Histórico da Automação Industrial

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Um pouco de história

Nesse post será abordada um pouco da história da automação industrial e do surgimento dos CLPs - Controladores Lógicos Programáveis, que serão detalhados em outros posts. É importante explicar que as informações aqui contidas são um conteúdo exclusivo e foram elaboradas a partir da leitura de diversas informações pela internet.
Buscar por "História da automação" ou algo similar, os mecanismos de busca direcionam para sites de empresas com uma história em particular... aqui tenta-se expressar a idéia geral dos acontecimentos, sem parcialidade.

Início: Revolução industrial

A utilização de equipamentos e máquinas nas indústrias teve início na Revolução Industrial, no século XVIII, onde eram utilizadas para realizar tarefas que outrora eram manuais. Daquela época em diante, as máquinas e equipamentos utilizados na indústria passaram por várias melhorias e modificações, a fim de tornarem a produção cada vez mais rápida, precisa e confiável.

Por volta de 1788, alguns tipos de artefatos mecânicos, sobretudo munidos de sistemas hidráulicos e pneumáticos passaram a ser aplicados nas linhas de produção, reduzindo esforços dos operadores, como também aumentando a precisão no controle do equipamento.

Esses primeiros anos foram marcados por um impacto social muito grande, pois as máquinas realmente tomaram os postos de trabalhos e só ficaram empregados aqueles que conseguiram se adaptar ou apresentaram maior aptidão para operar as máqunas.

Produção em série: Fordismo e as lógicas de relés

Já no século XX, houve o início da produção em série, sobretudo das técnicas desenvolvidas e aplicadas por Henry Ford nos estados unidos, de maneira que a indústria automobilística bateu récordes de produção de carros em menos tempo. Nesta época, o controle dos processos era realizado através de gigantescos e elaborados circuitos lógicos controlados por dispositivos eletromagnéticos (relés) . É a famosa lógica de relés.

Os sistemas controlados por lógicas de relés trouxeram um grande avanço na automação do processo produtivo dos automóveis. Entretanto haviam alguns incovenientes:

• O espaço ocupado era imenso.
  
• A capacidade de trabalho com variáveis analógicas era muito limitada.
• Na ocorrência de um defeito, o diagnóstico era muito demorado. O pessoal da manutenção poderia levar dias para encontrar uma bobina queimada ou um contato defeituoso dentro do circuito.
• Quando era necessário mudar o comportamento do sistema (devido à mudança no modelo de carro produzido, por exemplo) era necessário sucatear todo o sistema e começar a fazer tudo do zero o que custava meses de trabalho.

Como exemplo, é mostrado na Figura 1 uma foto de um painel de relés de controle de um elevador.

Figura 1 - Painel de relés de um elevador

Um outro exemplo é mostrado na Figura 2, onde há um esquema elétrico de um circuito de acionamento de um motor elétrico, conhecido por partida estrela-triângulo. Nesse circuito se observa a presença de alguns componentes mais importantes, que são:

• Botões B0 e B1, que desligam e ligam o sistema, respectivamente;
• Relé de sobrecarga RL, que protege o motor contra sobrecargas;
• K1, K2 e K3 que são os componentes que acionam diretamente o motor;

Os demais componentes, como D1, que é um relé temporizado, são acessórios ou componentes auxiliares do circuito. Quanto tempo se levaria para montar esse circuito?

Figura 2 - Diagrama de partida estrela-triângulo

A eletrônica e os processadores

Com o advento da eletrônica e com o aperfeiçoamento das técnicas e sistemas de medição e controle (instrumentação eletrônica) em meados da década de 50, as indústrias começaram a trabalhar com equipamentos de controle ou comando numérico, e o conceito de distribuição de salas de controle começou a ser difundido. Ressalta-se que em 1947, Willian Shockley, John Barden e Walter Brattain descobriram o transistor, que é um componente eletrônico utilizado aos bilhões nos processadores modernos.

Figura 3 - Willian Shockley e seus colegas durante a invenção do transistor

Com o aperfeiçoamento da eletrônica surgiram os primeiros computadores industriais, que começaram a ser utilizados na indústria a partir de 1961, quando também surgiram os primeiros robôs industriais.

A partir daí, o crescimento dos sistemas de controle e a modernização de equipamentos atingiu uma velocidade espantosa, com o surgimento dos mini e microcomputadores, que ampliaram as possibilidades, passando a ser empregados em diversos ramos da instrumentação industrial.

O emprego de computadores na indústria de processos se justifica pelo fato de que o mesmo pode auxiliar no aumento da produção e redução de gastos, através da automação das máquinas. Os microprocessadores podem tomar decisões de controle de uma máquina como ligá-la, desligá-la, movimentá-la, sinalizar defeitos e até gerar relatórios operacionais. Dentro deste conceito, surgiram microcomputadores desenvolvidos especialmente para efetuar operações e controles lógicos sobre os equipamentos com possibilidade de reprogramação de suas funções. Este microcomputador especial foi chamado de PLC (Programmable Logic Controller) ou em português, CLP (Controlador Lógico Programável).

O PLC

O primeiro PLC surgiu em resposta a uma demanda da indústria automobilística, só que não foi a Ford e sim a GM (Chevrolet) que criou esta demanda. Uma empresa chamada BedFord Associates, na qual trabalhou o chamado "pai do PLC" Dick Morley, criou esse dispositivo capaz de substituir os painéis de relés. O nome do projeto era 084. Posteriormente essa empresa passou a se chamar MODICON (que na verdade vem da sigla Modular Digital Controller), que hoje é de propriedade da Schneider Electric, grande fabricante de equipamentos para automação industrial.

O PLC rapidamente tomou conta das indústrias automobilísticas pois trouxe algumas vantagens interessantes, tais como:

• Economia de espaço, pois os circuitos lógicos deram lugar à lógica por software, ocupando infinitamente menos espaço.
• Possibilidade de integração e controle de variáveis analógicas.
• Redução do tempo de manutenção, facilitando o diagnóstico de problemas.
• Grande versatilidade na implantação de modificações, pois grande parte dessas alterações passou a ser realizada no software.

Para se ter uma idéia da economia de espaço e simplificação do hardware, a Figura 4 apresenta o circuito de partida mostrado na Figura 2, onde toda a área sobreada representa os componentes e ligações elétricas que podem ser substituídas por um PLC.

Figura 4 - Representação dos itens que poderiam ser substituídos por um PLC no circuito da figura 2.

Até o próximo post...