Automação
• Máquinas a vapor há 2 séculos;
• Controlo manual;
• Automação = Controlo autónomo dos processos
através de computadores ou autómatos
programáveis;
• Intervenção humana.
1
Rui Assis
Exemplo de um processo
Fabricação de café
2
Rui Assis
Exemplo de um processo automatizado
Portas “mágicas” de um templo
Portas
Fogueira
Altar
Depósito de
água selado
Depósito de
ar selado
Balde
Contrapesos
3
Rui Assis
Componentes de um sistema
automatizado
Distribuição
Processos
tecnológicos
Sensores de
temperatura,
pressão,
proximidade, etc.
Computadores e
autómatos
programáveis
Máquinas
Aquisição
de dados
Accionadores
Comando de
potência
Tratamento
de dados
Diálogo homem-máquina
4
Rede eléctrica,
pneumática,
hidráulica, etc.
Motores
eléctricos,
cilindros, etc.
Contactores,
variadores de
velocidade, etc.
Interruptores,
teclados, etc.
Rui Assis
Níveis de um sistema automatizado
• Nível 1 – Máquinas e dispositivos de comando;
• Nível 2 – Controlo dos dispositivos (computadores
e autómatos programáveis);
• Nível 3 – Gestão da produção (recolha e
tratamento de dados);
• Nível 4 – Gestão global (produção, armazéns,
distribuição, etc.).
5
Rui Assis
Grupos de automação
•Dispositivos de comando e potência;
•Contactores e disjuntores;
•Relés;
•Temporizadores;
•Arrancadores;
•Variadores de velocidade;
•Programadores electrónicos.
•Actuadores;
•Eléctricos;
•Pneumáticos;
•Hidráulicos.
6
Rui Assis
Grupos de automação
•Sistemas de tratamento de dados;
•Autómatos programáveis;
•Redes de comunicação.
•Interfaces homem-máquina;
•Unidades de comando e de sinalização;
•Botoneiras;
•Teclados e terminais.
•Dispositivos de aquisição de dados;
•Processos contínuos: Sensores de fluxo, temperatura, pressão,
velocidade, aceleração;
•Processos discretos: Nível, composição, peso, volume, tensão,
compressão, posição, presença, visão.
7
Rui Assis
Grupos de automação
Interruptor
Inputs
Outputs
Motor
Luz
Controlador
Temperatura
Solenóide
Caudal
Embraiagem
Pressão
Relé
Teclado
Visor
Interface Operador-controlador
8
Servo-motor
Impressora
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com lâmpada
Interruptor
Lâmpada
Tensão (220 V; 24 V)
9
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com lâmpada
Interruptor
Lâmpada
Tensão (220 V; 24 V)
10
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com resistência
Interruptor
Resistência
Tensão (220 V; 24 V)
11
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com resistência
Interruptor
Resistência
Tensão (220 V; 24 V)
12
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com bobina
Interruptor
Bobina
Tensão (220 V; 24 V)
13
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com bobina
Interruptor
Bobina
Tensão (220 V; 24 V)
14
Rui Assis
Exemplo de um circuito eléctrico
com bobina
O interruptor pode
ser comandado
mecanicamente por
um termostato,
pressostato,
temporizador, etc.
Interruptor
Bobina
Tensão (220 V; 24 V)
15
Rui Assis
Exemplo de um encravamento
Botão START
Botão STOP
Núcleo
Electroíman
Bobina
Tensão (24 V; 12 V)
16
Rui Assis
Exemplo de um encravamento
Botão START
Botão STOP
Núcleo
Electroíman
Bobina
Tensão (24 V; 12 V)
17
Rui Assis
Exemplo de um encravamento
Botão START
Botão STOP
Núcleo
Electroíman
Bobina
Tensão (24 V; 12 V)
18
Rui Assis
Exemplo de um encravamento
Botão START
Botão STOP
Núcleo
Electroíman
Bobina
Tensão (24 V; 12 V)
19
Rui Assis
Exemplo de um encravamento
Botão START
Botão STOP
Núcleo
Electroíman
Bobina
Tensão (24 V; 12 V)
20
Rui Assis
Exemplo de comando e protecção de
um motor eléctrico
(T) Térmicos – protecção
contra sobrecargas;
(F) Fusíveis (ou disjuntor)
– protecção contra
sobreintensidades
T
F
M
3~
21
Rui Assis
Exemplo de comando e protecção de
um motor eléctrico
M
3~
22
Rui Assis
Exemplo de comando e protecção de
um motor eléctrico
M
3~
23
Rui Assis
Exemplo de comando e protecção de
um motor eléctrico
M
3~
24
Rui Assis
Medição de peso
Piezo-resistências
comprimida
traccionada
comprimida
25
traccionada
Sinal
Ponte de
Wheatstone
Rui Assis
Medição de temperatura
Termopar
Sinal
Ponte de
Wheatstone
26
Rui Assis
Detecção de temperatura
tº
Termostato
Bobina
Tensão (220 V; 24 V)
27
Rui Assis
Detecção de pressão
Pressostato
Bobina
Tensão (220 V; 24 V)
28
Rui Assis
Detecção de proximidade
• Detectores de fim de curso;
•Detectores ópticos:
•Interrupção do feixe;
E
R
•Reflexão do feixe.
E
R
•Detectores indutivos;
•Detectores ultrasónicos.
29
Rui Assis
Retroacção ou feed-back
Esquema do processo
Válvula
Cinta de entrada
Cinta de saída
Balança
Diagrama de blocos
Input: Peso
pretendido
+
Válvula de
controlo
Processo de
enchimento
-
Contentor cheio
Sensor de
peso
30
Rui Assis
Retroacção ou feed-back
Input –
output
requerido
+
Actuador
(controlador)
Output
Processo
Sensor
31
Rui Assis
Actuadores
•Válvulas de solenóide;
•Relés;
•Cilindros;
•Motores eléctricos:
•Servomotores de c.c. (controlo preciso de posição, velocidades
variáveis elevadas e grandes binários);
•Motores síncronos de c.a. (mono, bi ou trifásico)
(velocidade constante e função da frequência, + pequeno, + leve que um
motor equivalente de c.c.);
•Motores de c.c.;
•Motores passo a passo (tensão variável, binário e velocidade
inversamente proporcionais, controlo preciso de posição);
32
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente
Posição atrás
33
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente
Posição à frente
34
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente e
por rolete
Posição atrás
35
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente e
por rolete
Posição atrás
36
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente e
por rolete
Posição à frente
37
Rui Assis
Cilindro comandado manualmente e
por rolete
Posição atrás
38
Rui Assis
Cilindro comandado por válvulas de
solenóide
39
Rui Assis
Transmissão de movimento
• Rodas de atrito;
•Engrenagens:
•cilíndricas (eixos paralelos);
•cónicas (eixos concorrentes);
•Torsas (eixos não complanares);
•Cremalheira;
•Correias;
•planas;
•trapezóidais;
•dentadas.
•Correntes;
•Cabos.
40
Rui Assis
Transmissão de movimento Embraiagem
Pratos com ferodo no intervalo
Bobina
Mola de tracção
START
Quando passa corrente
na bobina, a embraiagem
fecha. Quando a corrente
é interrompida, a
embraiagem abre devido
à mola de tracção.
41
STOP
Rui Assis
Transmissão de movimento Embraiagem
Pratos com ferodo no intervalo
Bobina
Mola de tracção
START
Quando passa corrente
na bobina, a embraiagem
fecha. Quando a corrente
é interrompida, a
embraiagem abre devido
à mola de tracção.
42
STOP
Rui Assis
Interrupção de movimento - Embraiagem
Pratos com ferodo no intervalo
Mola de tracção
Quando o binário resistente do veio
mandado ultrapassa o binário de atrito,
verifica-se escorregamento, o qual é
detectado pelo sensor que desliga o motor
Sensor
43
Rui Assis