidade de angariar novos mercados de consumidores, materiais e fontes de matéria prima: Neocolonialismo;
Sistemas de produção Industrial: Taylorismo e Fordismo;
Direitos trabalhistas: Surgem os primeiros sindicatos e a base dos direitos trabalhistas;
Crescimento populacional: entre 1850 e 1950 a população mundial dobrou (1bilhão e duzentos para 2 bilhões e meio) que se dá devido a alta natalidade e desenvolvimento da medicina (vacinas e medicamentos);
Crescimento das cidades de forma rápida e desordenada, geram problemas ambientais como: poluição das águas, poluição atmosférica, lixo e desmatamento. 
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Resumo Histórico 
Século XX
3ª. Revolução industrial
Chamada também de Revolução Informacional, começou em meados do século XX, momento em que a eletrônica aparece como verdadeira modernização da indústria.
Isso aconteceu após a segunda guerra mundial (1939-1945) e abrange o período que vai de 1950 até a atualidade.
Ganhou destaque a partir dos avanços tecnológicos e científicos na indústria, mas também abrange progressos na agricultura, na pecuária, no comércio e na prestação de serviços.
Enfim, todos os setores da economia se beneficiaram com as novas conquistas produzidas através de grandes investimentos empregados nos centros de pesquisas dos países desenvolvidos.
A globalização foi um fator importante para auxiliar na produção e nas relações comerciais entre diversos países do mundo. Além disso, ela proporcionou a massificação dos produtos, sobretudo na área da tecnologia.
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Resumo Histórico 
Principais Características:
uso de tecnologia e do sistema informático na produção industrial;
desenvolvimento da robótica, engenharia genética e biotecnologia;
diminuição dos custos e aumento da produção industrial;
aceleração da economia capitalista e geração de emprego;
utilização de várias fontes de energia, inclusive as menos poluentes;
aumento da consciência ambiental;
consolidação do capitalismo financeiro;
terceirização da economia;
expansão das empresas multinacionais;
crescimento do setor terciário.
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Resumo Histórico 
https://www.youtube.com/watch?v=XjWLs5Zyjl0
As Invenções e Descobertas:
Muitas invenções e descobertas no campo da ciência e tecnologia ocorreram de 1950 até nossos dias. Entre elas estão:
novas ligas metálicas que permitiram avanços na metalurgia e na construção de aeronaves;
progresso na eletrônica, permitindo o aparecimento da computação e automação no processo produtivo;
uso da energia atômica para fins pacíficos, como a produção de eletricidade (usinas termo nucleares), em equipamentos médicos entre outros;
desenvolvimento da biotecnologia e da engenharia genética;
conquista espacial, com a descida do homem na Lua, foguetes, estações espaciais, ônibus, satélites artificiais, sondas para estudo de planetas e satélites.
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Resumo Histórico 
Algumas datas importantes:
1947 – Criação do Transistor, base para qualquer processador moderno.
1950 – Máquinas-ferramentas com controle transistorizado Comando Numérico (CN).
1960 – Controle por computador, passando a trabalhar segundo instruções codificadas que lhessão transferidas por fita perfurada ou fitas (cartões) magnéticos. 
1968 – Surgimento dos CLP por solicitação da General Motors (GM) EUA, a empresa Allen-Bradley.
1970 – Extensão lógica do controle numérico, com o advento do microprocessador, foi o Controle Numérico Computadorizado (CNC). – Em paralelo ao CN foram desenvolvidos os Robôs, sendo que nesta data foi introduzida a primeira linguagem de programação em computador, denominada WAVE.
1980 – Surgimento da Pirâmide de Automação
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Resumo Histórico 
Curiosidades na criação do computador
1600 – John Napier – inventou tabelas de multiplicação,
1650 – Blaise Pascal – primeira calculadora,
1650 - Gottfried W. Leibniz – inventou o cálculo,
1800 – Charles Babbage – desenvolveu máquina de calcular,
1900 – Herman Hollerith – inventou máquina de processar dados por cartões perfurados,
1936 – Konrad Zuse – computador a base de relés,
1940-5 – Howard Aiken - ENIAC – Primeiro computador americano,
1940-5 – Alan Turing – COLOSSUS – Primeiro computador britânico.
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Pirâmide de automação
Até anos 80:
Na pirâmide utilizada os níveis 1 e 2 não estavam integrados aos níveis 4 e 5 através do nível 3; 
Os controladores de um mesmo nível da pirâmide também não trocavam qualquer tipo de informação;
Os computadores só existiam no nível 4 da tecnologia. 
E as informações técnicas sobre a produção obtidas nos diversos níveis precisavam ser explanadas por meio de relatórios;
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Desenvolvimento da automação
Década de 80:
Surgimento das redes de comunicação os equipamentos de diversos níveis da automação poderiam trocar dados - Protocolos de Comunicação;
Apenas os equipamentos de uma mesma marca conseguiam se comunicar. 
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Desenvolvimento da automação
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Relativo a equipamentos
Nota-se que os elementos tais como sensores atuadores CLP pertencem a primeira e segunda camadas.
Na terceira camada estão os sistemas supervisórios, operados pela “mão humana”, onde são tomadas decisões importantes no processo, tal como paradas programadas de máquina e alterações no volume de produção.
Esses também estão integrados com os sistemas gerenciais, responsáveis pela contabilidade dos produtos e recursos fabris.
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Arquitetura de rede simplificada 
para um sistema automatizado
Protocolo de comunicação:
	“Um conjunto de regras e convenções que permitem a conversação e troca de informações entre sistemas” (Tanambaum, 1994). 
	Tipo de conectores, cabos, níveis de tensão, frequência, como a informação será transmitida, sequencia de dados, endereçamento, distribuição das informações, etc.
Protocolos proprietários: são protocolos definidos por uma empresa e não são disponibilizados a usuários e outros fabricantes;
Protocolos abertos: são aqueles cujas regras e convenções são amplamente divulgados, geralmente em forma de uma norma técnica internacional, nacional ou regional. Dessa forma diversos fabricantes podem desenvolver sistemas computacionais que permitam interfaceamento de seus dispositivos com outros que entendam o mesmo protocolo.
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Protocolo MAP e mini-MAP, foi um dos primeiros padrões de comunicação criado para aplicações industriais, que devido a sua alta complexidade e elevado custo para aplicações em chão-de-fabrica, não se tornaram tão populares.
Protocolo Profibus, representa na verdade um conjunto de três protocolos de comunicação Profibus-DP, Profibus-FMS voltados para as áreas de sistemas de manufatura e automação industrial em geral, e Profibus –PA voltada para aplicação de processos contínuos. 
Protocolo CAN, O CAN é um barramento serial dedicado a dispositivos inteligentes ligados em rede. Sua principal área de aplicação é um sistema embarcado para o setor automotivo, e mais recentemente na área de automação industrial.
Protocolo Ethernet e TCP/IP, são provavelmente as tecnologias de rede mais difundidas, permitindo uma grande escala de produção e disponibilidade, baixo custo, tornando-se uma alternativa atrativa para interconexão de dispositivos de automação.
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Tipos de protocolos
Protocolos de Comunicação
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Século XXI
4ª. Revolução industrial
	O professor alemão Klaus Schwab (autor do livro a quarta revolução Industrial, 2016), fundador do Fórum Econômico Mundial, desenvolve a ideia de que já estamos vivendo nessa nova Era.
 “Estamos a bordo de uma revolução tecnológica que transformará fundamentalmente a forma como vivemos, trabalhamos e nos relacionamos. Em sua escala, alcance e complexidade, a transformação será diferente de qualquer coisa que o ser humano tenha experimentado antes“
	A quarta revolução industrial se define pela convergência e sinergia entre as tecnologias envolvidas: 
Robótica autônoma;
Inteligência Artificial;
Realidade aumentada;
Big data (análise de volumes massivos de dados);
Nanotecnologia;
Impressão 3D (manufatura aditiva);
Biologia sintética (engenharia genética e bioquímica); 
Internet das coisas (IoT), onde cada vez mais dispositivos, equipamentos e objetos serão conectados uns aos outros por meio da internet.
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Resumo Histórico 
Está ocorrendo uma conexão entre o mundo digital, o mundo físico, que são as “coisas”, e o mundo biológico, que somos nós.
Na indústria vivencia-se a cadeia produtiva totalmente conectada, a chamada manufatura avançada, na qual os processos são adaptáveis às necessidades de produção e os recursos são usados com maior eficiência (usando menos energia). 
Outra chave desse momento é a personalização dos produtos cada vez mais customizados de acordo com a necessidade do cliente (cada pedido é único).
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https://vestibular.uol.com.br/resumo-das-disciplinas/atualidades/tecnologia-o-que-e-a-4-revolucao-industrial.htm?cmpid=copiaecola
https://inteligencia.rockcontent.com/internet-das-coisas/
https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1037794/biologia-sintetica#:~:text=Resumo%3A%20A%20Biologia%20Sint%C3%A9tica%2C%20em,a%20cria%C3%A7%C3%A3o%20de%20organismos%20artificiais%2C
Resumo Histórico 
Integração: 
Além da integração entre os níveis operacionais e administrativos, já é possível integrar diversas pirâmides, ou seja, várias indústrias de um mesmo grupo, por exemplo, podem se comunicar;
“É a globalização da integração trazida pela automação” Marcos Y.Yamagushi (USP); 
Comunicação wireless, utilizada para transmissão de dados entre computadores.
Acesso à informação:
Comunicação permanente e instantânea;
Bancos de dados de todo o mundo podem ser acessados individualmente a partir de computadores domésticos (nuvem e internet). 
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Atualidade e Tendências
Produção e conservação de energia;
Preservação do meio ambiente;
Aumento da produção de alimentos. 
A Automação atender a necessidade de conectividade e personalização:
https://portogente.com.br/noticias/opiniao/111852-cinco-principais-desafios-da-industria-4-0#:~:text=S%C3%A3o%20cinco%20os%20principais%20desafios,grande%20preocupa%C3%A7%C3%A3o%20no%20cen%C3%A1rio%204.0.
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Novos e grandes desafios :
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Automação e automatização
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Elementos da automação
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 Controle 
 Atuador
 Sensor
 
Saída – movimento, luz,
som ou sinal para outra
 máquina ou controle
Entrada - Sensibilidade
= tem peça, realizou tarefa,
valor medido, etc
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Controle em malha fechada 
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Controle em malha aberta 
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Automatização:
Esse termo foi muito difundido desde a construção das primeiras máquinas;
Está ligada a sugestão de movimento automático, repetitivo, mecânico e é sinônimo de mecanização que é uma ação cega, sem correção, tem-se um sistema no qual a saída independe da entrada;
Esse tipo de controle se dá por malha aberta, que terá sempre o mesmo comportamento esperado, pois ele é determinado por leis físicas associadas ao hardware utilizado que pode ser de natureza mecânica, elétrica, térmica, eletrônica, ou outras.
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Controlar para não ser controlado
A palavra controle, de origem francesa, quer dizer o ato ou poder de exercer domínio, fiscalizar, supervisionar, manter o equilíbrio, alvos comuns de nações, regiões ou comunidade como um todo.
Na escala tecnológica, ocontrole assume papel primordial e decisivo dentre os modelos e processos existentes, sejam eles simples, modestos, robustos, ou de extrema complexidade no plano das ações.
A necessidade de controlar processos deu e dá origem as técnicas de controle e a evolução destas técnicas automaticamente controladas conceitua-se hoje como AUTOMAÇÃO (Conceito introduzido nos EUA em 1946, substituindo o termo Cibernética).
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Conceito de automação industrial:
A palavra automação está diretamente ligada ao controle automático, ou seja ações que não dependem da intervenção humana;
Pode se dizer que a Automação Industrial é oferecer e gerenciar soluções pois ela sai do chão de fábrica para voltar seu foco para o gerenciamento da informação;
Com base nas informações recebidas do meio (entradas), o sistema calcula a ação corretiva mais apropriada para a execução da 	ação (saída), e esta é uma característica de sistemas em malha fechada. 
Essa realimentação ou feedback nas saídas serve para corrigir eventuais valores que estejam fora dos desejados. 
 
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Tipos de automação
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Tipos de automação
Fixa 
Caraterizada pela rigidez da configuração física, volume de produção elevado, equipamentos especialmente projetados e adequados ao produto, muito eficiente e tem elevadas taxas de produção, proporcionando baixo custo unitário, risco está ligado a obsolescências do produto obrigando a alterações físicas da linha de produção. 
Exemplo: linhas “transfer”, altamente integradas usadas na indústria automotiva.
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Tipos de automação
Flexível 
Também chamadas de SFM (Sistemas Flexível de Manufatura- FMS), caracteriza-se por utilizar conceitos de produção seriada com equipamentos programáveis, adequada para volumes médios de produção, em lotes recorrentes de peças;
Exemplo: Centros de usinagem flexíveis que produzem mais de uma peça ao mesmo tempo.
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Tipos de automação
Programável 
Usada quando o volume de produção é relativamente baixo, variedade de produtos a serem fabricados, possui equipamentos programáveis como CNC, CLP, Robôs, etc., trabalha-se por lotes, indicado para produção por encomenda, necessita-se de mão de obra especializada.
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Um Sistema Automático de Produção tem que assegurar: produtividade, qualidade e rentabilidade.
Numa Automação tem-se: 
90% Planejamento
10% Fazer funcionar
O custo da Automação depende do grau de conhecimento do projetista e do nível de detalhamento do modelo.
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Custo da Automação
“ Não é mais tentativa e erro”
Definição 
dos Meios
Modelo
Definição do 
Sistema
	Economia	Investimentos
	Mão de Obra	Equipamentos/software
	Material	Instalações
	Redução de refugos e retrabalho	Treinamento
	Aumento da Produção	Manutenção
		
	∑ de economia	∑ de investimentos
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∑ de economia - ∑ de investimentos = Ganho 
Análise simplificada de custo da implantação da Automação na produção:
Custo produto
Custo produção
 Custo Automação 
Amortização (tempo/lote)
Porque automatizar?
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Trata-se de um processo de evolução tecnológica irreversível;
Valorização do ser humano liberando-o de tarefas entediastes e repetitivas, insalubres e de riscos;
Aumento da qualidade de vida de toda uma sociedade promovendo seu conforto e maior integração;
Maior enriquecimento pelo menor custo do produto ou maior produtividade;
Sobrevivência e forte apelo de marketing dentro de mercado altamente competitivo;
Criação de empregos diretos e indiretos com manutenção, desenvolvimento e supervisão de sistemas;
Busca pela qualidade do produto e a satisfação do cliente.
Integração: 
Além da integração entre os níveis operacionais e administrativos, já é possível integrar diversas pirâmides, ou seja, várias indústrias de um mesmo grupo, por exemplo, podem se comunicar;
“É a globalização da integração trazida pela automação” Marcos Y.Yamagushi (USP); 
Comunicação wireless, utilizada para transmissão de dados entre computadores.
Acesso à informação:
Comunicação permanente e instantânea;
Bancos de dados de todo o mundo podem ser acessados individualmente a partir de computadores domésticos (nuvem e internet). 
Novos e grandes desafios :
Produção e conservação de energia;
Preservação do meio ambiente;
Aumento da produção de alimentos. 
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Atualidade e Tendências
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Desafio de integração
de informação
Processos contínuos e discretos
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A necessidade de controlar processos deu e dá origem as técnicas de controle e a evolução destas técnicas automaticamente controladas conceitua-se hoje como 
AUTOMAÇÃO
Existem dois tipos de processos industriais, de acordo com as variáveis a serem controladas:
CONTINUO E DISCRETO.
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:
Processo contínuo:
Quando as variáveis são em sua grande maioria, do tipo analógicas;
Um sinal é dito analógico quando varia continuamente no tempo, essa variação estabelece a marcação de infinitos valores dentro de um intervalo qualquer, como vazão, velocidade, pressão, temperatura, nível e análise (umidade, viscosidade, pH, composição e densidade etc.)
Encontrado principalmente em industrias de processos, de manipulação, química, farmacêutica, petroquímica, entre outras.
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Processo discreto
Início - utilização de dispositivos eletromecânicos. 
Hardware – relês, contatores, temporizadores e dispositivos de proteção
Software - Projeto de intertravamento em diagrama de relés para efetuar o controle discreto, chaves contatos simulam níveis lógicos baseados na lógica binária.
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Processo discreto: 
Quando as variáveis são do tipo discreta ou digital;
Um sinal é dito digital quando as variáveis de estado mudam instantaneamente em tempos diferentes; essa variação discreta estabelece a marcação de uma quantidade finita de valores dentro de um intervalo qualquer como ligado ou desligado, aceso ou apagado, energizado ou desenergizado, 1 ou 0.
Encontrado principalmente em industrias mecânica, de auto peças, cujo maior exponencial é a indústria automobilística. 
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Variáveis de processo
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Exemplo de variáveis de processo
Entrada: Sinal recebido do meio pelo CLP, através de sensores, botões, chaves, etc.
Digital: Aqueles que fornecem apenas 2 estados lógicos – sim = 1 e não = 0. Exemplo: sensor de nível que indica quando o tanque “está cheio” ou “não cheio” (micro chaves, botões, relés)
Analógica: Transdutor de nível que envia sinal de corrente cuja intensidade é proporcional ao nível do tanque (termopares, sensor de temperatura, transmissor de pressão).
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Variáveis de entrada e saída 
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Saída: Sinal enviado pelo CLP ao meio, para comandar atuadores como: eletroválvulas, solenoides, lâmpadas, servo motores, inversores de frequência, etc.
Digital: Liga motor / Liga inversor do motor
Analógico: Velocidade do motor (varia de 0 a 100% da rotação nominal)
Variáveis de entrada e saída 
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Conversão analógico a digital
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Primeiras instalações baseadas
 em relês: década de 50
Lentos e susceptíveis ao desgaste;
Necessitam alto grau de proteção associado a umidade, poeira e temperatura;
Robustos, ocupando grande espaço;
Devido as faíscas quando em funcionamento, perigo de incêndio para trabalho com gases inflamáveis;
Necessário a parada total da máquina para reprogramação;
Dificuldade de se montar e dar manutenção, falta de flexibilidade e custo alto de set up.
Características dos painéis a relés:
Relé e contator
O relé é um dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, quando alcançadas determinadas condições no circuito de entrada, que controla o dispositivo.
Como um dispositivo mecânico de manobra, o contator pode estabelecer, conduzir e interromper correntes elétricas em condições normais de cargas como motores, iluminação, banco de capacitores, resistências e circuitos auxiliares, etc.
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https://www.osetoreletrico.com.br/reles-e-contatores/
https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-rele-como-funciona-um-rele/
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Instalação de três contatores magnéticos e dos relés intermediários
Instalação de um motor
Relé
62https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-rele-de-estado-solido/
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Primeiras instalações baseadas
 em relês: década de 50
Lentos e susceptíveis ao desgaste;
Necessitam alto grau de proteção associado a umidade, poeira e temperatura;
Robustos, ocupando grande espaço;
Devido as faíscas quando em funcionamento, perigo de incêndio para trabalho com gases inflamáveis;
Necessário a parada total da máquina para reprogramação;
Dificuldade de se montar e dar manutenção, falta de flexibilidade e custo alto de set up.
Características dos painéis a relés:
Relé e contator
O relé é um dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, quando alcançadas determinadas condições no circuito de entrada, que controla o dispositivo.
Como um dispositivo mecânico de manobra, o contator pode estabelecer, conduzir e interromper correntes elétricas em condições normais de cargas como motores, iluminação, banco de capacitores, resistências e circuitos auxiliares, etc.
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https://www.osetoreletrico.com.br/reles-e-contatores/
https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-rele-como-funciona-um-rele/
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Instalação de três contatores magnéticos e dos relés intermediários
Instalação de um motor
O que é relé e para que serve?
Os relés são componentes que podem ser eletromecânicos ou eletrônicos, criados com a função de produzir modificações súbitas em um ou mais circuitos elétricos de saída. 
Os relés possuem um circuito de comando, que ao ser alimentado faz a comutação de outro par de contatos ligados à um circuito ou comando secundário. 
Resumidamente podemos dizer que, todo relé se configura como um contato que abre e fecha de acordo com um determinado fator em sua entrada.
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Quais são os tipos de relé?
São 3 gerações de relés
A variação destas gerações depende dos componentes estruturais e da forma de funcionamento!
Relés eletromecânicos – Primeira geração
Relés de estado sólido – Segunda geração
Relés digitais – Terceira geração
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Classificação de acordo com a função 
Relés temporizadores – As temporizações podem variar de menos de 1 segundo até vários minutos, dependendo da aplicação e do modelo deste relé escolhido. Eles são usados com grande frequência nos quadros de comando, mas também estão presentes em lâmpadas e vários eletrônicos com programação para desligar.
Relés térmicos – Podem ser utilizados em qualquer ambiente onde seja necessário controlar a temperatura. Neste caso a lista de exemplos é enorme, por exemplo: chocadeiras, sistemas de ar condicionado, ventilação, incubadoras, frigoríficos, aquários e etc.
Relés de proteção – Esse tipo de relé trabalha de acordo o funcionamento das correntes elétricas, podendo criar campos eletromagnéticos que podem causar mudanças de estados dos contatos, ligando ou desligando aquele dispositivo. Na maioria dos casos, estes relés são de terceira geração e podem medir grandezas de tensão, isolamento, sequência de fase e outros.
Obs.: É importante não fazer confusão quanto a função de cada componente. O relé em si, apenas liga ou desliga algum circuito, mas componentes eletrônicos fazem com que cada relé atue em uma determinada função.
Relé de estado sólido
O relé de estado sólido ou SSR (Solid State Relay), é um componente semicondutor.
Têm as mesmas funções de um relé eletromecânico convencional e de um contator.
A principal diferença entre o relé de estado sólido e um relé eletromecânico é que ele não possui elementos mecânicos ou peças móveis em seus mecanismos. 
Sendo assim o seu funcionamento é a partir de componentes semicondutores ao invés dos contatos físicos como por exemplo, mosfet e scr.
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Relé de estado sólido: Vantagens
O relé de estado sólido não gera arco elétrico, devido a ausência de contatos físicos;
A vida útil dos relés de estado sólido é maior, pois apresentam um menor desgaste com o uso, pelo fato de não possuir componentes mecânicos;
O tempo de comutação do relé de estado sólido é consideravelmente menor em comparação ao relé eletromecânico, dessa forma eles respondem à elevadas frequências de acionamento;
Não há problema de trepidação dos contatos, conhecido como efeito bounce;
Relés de estado sólido não geram ruídos;
Os relés de estado sólido não geram Interferência eletromagnética (EMI), quando ocorre comutação;
A faixa de tensão e corrente de operação do relé de estado sólido  é maior;
Menor tamanho físico;
Maior resistência à vibrações mecânicas.
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Relé de estado sólido: Desvantagens
O circuito de saída é sensível podendo ser danificado por sobretensões;
O relé de estado sólido é mais sensível à transientes;
A saída de alguns relés de estado sólido precisa de uma corrente mínima de operação, isso por causa da corrente de manutenção dos tiristores;
Tem um custo maior, comparado com os relés convencionais;
No relé de estado sólido há aquecimento quando correntes elevadas são controladas ou quando estão chaveando em altas frequências, sendo necessários dissipadores de calor.
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Cuidados na aplicação
É necessário a utilização de mecanismos de dissipamento de calor, que sejam proporcionais a potência do relé e considerando as condições do ambiente onde o relé de estado sólido será instalado.
Quando submetido à um curto-circuito na sua saída ele sofre danos, e entra em estado de curto-circuito interno. Para evitar estes eventuais problemas recomenda-se o uso de fusíveis ultrarrápidos, para garantir que os relés estejam protegidos e por consequência  o circuito também.
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Aplicações
A utilização dos relés de estado sólido vem crescendo ao longo dos anos, sendo cada vez mais usados em controle de processos industriais, especialmente em controle de temperatura, motores, válvulas, solenoides e diversas outras áreas da indústria como por exemplo, fabricantes de máquinas, indústrias alimentícias, iluminação industrial, sistemas de segurança, automação industrial, instrumentação eletrônica, controle de elevadores, entre outros.
Pelo fato de o relé de estado sólido ser feito de semicondutores e possuir uma boa resposta de chaveamento, ele é capaz de chavear em frequências maiores. Isso faz com que os relés de estado sólido sejam utilizados como chave em circuito de modulação por largura de pulso, ou seja, usado em circuitos PWM (Pulse Width Modulation).
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https://www.youtube.com/watch?time_continue=23&v=hNbqNt8PxQU&feature=emb_title
Clp
Controladores lógicos programáveis
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Primeiro computador
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Curiosidades na criação do computador
1600 – John Napier – inventou tabelas de multiplicação,
1650 – Blaise Pascal – primeira calculadora,
1650 - Gottfried W. Leibniz – inventou o cálculo,
1800 – Charles Babbage – desenvolveu máquina de calcular,
1900 – Herman Hollerith – inventou máquina de processar dados por cartões perfurados,
1936 – Konrad Zuse – computador a base de relés,
1940-5 – Howard Aiken - ENIAC – Primeiro computador americano,
1940-5 – Alan Turing – COLOSSUS – Primeiro computador britânico.
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Controladores lógicos programáveis
Os controladores lógicos programáveis, também conhecidos por CLP´s, assim como os computadores digitais usam circuitos integrados ao invés de circuitos eletromecânicos para implementar funções de controle. 
Eles são capazes de armazenar instruções tais como sequenciamento, contagem, temporização, cálculos aritméticos lógicos, manipulação de dados e comunicação para controle industrial de máquinas e de processos.
Os CLP´s têm diferentes definições, e podem ser associados a computador industrial com arquitetura especialmente projetada na sua unidade lógica e aritmética e circuitos de interface de entradas e saídas para elementos de campo. 
Os CLP´s surgiram a partir de 1968 na indústria automobilística, e tem acompanhado o desenvolvimento tecnológico até hoje. 
Os PLC´s substituíram os painéis de controle a reles.
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Características 
Como características básicas de um CLP, pode-se destacar: programabilidade, alta confiabilidade, imunidadea ruídos, isolação óptica de entradas e saídas, detecção de falhas, modularidade, start-up rápido, operação em condições ambientais severas. 
Aplicações 
Existem diversos tipos de indústrias que utilizam CLP´s, das quais podem-se destacar: automotiva, transformadora de plástico, indústria da cerâmica, da petroquímica, de embalagem, bebidas e papel. 
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Controladores lógicos programáveis
Controladores lógicos programáveis
De forma geral, os controladores lógicos programáveis são equipamentos eletrônicos de última geração, utilizados em sistemas de automação flexível, estes permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas.
Um CLP consiste em duas seções básicas: 
unidade central de processamento
interface de entradas e saídas do sistema
A CPU, que controla toda a atividade do CLP, pode ser dividida em:
Processador
Sistema de memória. 
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Os sistemas de entradas e saídas são conectados fisicamente nos dispositivos de campo, por exemplo, interruptores e sensores que formam também uma interface entre a CPU e o meio externo.
Os CLP´s são capazes de se comunicarem com outros sistemas de controle, gerando relatórios, agendamento de produção e diagnóstico de suas próprias falhas, de máquinas ou de processos.
A figura mostra o diagrama conceitual de uma aplicação de um CLP (BRYAN, 1997).
O CLP funciona de forma seqüencial, fazendo um ciclo de varredura em algumas etapas. 
Importante observar que quando cada etapa do ciclo é executada, as outras etapas ficam inativas.
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Em cada etapa o CLP realiza as tarefas:
INICIO - Verifica o funcionamento da C.P.U, memórias, circuitos auxiliares, estado das chaves, existência de um programa de usuário, emite aviso de erro em caso de falha. Desativa todas as saídas;
VERIFICA O ESTADO DAS ENTRADAS - Se houve acionamento;
PROGRAMA - Transfere os dados para memória e compara com o programado usuário
ATUALIZA AS SAÍDAS - As saídas são acionadas ou desativadas conforme a determinação da CPU. 
Um novo ciclo é iniciado
O tempo total para realizar o ciclo é denominado CLOCK:
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Principio de Funcionamento
Vantagens do CLP:
Os CLP´s atuais contam com avançados microcontroladores que proporcionam elevada velocidade de processamento e versatilidade de programação. 
Eles têm sido desenvolvidos cada vez menores, mais baratos e contam com interfaces inteligentes que permitem a expansão de pontos de entrada e de saída para processamento distribuído. 
A tendência é que os futuros CLP´s continuem com alto poder de processamento, maior versatilidade, maior integração com outros equipamentos e sistemas de comunicação. 
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Controladores Lógicos Programáveis
Como linguagens de programação os CLP´s têm incorporado ferramentas de programação orientada a objetos e múltiplas linguagens baseadas no Padrão IEC-1131-3. 
Os CLP´s são capazes de se comunicarem com outros sistemas de controle, gerando relatórios, agendamento de produção e diagnóstico de suas próprias falhas, de máquinas ou de processos. 
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Fácil diagnóstico durante o projeto
Economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido
Não produzem faíscas
Podem ser programados sem interromper o processo produtivo
Possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas
Baixo consumo de energia
Necessita de uma reduzida equipe de manutenção
Tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas
Capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos, entre outras
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Vantagens
Historicamente os CLPs podem ser classificados nas seguintes categorias:
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3ª Geração
Alteração na estrutura física.
Aparecimento de novas 
linguagens e softwares. 
Programação utilizando PC.
4ª Geração
Surgimento “forte” das entradas
seriais devido ao barateamento 
dos microprocessadores.
2ª Geração
Apareceram as linguagens de programação de nível médio.
“Programa monitor” que transformava para linguagem de
máquina o programa inserido pelo usuário.
Nesta geração a linguagem de programação não está tão 
ligada ao hardware.
Primeiros microprocessadores e microcontroladores. 
5ª Geração
Marcada pela padronização dos protocolos de
 comunicação e dos fabricantes de CLP, e
também com Sistemas Supervisórios e
 Redes Internas de comunicação.
1ª Geração 
Programação direta com o
 hardware. 
Utilizava linguagem Assembly
 (primeira linguagem utilizada).
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Década de 90:
Publicada em 1993 a norma IEC 61131-3 possibilitou a integração de linguagens – conhecida como interoperabilidade – padronizando a programação de controle industrial, e que define duas linguagens Gráficas e duas Textuais;
Posteriormente, com a introdução da ISA 95, que é o padrão internacional para integração de empresas e sistemas de controle.
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Padronização
Linguagem de programação
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Exemplos de Programação de CLP:
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Exemplos de Programação de CLP:
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Cnc
comando numérico computadorizado
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C.N.C.
BREVE HISTORIA 
O QUE É 
COMO FUNCIONA
PRA QUE SERVE
VANTAGENS 
EXEMPLOS 
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CNC
Apresentação
No desenvolvimento histórico das Máquinas Ferramentas de usinagem, sempre se procurou soluções que permitissem aumentar a produtividade com qualidade superior associada a minimização dos desgastes físicos na operação das máquinas. 
Um exemplo desta situação é o caso do torno. A evolução do torno universal, levou à criação do torno revólver, do torno copiador e torno automático, com programação elétrica ou mecânica, com emprego de "cames", etc.. 
CNC
Apresentação
Em paralelo ao desenvolvimento da máquina, visando o aumento dos recursos produtivos, está o desenvolvimento das ferramentas, de aço rápido às ferramentas com insertos de cerâmica. 
As condições de corte imposta pelas novas ferramentas exigiram das máquinas novos conceitos de projetos, que permitissem a usinagem com rigidez e dentro destes, novos parâmetros. 
O Comando Numérico associado à Máquina Ferramenta de Usinagem, preencheu as lacunas existentes nos sistemas de trabalho com peças complexas, e de alta produtividade.
Histórico
Em 1950, já se dizia em voz corrente, que a cibernética revolucionaria, completamente, as máquinas ferramentas de usinagem. 
Houve tendências iniciais de aplicar o computador para comando de máquinas, porém o desenvolvimento do que seria o "Comando Numérico“ veio atender as necessidades de fabricação de peças complexas e de alta qualidade.
O C.N. surgiu entre 1949/50, no M.I.T. (Massachussets Institute of Technology), por solicitação da Parsons Corporation e da Força Aérea dos Estados Unidos, e desenvolveu-se como um projeto que tratava do "desenvolvimento de um sistema aplicável às máquinas-ferramenta para controlar a posição de seus fusos, de acordo com os dados fornecidos por um computador“.
Histórico
Inicialmente a entrada de dados era feita através de fita magnética e fitas perfuradas. 
Na década de 60, foram desenvolvidas novas máquinas, agora especialmente projetadas para receberem o C.N..
O desenvolvimento da eletrônica aliado ao grande progresso da tecnologia mecânica garantiram o crescimento desse mercado. 
Anos 1950 - Primeiras máquinas de comando numérico (CN) - adaptações de tornos mecânicos, fresadoras verticais, e fresadoras horizontais. 
Anos 1970 - Produzidas várias máquinas com árvore horizontal, mas o projeto típico consistia de uma coluna fixa com uma variedade de tamanhos de mesa na parte frontal. 
Final dos anos 1970 – Primeiros trocadores de ferramenta em máquinas horizontais para melhorar a produtividade das máquinas. 
Anos 1980 – Projeto de trocadores de pallets automáticos.
Histórico
Posteriormente, com o avanço da tecnologia incorporou-se a programação por computadores, criando-se o C.N.C. Comando Numérico Computadorizado.
Atualmente, C.N.C é entendido como solução de problemas de usinagem, principalmente, onde não se justifica o emprego de máquinas especiais.
As máquinas com C.N.C., tem substituído as com controles convencionais.
O que é o Comando Numérico
Do ponto de vistado hardware , pode-se dizer que o Comando Numérico é um equipamento eletrônico capaz de receber informações através de entrada própria de dados, compilar estas informações e transmiti-las em forma de comando à máquina ferramenta de modo que esta, sem a intervenção do operador, realize as operações na sequencia programada.
Por outro lado, podemos entender o Comando Numérico como uma forma de automação programável, baseada em softwares compostos de símbolos, letras e números.
O que é o Comando Numérico
Para entendermos o princípio básico de funcionamento de uma máquina-ferramenta a CNC, devemos dividi-la, genericamente, em duas partes
1-Comando Numérico
O C.N.C é composto de uma unidade de assimilação de informações, recebidas através da leitora de fitas, entrada manual de	 dados, micro computador, etc..
Uma CPU, onde as informações recebidas são processadas e retransmitidas às unidades motoras da máquina-ferramenta.
O circuito que integra a máquina-ferramenta ao C.N. é denominado de interface, o qual será programado de acordo com as características mecânicas da máquina.
O que é o Comando Numérico
2-Máquina-Ferramenta
O projeto da máquina-ferramenta deverá aproveitar mecanicamente os recursos operacionais oferecidos pelo C.N.C. 
Quanto mais recursos aproveitar, maior a versatilidade.
Vantagens do C.N.C.
O C.N.C. pode ser utilizado em qualquer tipo de máquina-ferramenta. 
Tem grande aplicação nas máquinas de usinagem, como Tornos, Fresadoras, Furadeiras, Mandriladoras e Centros de Usinagem.
Sua aplicação tem sido efetuada em empresas que fabriquem séries médias e repetitivas de peças ou em ferramentarias, que usinam peças complexas em lotes pequenos ou unitários.
A compra de uma máquina-ferramenta não poderá basear-se somente na demonstração de economia comparado com o sistema convencional, pois, o seu custo inicial ficará em segundo plano, quando analisarmos algumas vantagens da aplicação de máquinas a C.N.C.
As principais vantagens são :
Maior versatilidade do processo
Interpolações lineares e circulares e Corte de roscas
Sistema de posicionamento, controlado pelo C.N.C., de grande precisão.
Redução na gama utilizável de ferramentas.
Compactação do ciclo de usinagem.
Menor tempo de espera.
Menor interação entre homem/máquina. 
As precisões dependem, quase que somente, do comando da máquina.
Uso racional de ferramentas, face aos recursos do comando/máquina, os quais executam as formas geométricas da peça, não necessitando as mesmas de projetos especiais.
Simplificação dos dispositivos.
Aumento da qualidade de serviço.
Facilidade na confecção de perfis simples e complexos, sem a utilização de modelos.
As principais vantagens são :
Repetibilidade dentro dos limites próprios da máquina.
Maior controle sobre desgaste das ferramentas.
Seleção infinitesimal dos avanços.
Profundidade de corte perfeitamente controlável.
Troca automática de velocidades.
Redução do refugo.
Menor estoque de peças em razão da rapidez de fabricação.
Maior segurança do operador.
Redução na fadiga do operador.
Rápido intercâmbio de informações entre os setores de Planejamento e Produção.
Troca rápida de ferramentas.
Painel de Comando
O comando CNC é um equipamento eletrônico, dotado de um processador, de memórias de armazenamento, 
Capaz de receber informações através de entrada própria de dados, processar e compilar estas informações, transmitindo-as em forma de impulsos à máquina ferramenta, 
Gerando o movimento simultâneo dos eixos em combinação com seu sistema de medição e funções de programação, 
De modo que esta sem a intervenção do operador, realize as operações de usinagem na sequencia programada.
Painel de Comando
Display / Vídeo
Possibilita monitorar todo o Status da máquina, assim como efetuar e visualizar testes como os de analise de sintaxe e teste gráfico-dinâmico, dentre outros.
Teclado Alfanumérico
Possibilita toda a entrada de dados necessária a execução de uma determinada peça, fazendo inserções de caracteres que viabilizam a edição de programas, as correções ou alterações de parâmetros etc...
Seletor de Variação
Através dos Seletores de Variação é possível modificar (Diminuir /Aumentar) valores referentes ao RPM ou Avanço programado.
Volante Eletrônico
Através do volante eletrônico pode-se operar manualmente a movimentação dos eixos da máquina.
Teclas de Função
As teclas de função são utilizadas quando da necessidade de aplicações específicas, tais como registros de parâmetros, inserções de correção de ferramentas, movimentações manuais e outras.
Botões de segurança / Chave geral
Os botões de segurança têm por objetividade a preservação do equipamento. Quando pressionado causará a parada imediata dos eixos de movimento e de rotação da máquina.
Tipos de Comando
Os tipos de comando são basicamente três:
1-Comando ponto a ponto
O comando ponto a ponto é recomendável quando se exige somente posicionamento em pontos programados, com deslocamentos em avanço rápido.
Embora este tipo seja o tipo mais simples, ele garante o posicionamento segundo os eixos geométricos da máquina dentro do intervalo de precisão e repetibilidade previstas.
Tipos de Comando
2-Comando de percurso
O comando de percurso representa uma evolução do comando ponto a ponto, isso porque, além do posicionamento dos eixos, ele passa também a garantir a direção da ferramenta e o avanço de corte.
É o comando que realiza separadamente os movimentos,isto é, um de cada vez, os deslocamentos longitudinal e transversal dos eixos de uma máquina. É indicado apenas para usinagens paralelas aos eixos da máquina.
Tipos de Comando
3-Comando de Trajetória
O comando de trajetória é o tipo mais completo de comando, pois realiza, instante por instante, o controle da posição da ferramenta na trajetória entre dois pontos. 
Garante o posicionamento exato e controla a trajetória e o avanço da ferramenta, podendo os carros ter movimentos simultâneos e perfeitamente conjugados, de modo que se obtenham quaisquer ângulos ou perfis circulares com qualquer raio.
Notas dos cursos fornecidos pela Festo e material de apoio a programação e operação dos equipamentos.
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COMUNICAÇAO
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Integração de sinais e dados
No contexto da automação industrial os equipamentos (centros de usinagem, robôs, linhas de transferência, esteiras, etc.) devem ser capazes de interagir tanto com o processo que se automatiza quanto com outros dispositivos de automação, para alcançar os objetivos almejados.
Interfaces de comunicação:
Interface homem-máquina;
Interface com sensores e atuadores;
Interfaces com controladores industriais;
Interfaces com redes de comunicação industriais.
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Tipos de informações para interface:
Entrada:
Digital: Aqueles que fornecem apenas 2 estados lógicos – sim = 1 e não = 0.
Exemplo: sensor de nível que indica quando o tanque “está cheio” ou “não cheio” (microchaves, botões, relés)
Analógica: Transdutor de nível que envia sinal de corrente cuja intensidade é proporcional ao nível do tanque (termopares, sensor de temperatura, transmissor de pressão).
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Tipos de informações para interface:
Saída:
Sinal enviado pelo PLC para comandar atuadores como válvulas, solenóides, lâmpadas, servo motores, inversores de freqüência, etc.
Digital: Liga motor / Ligar inversor do motor
Analógico: Velocidade do motor (varia de 0 a 100% da rotação nominal)
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Modos de comunicação:
Quanto ao número de dispositivos interconectados pelo meio físico de transmissão: 
Comunicação ponto a ponto, um dispositivo comunica-se diretamente com o outro através de um meio físico, conectando-se transmissor ao receptor;
Comunicação multiponto, um dispositivo pode comunicar-se simultaneamente com diversos outros dispositivos (topologia mais utilizada é o barramento).
Quanto a forma como os sinais são transmitidos:
Comunicação serial na qual os sinais são transmitidos serialmente por uma linha única de transmissão;
Comunicação paralela na qual vários sinais são transmitidos de maneira simultânea, usando vários canais.
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Interfaces de comunicação
Internas:
Interconectam dispositivos montados ou acoplados diretamente no hardware de controle (ex. arquitetura de computador pessoal, usa-se barramentos paralelos internos para comunicação entre dispositivos como memórias, placas de entrada e saída, etc.).
Esses barramentos permitem geralmente a transmissão da informação a elevadas taxas, porém apresentam limitações nos comprimentos máximos das ligações entre os dispositivos.
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Interfaces de comunicação
Externas: São aquelas que permitem a interligação entre dispositivos externos.
	
Barramentos paralelos: Permitem a interligação de gabinetes (racks) nos quais diferentes placas de aquisição de dados, entradas e saídas, processamento de imagens, podem ser acopladas. Transmitem vários bits simultaneamente, apresentando uma maior taxa de transferência de dados, a qual exige cuidados especiais como blindagem, utilização de pares trançados, etc., que vem a encarecer seu custo.
Barramentos seriais: Os dispositivos podem ser interligados em rede, sua principal vantagem é a considerável redução de custos na aquisição, montagem e manutenção do cabeamento necessário para interligação de dispositivos, permite também conexões a distâncias consideráveis (mais de 10 Km), porem sua taxa de transmissão em geral, é inversamente proporcional ‘a distância.
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