miniaturadaimagem|332x332px|Robô móvel autônomo (AMR) da Acta Robotics, em uma linha de produção. Automação (do latim Automatus, que significa mover-se por si sóA palavra automação é proveniente do latim automatus e significa mover-se por si Scielo - acessado em 2 de janeiro de 2019) é um sistema automático pelo qual os mecanismos verificam seu próprio funcionamento, efetuando medições e introduzindo correções, sem a necessidade da interferência do homem. Em seu uso moderno, a automação pode ser definida como uma tecnologia que utiliza comandos programados para operar um dado processo, combinados com retroação de informação para determinar que os comandos sejam executados corretamente, frequentemente utilizada em processos antes operados por seres humanos,DORF, Richard C; BISHOP, Robert H. Sistemas de controle modernos - 8.ed / 2001 8.ed. Rio de Janeiro, RJ: Livros Técnicos e Científicos, 2001. é a aplicação de técnicas computadorizadas ou mecânicas para diminuir o uso de mão de obra em qualquer processo, especialmente o uso de robôs nas linhas de produção. A automação diminui os custos e aumenta a velocidade da produção.ROGGIA, L., FUENTES, L.C. Automação Industrial. Colégio Técnico Industrial UFSM. Santa Maria, 2016.
Também pode ser conceituada como um conjunto de máquinas e equipamentos autônomos que podem ser aplicados sobre um processo, objetivando torná-lo mais eficiente, ou seja, maximizando a produção com menor consumo de energia e mínimo de intervenção humana. Seu objetivo sempre é gerar menor emissão de resíduos e melhores condições de segurança, tanto humana e material quanto das informações inerentes ao processo.
A automação pode ser dividida em alguns ramos principais:
Automação industrial - A automação industrial de uma máquina/processo consiste essencialmente em escolher, entre as diversas tecnologias que se encontram ao nosso dispor, as que melhor se adaptam ao processo industrial e desenvolver a melhor maneira de as interligar para garantir sempre a melhor relação custo/beneficio. A automação industrial é normalmente dividida em 3 níveis: Nível de Campo - constituído por motores, cilindros pneumáticos, válvulas, etc. (atuadores) e pelos elementos de detecção (sensores) Nível de Controle - Como o próprio nome indica, é o nível onde se encontram os elementos que vão controlar o processo (ex: CLP) Nível de Supervisão - É composto pelos programas de interface homem-máquina e aquisição de dados (este nível não deve interferir directamente no funcionamento do processo)
Outro ponto importante quando se faz a automação de uma máquina/processo é pensar que as funcionalidades iniciais de um processo, na maioria dos casos, podem estar muito longe das que este vai ter no futuro. Portanto, o sistema precisa ter flexibilidade.CAMARGO, Valter Luis Arlindo. Elementos de automação. São Paulo: Érica, 2013.
Automação comercial - Ramo da automação onde ocorre a aplicação de técnicas específicas na otimização de processos comerciais, geralmente utilizando-se mais software do que hardware e máquinas. Como exemplo, temos: sistemas de controle de estoques, contas a pagar e receber, folha de pagamentos, identificação de mercadorias por códigos de barras ou por rádio frequência (RFID), etc.SILVEIRA, P. R. R.; SANTOS, W. E. Automação e controle discreto. 9 ed. São Paulo: Érica, 2009.
Automação residencial - Aplicação das técnicas de automação para melhoria no conforto e segurança de residências e conjuntos habitacionais, tais como: controle de acesso por biometria, porteiro e portões automáticos, circuitos Fechados de Televisão (CFTV), controle de luminosidade de ambientes, controle de umidade, temperatura e ar condicionado (HVAC), etc.GEORGINI, João Marcelo. Automação Aplicada - Descrição e implementação de Sistemas Sequenciais com PLC. São Paulo: Érica, 2018.FARINELLI, F. A. Domótica: Automação residencial e casas inteligentes com arduino e ESP 8266. 1° edição. Érica, 2018.
Para viabilizar a automação de um determinado processo, existe uma necessidade preliminar de realização de um estudo técnico (também chamado de engenharia básica ou engenharia de requisitos) que verificará todas as necessidades para o projeto desejado, servindo como subsídio para a identificação, análise e determinação da melhor estratégia de controle e para o projeto das máquinas ou softwares necessários para a aplicação.
Atualmente, a automação está presente em diferentes níveis de atividades do homem, desde as residências, no trânsito, através de sistemas de controle de tráfego e sinalização, nos edifícios comerciais, processos de compra, venda e transporte de bens, processos industriais primários e secundários, e até nas jornadas espaciais.FILHO, Guilherme Filippo. Automação de Processos e de Sistemas. São Paulo: Érica, 2014.
História
História Antiga A história da automação remonta a tempos antigos, quando a humanidade começou a desenvolver sistemas e dispositivos para reduzir o esforço humano e aumentar a eficiência das tarefas. Desde as civilizações antigas até a Revolução Industrial, os primeiros passos em direção à automação moldaram o caminho para a era tecnológica que vivemos hoje. O homem sempre buscou melhorias significativas em seu estilo de vida. A invenção da roda, o descobrimento do fogo, dentre outras invenções foram motivadas pela necessidade de facilitar seu trabalho. Os primórdios da automação podem ser encontrados em civilizações antigas, onde dispositivos mecânicos simples foram desenvolvidos para automatizar tarefas rotineiras. No Egito Antigo, foram encontrados sistemas de irrigação controlados por comportas, que permitiam a distribuição automatizada de água para as lavouras. Os gregos e os romanos também criaram mecanismos automatizados para controlar portas, relógios d'água e moinhos. Um dos primeiros dispositivos semi-automatizados desenvolvidos no mundo antigo, foi o relógio d’água do século II a.C, com o qual era possível a medição do tempo. O mesmo só foi superado com o surgimento do relógio mecânico no século XIV, quando o relógio d’água tornou-se obsoleto.Medeiros, A. A. D. (2003). Modelagem e Análise de Sistemas Dinâmicos, Apostila.OLIVEIRA, P. Curso De Automação Industrial - 3ª Ed. ETEP (BRASIL), 2009.FLOWER, D. A. Biblioteca de Alexandria: as histórias da maior biblioteca da antiguidade, 2º edição. Editora: Nova Alexandria, São Paulo 2010.
Revolução Industrial na Europa Ocidental A introdução de motores, máquinas auto-impulsionadas, moinhos de grãos avançados, fornos, caldeiras e o motor a vapor criaram novos requisitos para os equipamentos que estavam surgindo, incluindo reguladores de temperatura (inventado em 1624; ver Cornelius Drebbel), reguladores de pressão (1681), reguladores flutuantes (1700) e dispositivos de controle de velocidade. Outro mecanismo de controle foi usado para as velas de moinhos de vento e foi patenteado por Edmund Lee em 1745. Também em 1745, Jacques de Vaucanson inventou o primeiro tear automatizado.Altintas, Yusuf. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations - 2nd edition. Vancouver: Cambridge University Press, 2012. Assim, era mais uma arte do que uma ciência. Em meados do século XIX, a matemática foi usada pela primeira vez para analisar a estabilidade dos sistemas de controle de feedback. Uma vez que a matemática é a linguagem formal da teoria de controle, poderíamos chamar o período antes desta época de pré-história da teoria de controle.«Mechanization & Automation» (em inglês). Mechanical Engineering. Consultado em 24 de abril de 2019. Extension of mechanization of the production process is termed as automation and it is controlled by a closed loop system in which feedback is provided by the sensors. It controls the operations of different machines automatically
Em 1771, Richard Arkwright inventou a primeira usina de fiação totalmente automatizada impulsionada pela energia da água, conhecida na época como a máquina de fiar hidráulica. Uma fábrica automática de farinha foi desenvolvida por Oliver Evans em 1785, tornando-se o primeiro processo industrial completamente automatizado.
O governador centrífugo, que foi inventado por Christiaan Huygens no século XVII, foi usado para ajustar a distância entre as pedras dos moinhos. Outro governador centrífugo foi usado por um Sr. Bunce da Inglaterra em 1784 como parte de um guindaste a vapor modelo. O regulador centrífugo foi adotado por James Watt para uso em um motor a vapor em 1788 depois que o parceiro de Watt Boulton viu um em uma fábrica de farinha Boulton & Watt estavam construindo.
O governador de Watt não poderia, realmente, manter uma velocidade definida; o motor assumiria uma nova velocidade constante em resposta às mudanças de carga. O governador foi capaz de lidar com variações menores, como as causadas pela carga de calor flutuante para a caldeira. Além disso, havia uma tendência de oscilação sempre que havia uma mudança de velocidade. Como consequência, os motores equipados com este governador não eram adequados para operações que requerem velocidade constante, como a fiação de algodão.
Várias melhorias para o governador, além de melhorias no tempo de corte da válvula no motor a vapor, tornou o motor adequado para a maioria das utilizações industriais antes do final do século XIX. Os avanços na máquina a vapor mantiveram-se muito à frente da ciência, tanto da termodinâmica como da teoria de controle.
O regulador de Watt recebeu relativamente pouca atenção científica até que James Clerk Maxwell publicou um artigo que estabeleceu o início de uma base teórica para a compreensão da teoria do controle. O desenvolvimento do amplificador electrônico durante a década de 1920, que era importante para a telefonia de longa distância, exigia uma maior relação sinal/ruído, o que foi resolvido pelo cancelamento do ruído de feedback negativo. Esta e outras aplicações telefónicas contribuíram para a teoria do controle. Nas décadas de 1940 e 1950, A matemática alemã Irmgard Flugge-Lotz desenvolveu a teoria dos controles automáticos descontínuos, que encontrou aplicações militares durante a Segunda Guerra Mundial para sistemas de controle de artilharia.
Século XX A Linguagem ladder foi introduzida com a eletrificação das fábricas, que passaram por rápidas adaptações e mudanças tecnológicas entre 1900 e 1920. As centrais elétricas também estavam passando por rápido crescimento, e a operação de novas caldeiras de alta pressão e turbinas à vapor, criaram uma grande demanda por instrumentos e controles. As salas de controles industriais tornaram-se comuns na década de 1920, mas no início da década de 1930, a maioria dos controles de processos industriais ainda eram manuais. Os operadores normalmente monitoravam gráficos desenhados por gravadores que plotaram dados de instrumentos. Para fazer correções, os operadores abriam ou fechavam manualmente as válvulas ou ligavam ou desligavam os interruptores. As salas de controle também usavam painéis sinópticos com luzes codificadas por cores para enviar sinais aos trabalhadores da fábrica para fazer algumas alterações manualmente.
Os controladores, que foram capazes de fazer mudanças calculadas em resposta a desvios de um set point em vez de controle on-off, começaram a ser introduzidos em 1930. Os controladores permitiram que a manufatura continuasse mostrando ganhos de produtividade para compensar a influência em declínio da eletrificação da fábrica.
A produtividade da fábrica foi muito aumentada pela evolução tecnológica na década de 1920. Alexander Field observa que os gastos com instrumentos industriais aumentaram significativamente de 1929 a 1933 e permaneceram fortes depois disso.