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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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."