Sofisticação digital com o IO-Link
O objetivo da implementação da indústria 4.0 é entre outros gerar uma silhueta digital de uma planta, ajudando assim a otimizar processos. Fonte fundamental de informação são os vários sensores que de qualquer maneira já estão instalados para controlar a máquina. Graças a tecnologia IO-Link, estes sensores fornecem mais dados do que somente sinais de comutação ou valores analógicos. A Starrag Technology GmbH localizada na cidade de Bielefeldd (Alemanha), fabrica máquinas-ferramentas e as equipa totalmente com sensores IO-Link de ifm electronic.
O portal do centro de processamento da série FOGS da Starrag Technology GmbH pertence às máquinas mais equipadas. São usadas na engenharia mecânica, na indústria aeronáutica e na indústria automobilística, por exemplo na produção de ferramentas de processo para a fabricação de carroceria (parte externa). A máquina que aparece na imagem é usada no processamento de componentes de chassis (trem de aterrissagem) na indústria aeronáutica.
O monitoramento de fluidos (ex. fluido de refrigeração e de lubrificação, hidráulica, controle de temperatura de máquinas) através de sensores é de fundamental importância para essas complexas máquinas-ferramentas. A perfeita utilização de ferramentas em um processo de produção totalmente automatizado é possível somente com temperatura de fluidos, valores de pressão e quantidades de vazão com tolerâncias limitadas.
Sensores com interface digital
IO-Link é uma interface digital robusta baseada em níveis de sinais de 24 volts que, em comparação com sinais de comutação, possibilita uma comunicação bidirecional com o controlador através de um cabo de sensor normal. Os sensores enviam valores de medição digitais e informações de diagnóstico para o mestre IO-Link (ex. um módulo I/O, gateway ou um CLP equipado com portas IO-Link) através do IO-Link. Os sensores são conectados com conectores M12 padrão. Cabos blindados e aterramentos associados são desnecessários.
A Starrag Technology GmbH optou por sensores de fluido de ifm electronic. A razão: O especialista em sensores oferece a maior gama de produtos em sensores de processo com IO-Link.
Parametrização de sensores à distância
Uma grande vantagem do IO-Link é a possibilidade de transferir para o sensor todos os parâmetros necessários através do cabo conector do IO-Link. Os dados de parâmetros do sensor (ex. ponto de comutação, histerese de comutação, cor do display) podem ser transmitidos do controlador para o sensor compatível com IO-Link, uma única vez no início do funcionamento ou durante o funcionamento dependendo da situação. Utilidade para os clientes: Na fase de colocar uma máquina em funcionamento, os parâmetros de sensores projetados anteriormente podem ser transmitidos ao sensor de forma rápida, simples e rápida. Durante o processo de usinagem (ex. no caso de lotes pequenos), diferentes conjuntos de parâmetros para diferentes produtos podem ser introduzidos no sensor de forma individual e caso necessário, graças à técnica IO-Link. Além disso, é possível realizar posteriormente otimização do processo através de monitoramento à distância graças à parametrização controlada via IO-Link. De modo geral, o IO-Link é então uma tecnologia chave para aplicações da indústria 4.0.
Dados protegidos duplamente
Além da parametrização de sensores por controle, IO-Link oferece, a partir da versão 1.1, um armazenamento de dados duplo e automático dos parâmetros dos sensores no dispositivo e no mestre IO-Link. Dietmar Wallenstein, gerente da área de construções eletrônicas e de comissionamento na Starrag Technology, explica: "Uma grande vantagem do IO-Link é o armazenamento seguro de dados do sensor que ocorre em segundo plano. Cada sensor (device) envia automaticamente seu conjunto de parâmetros para o mestre IO-Link, onde são então gravados como backup. Assim que um sensor for trocado, os dados são trocados automaticamente com o novo equipamento. Os dados do parâmetro são então transmitidos automaticamente do mestre IO-Link para o IO-Link-Device. Isto facilita consideravelmente a troca de um sensor e reduz significativamente o tempo de parada da máquina em caso de falha. E ao mesmo tempo, significa uma redução de trabalho para os funcionários da assistência técnica e da manutenção.
Sensores parametrizados com erros pertencem então ao passado. A troca de sensor se reduz à instalação mecânica O cliente pode fazer a troca ele mesmo. O pessoal da manutenção não necessita de nenhum conhecimento em relação à parametrização do sensor, pois esta é feita automaticamente em segundo plano. Paradas causadas por assistência técnica podem ser solucionadas com mais rapidez e segurança. Isto reduz custos.
Transmissão de valores de medição digital sem erros
Até o momento, sinais analógicos de sensores são digitalizados pelo conversor A/D e escalonados no CLP. Isso leva a imprecisões do valor de medição real.
IO-Link, ao contrário, transmite digitalmente os valores de medição do sensor para o controlador. Não há uma transmissão passível de erros e conversão de sinais analógicos. Os valores de medição transmitidos digitalmente podem ser exibidos diretamente na sala de controle. Assim o valor transmitido corresponde sempre exatamente ao valor medido. Não ocorrem divergências entre a indicação local e o valor determinado por sinal analógico na CLP. Com o IO-Link, também fatores de interferência, como por exemplo através de campos eletromagnéticos no sinal analógico, pertencem ao passado.
Dois valores de medição - um sensor
Sensores de processo modernos ifm fornecem frequentemente mais do que somente um valor de medição. Dietmar Wallenstein sobre o tema: "Muitas vezes, um sensor processa mais do que somente uma variável física. Além de vazão volumétrica ou pressão, é possível também por exemplo, ler a temperatura de um fluido através da interface IO-Link. Antigamente tínhamos que usar dois sensores para isto.” Assim se economiza dinheiro com equipamento, cabeamento e instalação, pois em vez de dois sensores, é necessário só um sensor e consequentemente somente um local de instalação.
Dados de diagnóstico
Além dos dados do processo, o sensor IO-Link também pode fornecer dados de diagnóstico sobre o estado do dispositivo. Exemplo: O sensor de nível detecta depósitos críticos e os comunica ao controlador. Sensores óticos detectam independentemente sujidades na lente e comunicam automaticamente. Sensores de pressão salvam quedas mínimas e picos máximos de pressão do processo, somam a quantidade de valores não alcançados e excedidos. Esta função adicional apoia o usuário decisivamente na manutenção baseada no estado/manutenção preditiva. Estas informações ampliadas do estado reduzem caras paradas e aumentam a segurança do processo.
Conclusão
A implementação do IO-Link oferece valor agregado significativo para a tecnologia de sensores. Dietmar Wallenstein resume as vantagens para a Starrag Technology:
"Todos estão falando sobre a indústria 4.0 e claro que nós na Starrag não estamos ignorando esta megatendência. Na engenharia mecânica nós entendemos isso, entre outros, como a sofisticação digital da máquina. Por isso, nós apostamos no IO-Link. Com interfaces robustas e de baixo custo, os sensores nos fornecem mais informações de processo, as quais podemos avaliar melhor e otimizar. Esta é uma das grandes vantagens do IO-Link e uma contribuição por parte do sensor, em apoio à indústria 4.0."