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Upgrade digital com IO-Link

A implementação da Indústria 4.0 é, entre outras coisas, a criação de uma silhueta digital de uma fábrica, permitindo a optimização dos processos. A informação essencial é fornecida pelos vários sensores já instalados para o controlo da máquina. Graças à tecnologia IO-Link, estes sensores fornecem mais dados do que apenas sinais de comutação ou valores analógicos. A Starrag Technology GmbH localizada na cidade de Bielefeldd (Alemanha), fabrica máquinas-ferramenta e equipa-as exclusivamente com sensores IO-Link da ifm electronic.

A Starrag Technology fabrica máquinas fresadoras para o mercado mundial.

O portal do centro de maquinação da série FOGS da Starrag Technology GmbH é uma máquina que tem essas características. É usada na engenharia mecânica, na indústria aeronáutica e na indústria automóvel, por exemplo na produção de ferramentas de processo para o fabrico de carroçarias. A máquina que aparece na imagem é usada no processamento de componentes de chassis (trem de aterragem) na indústria aeronáutica.

Estas máquinas-ferramenta complexas requerem sensores para a monitorização de fluidos (ex. fluido de refrigeração e de lubrificação, hidráulica, controlo de temperatura da máquina). De modo a garantir a utilização das ferramentas com a máxima eficiência em processos de produção totalmente automatizados, é necessário tolerâncias apertadas nas temperaturas, valores de pressão e grandezas de fluxo volumétrico.

Sensores com interface digital

IO-Link é uma interface digital robusta baseada em níveis de sinal de 24 volts que, para além de sinais de comutação simples, 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 PLC equipado com portas IO-Link) através do IO-Link. Os sensores são conectados com conectores M12 standard. Cabos blindados e com fio de terra não são necessários.

A Starrag Technology GmbH optou por sensores de fluido da ifm electronic. O motivo: a ifm é especialista em sensores e oferece a maior gama de produtos em sensores de processo com IO-Link.

Parametrização de sensores à distância

Uma das maiores vantagens do IO-Link é a possibilidade de transferir para o sensor todos os parâmetros necessários através do cabo de ligação do IO-Link. Os parâmetros do sensor (por ex. ponto de comutação, histerese de comutação, cor do display) podem ser transmitidos do controlador para o sensor compatível com IO-Link, aquando da configuração do sensor no início do funcionamento ou depois durante o funcionamento e para ajustá-los a uma situação específica. Benefícios para os clientes: Na fase de colocar uma máquina em funcionamento, os parâmetros dos sensores projetados anteriormente podem ser transmitidos ao sensor de forma rápida, simples e fiável. Durante o processo de maquinação (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. Para além disso, graças à configuração de parâmetros com base no controlador, a optimização do processo à posteriori através da manutenção à distância é fácil com o IO-Link. De modo geral, pode dizer-se que o IO-Link é a tecnologia chave para a implementação da Indústria 4.0.

Dados protegidos duplamente

Além da parametrização de sensores pelo controlador, o 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, director do departamento de construções eletrónicas e de comissionamento na Starrag Technology, explica: "Uma das grandes vantagens do IO-Link é o armazenamento seguro e automatizado de dados do sensor que ocorre em segundo plano. Cada sensor (dispositivo) envia automaticamente o seu conjunto de dados para o mestre IO-Link, onde são então gravados como backup. Assim que um sensor é substituído, os dados são comunicados automaticamente ao novo equipamento. Os dados são então transmitidos automaticamente do mestre IO-Link para o sensor IO-Link. Isto facilita consideravelmente a troca de um sensor e reduz significativamente o tempo de paragem da máquina em caso de falha. E ao mesmo tempo, significa uma intervenção mais curta dos funcionários da assistência técnica e da manutenção.

Sensores parametrizados com erros pertencem então ao passado. A troca de sensor reduz-se 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. Paragens para assistência técnica podem ser solucionadas com mais rapidez e segurança. Isto reduz custos.

Transmissão de valores de medição numericamente e sem erros

Até agora, os sinais analógicos de sensores eram digitalizados pelo conversor A/D das cartas analógicas e escalonados no PLC. Isso leva a imprecisões do valor de medição real.

O IO-Link, pelo contrário, transmite numericamente os valores de medição do sensor para o controlador. Os erros de conversão e transmissão de sinais analógicos são ultrapassados. Os valores de medição transmitidos numericamente podem ser apresentados diretamente na sala de controle. Assim o valor transmitido é sempre idêntico ao valor medido no sensor. Acabaram as divergências entre a indicação local e o valor determinado por sinal analógico no PLC. Graças ao IO-Link, mesmo as interferências com o sinal analógico, por exemplo causadas por campos eletromagnéticos, pertencem ao passado.

Dois valores de medição - um sensor

Os sensores de processo modernos da ifm fornecem geralmente mais do que um valor de medição. Dietmar Wallenstein diz: "Muitas vezes, um sensor processa mais do que uma só variável física. Além da quantidade ou pressão do fluxo, é possível também por exemplo, ler a temperatura do meio através da interface IO-Link. Para esse efeito, no passado eram precisos dois sensores." Deste modo, economiza-se dinheiro em equipamento, em cabos e em instalação, pois em vez de dois sensores é necessário um só sensor e, consequentemente, um só 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 colmatação de partículas no elemento de medição e comunica essa informação ao controlador. Os sensores fotoeléctricos detectam se a lente está suja e comunicam essa informação automaticamente. Os sensores de pressão registam quedas mínimas e picos de pressão máximos do processo e totalizam o número de vezes que os valores são excedidos ou não alcançados. Esta funcionalidade adicional ajuda o utilizador de forma decisiva na manutenção preditiva. Estas informações adicionais reduzem tempos de paragem dispendiosos e aumentam a segurança e fiabilidade do processo.

Conclusão:

Os sensores oferecem um valor acrescentado considerável se estiverem equipados com o IO-Link. Dietmar Wallenstein resume as vantagens para a Starrag Technology:

"Todos falam sobre a Indústria 4.0 e é claro que nós na Starrag, não ignoramos esta megatendência. Quando se trata de engenharia mecânica, pensamos particularmente no upgrade para uma sofisticação digital da máquina. É por isso que optamos pelo IO-Link. Com interfaces robustas e de baixo custo, os sensores fornecem-nos mais informações sobre o processo, que, então, pode ser avaliado com maior eficiência e ser optimizado. Esta é uma das grandes vantagens do IO-Link e uma particularidade do sensor que contribui para a Indústria 4.0."

IO-Link incrível

IO-Link é um sistema de comunicação ponto a ponto, independente de fabricantes, para a conexão de sensores e atuadores a um sistema de automação.