Automação Industrial 4.0: Desbloqueando Eficiência e Inovação

Você está animado que o futuro da manufatura americana está mais brilhante devido ao reshoring? Nós também achamos ótimo, mas notou algo diferente? A manufatura mudou. Existem novas tecnologias e jargões, como fala de Indústria 4.0, robôs, co-robôs e Internet das Coisas (IoT).

Enquanto os EUA foram deixados de lado pelo offshoring, outros países avançavam tecnologias de automação para capturar eficiências máximas. Fabricantes americanos precisarão se atualizar para continuar crescendo e acelerar oportunidades de reshoring.

Se você quer se tornar globalmente competitivo e mover para equipamentos ou sistemas de automação mais eficientes, precisará de pelo menos um entendimento básico de automação industrial como ela está hoje. Entender opções, terminologia e componentes facilitará a criação de planos e orçamentos iniciais que podem ser discutidos em maior detalhe com membros da equipe e especialistas em soluções de automação.

Para colocá-lo em dia, aqui está uma visão básica de automação de fábrica industrial na era da conectividade.

Sumário

• O que é Automação Industrial?
• Tipos de Automação Industrial
• Como a Automação Industrial é Alcançada?
• Produção de Manufatura e Sistemas de Automação Industrial
• Por Que Fabricantes Americanos Precisam Automatizar
• Automação na Indústria 4.0
• Chegando a uma Solução de Automação Industrial

O que é Automação Industrial?

Você não está sozinho em sua busca por eficiências de manufatura. Desde antes da primeira revolução industrial, líderes da indústria criaram máquinas especializadas que podem produzir mais rápido e com mais precisão que um humano com ferramenta manual. Historicamente projetadas para operar independentemente com intervenção humana mínima, os sistemas de automação industrial de hoje podem se comunicar e trabalhar em sincronia com a assistência de sistemas de controle industrial e conectividade de rede.

Você encontrará exemplos de equipamentos de automação industrial onde produtos ou componentes são usinados, manufaturados, embalados e/ou montados. Com princípios e padrões de automação, você pode esperar máquinas automatizadas colocadas em uma configuração de sistema que move componentes de um estágio para o próximo da forma mais eficiente.

Tipos de Automação Industrial

Fabricantes estão automatizando trabalhos que requerem resistência ou precisão, ou aqueles que são entediantes, repetitivos e/ou requerem pouca criatividade ou talento especializado. Custos decrescentes de robôs e custos crescentes de mão de obra estão encorajando automação nos EUA. Com preços de robôs esperados para cair mais de 65% nos próximos cinco anos, a automação deve subir continuamente. Se você ainda não fez isso, investir em infraestrutura de comunicações de dados pode ser um de seus maiores desafios. A automação de fábrica em tendência depende da capacidade de redes de máquinas se comunicarem e executarem tarefas no cronograma.

Quais são os tipos comuns de automação de fábrica?

• Ferramentas simples
• Montagem
• Inspeção
• Manuseio de materiais

Como a Automação Industrial é Alcançada?

Sistemas de controle industrial são o mecanismo (ou cérebro) por trás da independência e movimento automatizado de máquinas. Esta é a tecnologia que permite que processos industriais sejam automatizados. A composição primária de um sistema de controle é o laço de controle. Exemplos de sistemas de controle variam do mais simples, um controlador discreto, ao complexo sistema SCADA que gerencia todos os níveis dos processos de manufatura e localizações geográficas de um negócio.

Tipos de sistemas de controle industrial:

• Sistema SCADA – sistema computacional que controla e monitora processos de planta
• Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID) – controla um sistema baseado em ponto de ajuste e valor medido
• Controladores Lógicos Programáveis (PLC) – computador industrial robusto e facilmente programado com um único microprocessador usado para controlar motores e outras máquinas em ambiente de fábrica usando lógica
• Controladores de Automação Programáveis (PAC) – similar a um PLC, mas contém multiprocessadores e é capaz de multitarefa
• Sistemas de Controle Distribuído (DCS) – controla muitos nós em um sistema através de multiprocessadores com capacidades avançadas incluindo muitos pontos I/O
• Interface Homem-Máquina (HMI) – permite interagir com uma máquina e ver rapidamente o status de processos da máquina
• Controlador discreto – controle simples liga/desliga, exemplos são temporizadores, contadores e termostatos

PLC	HMI	Contador

Como a automação industrial funciona:

Estágio 1 – O sistema de controle industrial (listado acima) trabalha em conjunto com o controlador de drive.

Controladores de drive comuns incluem:

• Drive de frequência variável (VFD) – controlador de motor CA que usa frequência e tensão para controlar velocidade e torque de motor elétrico
• Drive de motor de passo – circuito driver que controla motor de passo com corrente entregue em pulsos e fases
• Servo analógico – este dispositivo controla a velocidade do motor servo através de sinais de tensão liga/desliga ou pulsos
• Servo digital – como o servo analógico, mas capaz de entregar taxa muito maior de pulsos por segundo

Drive de Frequência Variável

Estágio 2 – O controlador de drive direciona o atuador que imprime movimento.

Tipos comuns de atuadores incluem:

• Atuador hidráulico – pressão de fluido move um pistão através de um tubo para construir torque
• Atuador pneumático – Pressão de ar ou gás é usada para controlar velocidade e torque
• Atuador elétrico (CA, CC, Linear, Servo, Passo) – alimentado por motor, energia elétrica convertida em torque mecânico
• Atuador mecânico – usando mecanismos simples, movimento rotativo é usado para criar movimento linear

Atuadores Pneumáticos

Processos contínuos de automação industrial:

• Sensores de feedback (encoders ou resolvers) coletam dados da carga e enviam de volta ao controlador.
• Conexões Fieldbus e Ethernet suportam troca de informações entre dispositivos de campo básicos e podem transmitir até o nível empresarial.
• Trabalhando em conjunto com controles automatizados estão dispositivos mecânicos incluindo mancais, caixas de engrenagens, fusos, rodas, eixos, cames e ligações.

Além dos dispositivos eletromecânicos e mecânicos, dispositivos de máquina movidos a fluido também são utilizados em máquinas industriais. Quando métodos eletromecânicos falham em fornecer soluções práticas, potência de fluido é introduzida. Potência de fluido é tipicamente acionada por eletrônicos e controlada por sensores e válvulas.

Tecnologias de Potência de Fluido