A história da automação industrial se inicia a partir das linhas de montagens automobilísticas com Henry Ford, na década de 1920. Com o passar dos anos, o avanço tecnológico nas diversas áreas da automação industrial tem sido cada vez maior, proporcionando um aumento na qualidade e quantidade de produção. A palavra automação ou automation foi criada pelo marketing da indústria de equipamentos na década de 1960 e procurava ressaltar a participação do computador no controle automático industrial. Desse modo, pode-se dizer que a automação engloba qualquer sistema que substitua o trabalho humano em benefício da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, da rapidez da produção ou da redução de custos por meio da utilização de computadores (CASTRUCCI e MORAES, 2007).
Nesse sentido, a automação de uma indústria ou processo industrial é realizada quando se pretende uma maior produtividade e consequente redução de custos, ainda que ocorra em decorrência disso a substituição de mão-de-obra ou mesmo o desaparecimento de uma função na fábrica. No entanto, de acordo com Castucci e Moraes (2007), automatizar um sistema produtivo não resulta somente em menores custos, mas também proporciona variadas vantagens aos sistemas abrangendo de forma direta a informatização. Dentre os benefícios, pode-se destacar a possibilidade de expansão utilizando recursos acessíveis; maiores níveis de qualidade, maior flexibilidade de modelos para o mercado; maior segurança pública e dos operários; menores perdas materiais e de energia; mais disponibilidade e qualidade de informação sobre o processo; e melhor planejamento e controle da produção.
A automação envolve a implantação de sistemas interligados e assistidos por redes de comunicação, compreendendo sistemas supervisórios e interfaces homem- máquina que possam auxiliar os operadores no exercício da supervisão e da análise dos problemas que porventura venham a ocorrer (CASTRUCCI e MORAES, 2007). Com relação à produção industrial, a automação pode ser dividida em três classes: a rígida, a flexível e a programável, aplicadas a grandes, médios e pequenos lotes de fabricação, respectivamente (ROSÁRIO, 2005).
Ainda segundo Rosário (2005), é possível entender a automação industrial como uma tecnologia que associa três áreas: a eletrônica responsável pelo hardwa-
re, a mecânica pelos dispositivos mecânicos (atuadores) e a informática responsável
pelo software que irá controlar todo o sistema. Desse modo, é primordial uma forma- ção bastante vasta e diversificada dos projetistas ou então um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfis interdisciplinares, já que se exigem grandes co- nhecimentos para efetivar projetos nesta área. Os projetos neste campo costumam envolver uma infinidade de profissionais e os custos são suportados geralmente por grandes empresas.
De acordo com Castucci e Moraes (2007), a arquitetura da automação indus- trial pode ser disposta em forma de pirâmide como mostra a Figura 8, também cha- mada de planta industrial. Essa pirâmide divide os níveis dos equipamentos envolvi- dos na tecnologia de acordo com sua atuação na indústria e mostra como as infor- mações são filtradas do nível 1 até chegar ao seu topo. Em contrapartida, as ordens vindas dos níveis administrativos (4 e 5) são repassadas para o nível 3, que garante que as tarefas sejam realizadas pelos níveis operacionais. Os níveis que constituem a pirâmide podem ser dispostos de forma a exercer as funções na seguinte ordem:
Nível 1: constitui o nível das máquinas, dispositivos e componentes de senso- res e atuadores. Por exemplo: máquinas de embalagens, linhas de montagem ou manufatura.
Nível 2: constitui o nível dos controladores digitais, dinâmicos e lógicos e de algum tipo de supervisão. Nesse patamar se encontram concentradores de in- formações sobre o Nível 1, e as Interfaces Homem-Máquina.
Nível 3: neste nível é possível o controle do processo produtivo. Geralmente é constituído por bancos de dados com informações com índices de qualidade da produção, relatórios e estatística de processos. Por exemplo: avaliação de controle da qualidade em processo químico ou alimentício.
Nível 4: constitui o nível responsável pela programação e planejamento da produção, realizando controle e a logística dos suprimentos. Por exemplo: controle de suprimentos e estoques em função da sazonalidade e da distribu- ição geográfica.
Nível 5: representa o nível responsável pela administração dos recursos da empresa, em que se encontram os softwares para gestão de vendas e finan- ceira além de ser o nível onde se realiza a decisão e o gerenciamento de todo o sistema.
Figura 8 - Pirâmide da Automação. Fonte: Castrucci e Moraes (2007).
No modelo de arquitetura de rede simplificada mostrado na Figura 9 se en- contram os sensores, atuadores e PLCs pertencentes à primeira e segunda camada. Na terceira camada estão os sistemas de supervisão acionados pelo operador, onde são tomadas decisões, como por exemplo, paradas programadas de máquina e alte- rações no volume de produção. Esses também estão integrados com os sistemas gerenciais, responsáveis pela contabilidade dos produtos e recursos das fábricas (SILVA, 2007).
Figura 9 - Arquitetura de rede para um sistema automatizado. Fonte: Silva (2007).
Segundo Silva (2007), os sensores são os elementos que fornecem informa- ções sobre o sistema, correspondendo às entradas do controlador. Esses sensores podem indicar variáveis físicas, tais como pressão e temperatura. Os atuadores são os dispositivos responsáveis pela realização de trabalho no processo ao qual está se aplicando a automação podendo ser magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos, ou de acionamento misto. O controlador é o elemento responsável pelo acionamento dos atuadores, este dispositivo deve considerar o estado das entradas (sensores) e as instruções do programa inserido em sua memória.