Válvulas pneumáticas mais inteligentes aprimoram os sistemas de automação

À medida que o setor de automação avança em direção à transformação digital, alguns pensam que tecnologias de fabricação comprovadas, como a pneumática, podem se tornar “desatualizadas”. No entanto, tecnologias pneumáticas, como válvulas de controle, continuam a evoluir, incorporando sensores, interfaces de rede industrial, tecnologia sem fio e recursos de controle digital complexos que podem melhorar significativamente as aplicações de automação por meio do acesso a informações mais inteligentes e acionáveis.

A tecnologia de controle de válvulas evolui

O controle das válvulas pneumáticas e o monitoramento dos sensores de posição do cilindro foram originalmente alcançados por meio de fiação discreta:cada saída do controlador lógico programável (PLC) foi conectada individualmente a uma bobina de válvula solenoide e acionada separadamente, e os sensores de posição nos cilindros foram conectados de volta ao cartão de entrada do PLC .

Isso evoluiu para uma solução mais prática com a criação de válvulas plug-in e manifolds. Todas as conexões da válvula solenóide para as placas de entrada/saída (E/S) do PLC podem ser feitas com um único cabo.

À medida que os sistemas de automação se tornaram mais sofisticados, a conectividade de comunicação fieldbus (rede industrial) tornou-se mais prevalente. Isso significava que o PLC poderia não apenas controlar válvulas, mas também monitorar sensores e dispositivos, trocando dados de E/S por meio de um cabo de comunicação sem precisar de placas de E/S locais. Os manifolds de válvulas pneumáticas naturalmente começaram a incorporar interfaces fieldbus e recursos de E/S para fornecer pacotes completos de válvulas pneumáticas que eram mais versáteis e projetados para serem facilmente integrados a plataformas de automação mais inteligentes e sofisticadas.

Controle eletropneumático otimiza a regulação da pressão

Os avanços na tecnologia de válvulas, desempenho e versatilidade deram um grande passo à frente com a integração de recursos de controle eletropneumático no coletor de válvulas. Como visto com manifolds de válvula, os passos também foram feitos com reguladores proporcionais. Novas tecnologias permitiram que esses dispositivos fossem controlados com mais precisão usando sinais digitais e também permitiram a integração da conectividade fieldbus, otimizando os requisitos de força e pressão para o sistema de produção.

Este nível avançado de combinação de controle direcional e de pressão eleva o valor e a versatilidade da pneumática para uma ampla gama de aplicações de automação e permite um controle maior, mais preciso e otimizado no processo de fabricação.

Por exemplo, o controle eletropneumático AVENTICS™ da Emerson é usado em sistemas de soldagem para fabricação automatizada de partidas de motores. Aqui, uma armadura pré-montada é transportada em paletes de peças, alinhadas para detecção de posição e colocadas em posição para soldagem por garras acionadas pneumaticamente. Após a soldagem, garras adicionais retornam as armaduras para paletes de peças que as transportam para a próxima etapa de produção.

Monitoramento e controle de processo aprimorados oferecem novas oportunidades Os reguladores de pressão eletropneumáticos, combinados com um coletor de válvula avançado com comunicação fieldbus integrada, otimizam os processos de soldagem por difusão com pressão controlada dinamicamente que pode ser adaptada com precisão à aplicação. Ao mesmo tempo, a inteligência incorporada ao manifold monitora e documenta todas as funções da válvula, controlando as garras para um nível aprimorado de controle de qualidade e rastreamento de processo.

Um dos principais objetivos da transformação digital na fabricação é reunir informações acionáveis ​​que permitam um controle mais sofisticado e otimizado de cada etapa de um processo de produção. A inteligência incorporada aos sistemas de válvulas pneumáticas oferece novas oportunidades para esse tipo de monitoramento e controle. Para uma válvula classificada para fornecer uma vida operacional adequada de 120 milhões de ciclos, a 100 milhões de ciclos, um sistema de manutenção preditiva bem projetado pode capturar e usar esses dados para realizar uma ação de inspeção e manutenção ou implementar uma solicitação de compra automatizada para uma substituição dispositivo antes que a unidade realmente falhe.

À medida que os componentes pneumáticos se tornam mais inteligentes, eles geram pontos de dados adicionais, incluindo diagnósticos, estatísticas de uso e dados de vida útil nos sistemas de produção em que são usados. Esses dados são mais valiosos quando usados ​​para gerenciar sistemas de produção com mais eficiência, controlar o consumo de energia e maximizar o tempo de atividade.

No entanto, todos esses dados de dispositivos e subsistemas inteligentes têm o potencial de sobrecarregar a rede de controle da máquina e afetar o desempenho do controle. Alguns fabricantes de componentes pneumáticos, como a Emerson, estão oferecendo “gateways” ou “hubs” de monitoramento pneumático inteligente que agregam e organizam dados de desempenho pneumático e os entregam através de caminhos paralelos separados para sistemas de gerenciamento de plantas. Esses hubs podem ser independentes da arquitetura de controle de processo, usando OPC UA, MQTT, HTTP ou caminhos de e-mail para fornecer alertas e dados de desempenho no nível do sistema e do dispositivo.

Os benefícios das informações críticas de diagnóstico ou dos principais recursos de comissionamento podem se tornar difíceis de perceber quando um sistema de válvula pneumática é montado no ar ou no interior de uma máquina. Por exemplo, o AVENTICS Wireless Auto Recovery Module (ARM) Clip da Emerson fornece acesso fácil aos robustos recursos de diagnóstico e comissionamento da plataforma fieldbus AVENTICS Série G3 por meio de um site móvel que pode ser usado em dispositivos com capacidade Wi-Fi sem um aplicativo.

Os sistemas de válvulas pneumáticas projetados para transformação digital agora incorporam recursos e tecnologia que fornecem um novo nível de controle de precisão para atuadores e aplicações acionados pneumáticos.

Devido à eletrônica mais avançada nos módulos de controle do sistema de válvulas, os projetistas agora podem incorporar controladores proporcional-integral-derivativo (PID) para aplicações de posicionamento pneumático que aplicam automaticamente correção precisa e responsiva a uma função de controle.

Com esses recursos pneumáticos de alta tecnologia, não apenas é possível fornecer precisão de movimento de ponto final do sistema mais precisa, mas em conjunto com o PLC, também é possível alternar do controle de posição para o controle de força em tempo real e ajustar as sequências de movimento para níveis muito altos de automação, rendimento do produto, confiabilidade e repetibilidade.

Válvulas pneumáticas mais inteligentes para a era da transformação digital

As válvulas pneumáticas têm evoluído constantemente para ajudar OEMs e usuários finais a fazer pleno uso da tecnologia pneumática em seus sistemas de automação. Além disso, muitos fornecedores de tecnologia pneumática atualizaram substancialmente suas ferramentas de configuração e pedidos on-line para torná-lo eficiente e fácil de obter os componentes que os fabricantes de máquinas precisam em curtos tempos de parada.

Essas ferramentas simplificam o que antes era um processo demorado de solicitar vários elementos que compõem o sistema de válvulas - sub-bases, montagens e componentes eletrônicos, bem como as próprias válvulas - para adquirir um conjunto completo. Agora, esses configuradores on-line facilitam o pedido de um conjunto de válvulas selecionando as interfaces fieldbus, módulos de E/S integrados e outros recursos, completos com desenhos CAD como parte do pacote, sem a necessidade de conhecer os números das peças ou as nuances do sistema. Essas ferramentas permitem que OEMs e usuários finais obtenham uma configuração completa em um processo de compra condensado e mais confiável.

Aproveitando o poder da eletrônica e da tecnologia modular de ponta, as válvulas pneumáticas como parte de uma plataforma de controle e movimento pneumático inteligente completo fornecem uma opção de tecnologia comprovada, econômica e versátil para uma ampla gama de iniciativas de transformação digital para automação e aplicações de fabricação.

Este artigo foi escrito por Marchelle Forish, Gerente de Marketing de Produto, Válvulas e Sistemas de Válvulas para Fluido e Controle de Movimento em Emerson, Florham Park, NJ. Para mais informações, visite aqui .