Bancada de inspeção final para linha de produção de consoles centrais de automóveis

Abstract

A automação industrial é um dos pilares das engenharias, em evolução constante, buscando sempre a melhoria na produção, no desempenho e na segurança dos trabalhadores. Com o passar dos anos, os polos industriais vêm se modernizando cada vez mais e junto com os conceitos de automação industrial vêm ampliando sua gama de tecnologias e funcionalidades. A palavra do presente é integração, sistemas embarcados que se integram com sistemas de rastreabilidade em nuvem, com sistemas de gerenciamento de produção e softwares de apontamento de resultados. Nesse sentido, o presente trabalho busca apresentar e documentar o projeto de uma bancada de teste de peças, que tem papel vital no funcionamento de uma linha de montagem de consoles centrais de carros, dentro de um dos maiores polos de produção automobilística do Brasil. O projeto tem início analisando as necessidades do cliente, buscando uma solução que se adeque aos requisitos e que fique dentro da gama de hardwares aceitos pela contratante. A escolha dos hardwares e a subsequente programação e integração deles é um dos temas cobertos nesse trabalho. A bancada de testes funciona com um CLP Siemens série S7-1200 e integra diversos equipamentos utilizando diferentes métodos de conexão via diferentes redes industriais. O desenvolvimento do software do CLP no ambiente Siemens TIA Portal e das telas de funcionamento da IHM é documentado. Posteriormente, entramos em detalhes no passo a passo para a realização da integração de equipamentos via rede com exemplos reais. Técnicas de gerenciamento de máquinas de estado foram empregadas para garantir um fluxo correto e uniforme envolvendo todos os equipamentos que compõem a solução final. Os resultados são consolidados por um produto que está em uso quase 24 horas por dia, 6 dias por semana desde 2021. Nesta bancada, são analisadas quase 500 peças por dia, uma média próxima a 30 por hora. Resultados que validam as técnicas e conceitos utilizados durante o desenvolvimento da bancada de testes. Por fim, este trabalho deixa uma base de conhecimentos importantes para todos os alunos do curso de Engenharia Mecatrônica que veem a área de automação industrial como uma opção para seguir suas carreiras. Com um estudo de caso real, entregue e em funcionamento em um dos ramos mais competitivos da indústria, este trabalho uniu equipamentos de algumas das maiores empresas no segmento de automação industrial em uma solução robusta para controle de qualidade de produção.

Industrial automation is one of the fundamental pillars of engineering, continuously evolving to improve productivity, performance, and worker safety. Over the years, industrial facilities have undergone significant modernization, and alongside the advancement of industrial automation concepts, an increasing range of technologies and functionalities has emerged. Integration has become a key concept, with embedded systems communicating seamlessly with cloud-based traceability systems, production management platforms, and performance monitoring software. In this context, this work aims to present and document the development of a component testing bench, which plays a vital role in the operation of a car’s central console assembly line within one of Brazil’s largest automotive manufacturing facilities. The project begins with an analysis of the customer’s requirements, seeking a solution that meets the specified needs while remaining within the range of hardware platforms approved by the client. The selection of hardware components, as well as their subsequent programming and integration, constitutes one of the main topics covered in this work. The testing bench operates using a Siemens S7-1200 programmable logic controller (PLC) and integrates multiple devices through different communication methods and industrial networks. The development of the PLC software using the Siemens TIA Portal environment, as well as the human-machine interface (HMI) screens, is documented in detail. Subsequently, the work presents a step-by-step approach to equipment integration through industrial communication networks, supported by real- world examples. State machine management techniques were employed to ensure a consistent and reliable operational flow among all devices that comprise the final solution. The effectiveness of the proposed solution is demonstrated by a system that has been operating continuously for several years, nearly 24 hours per day and six days per week. The testing bench analyzes approximately 500 components daily, averaging nearly 30 components per hour. These results validate the techniques and concepts applied throughout the development of the testing system. Finally, this work provides an important knowledge base for Mechatronics Engineering students who consider industrial automation as a potential career path. Through a real- world case study, successfully implemented and currently operating within one of the most competitive sectors of industry, this project integrates equipment from some of the leading companies in industrial automation into a robust solution for production quality control.