CLPs: Desbloqueando Eficiência na Automação da sua Indústria

Controladores Lógicos Programáveis, ou mais comumente CLPs, são computadores digitais usados para automatizar tarefas ou processos específicos para uma variedade de aplicações. Eles podem controlar máquinas em linhas de montagem, montanhas-russas em parques de diversão ou luminárias. Hoje em dia, a automação industrial está crescendo em demanda para instalações de fabricação globalmente. A automação está se tornando um aspecto central na fabricação, pois as instalações enfrentam margens de lucro reduzidas, ainda trabalhando dentro de métodos de fabricação just-in-time. Empresas entendem que, para entregar esses processos, devem atender à demanda do cliente enquanto operam a custos menores, produção em massa, personalizável e flexibilidade. O objetivo principal deste artigo é ajudar instalações a entender o benefício de mudar de linhas de produção manuais para automatizar tarefas específicas com CLPs.

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Controlador Lógico Programável Desvendado

CLPs se tornaram um aspecto central da automação industrial, muitas vezes servindo como elo entre máquinas e humanos. Como controladores universais, CLPs podem ser programados para realizar uma variedade de tarefas, desde operações pneumáticas até computação matemática. Com o poder de processamento, armazenamento de dados e capacidades de comunicação de computadores modernos, CLPs fornecem um nível totalmente novo de controles de aplicação. CLPs são projetados para entregar operações confiáveis em algumas das situações mais desafiadoras, como altas temperaturas, ruído elétrico, choque e impacto de vibração.

CLPs interagem através de conexão direta com equipamentos de entrada e saída. Sinais de sensores, interruptores e outros dispositivos de controle fornecem dados físicos externos sobre as operações ambientais do CLP. CLPs foram projetados através de lógica de escada, mas CLPs modernos não são limitados apenas à lógica de escada, e saídas de CLP fornecem feedback para determinar a melhor decisão possível para mudar o processo ou ambiente.

Benefícios dos CLPs

• Flexibilidade
  • Um único CLP pode facilmente executar múltiplos tipos de máquinas.
• Correção de Erros:
  • Antes dos CLPs, painéis de relé precisariam ser fisicamente alterados para alcançar um novo projeto de circuito. Com CLPs, uma mudança no projeto do circuito pode ser facilmente modificada simplesmente reprogramando o controlador. Corrigir erros em controladores é extremamente curto em duração e custo-efetivo.
• Eficiência de Espaço:
  • Com o crescimento do desenvolvimento de memória de CLP, a oportunidade de utilizar contatos, bobinas, temporizadores, sequenciadores e contadores em um único controlador aumentou muito. Milhares de instrumentos podem ser conectados a um único controlador. Isso reduz a necessidade de várias caixas de painel diferentes para múltiplos sistemas.
• Baixo Custo:
  • Custo de CLP varia de algumas centenas a alguns milhares. Reduzir o número de componentes externos para operar um único sistema comprando um único CLP pode economizar dinheiro em custos diretos e de instalação.
• Teste:
  • CLPs podem ser testados e avaliados em laboratório seguro. O programa pode ser testado, validado e corrigido economizando tempo valioso.

A implementação de CLP oferece inúmeros benefícios de desempenho, como requisitos reduzidos de hardware, eficiências aumentadas e menos desperdício de produto. CLPs modernos são altamente personalizáveis e podem ser projetados para aplicações de controle individuais, reduzindo muito o uso do chão de fábrica.

Com controladores integrados, CLPs tornam a instalação mais fácil porque precisam de menos espaço. Além disso, displays de CLP melhoram a interação do operador, o que leva a aumento da eficiência de produção.

Manutenção e solução de problemas, reparos são reduzidos devido a componentes plug-in e substituição de módulos. As chances de falhas de CLP e o tempo necessário para corrigir erros é significativamente reduzido, o que leva à eliminação completa de refiação de painéis de relé e componentes acessórios. Além disso, circuitos de detecção de falha e integração de indicador de diagnóstico em componentes principais podem monitorar se componentes estão funcionando corretamente.

Como CLPs Funcionam

Um controlador lógico programável é um computador especial que controla máquinas e processos. Portanto, compartilha base comum com PCs como unidade central de processamento, memória, software e comunicações. Diferente de PCs, o CLP é projetado para sobreviver em ambientes industriais mais severos e é muito flexível em sua interface com entradas e saídas.

CLPs tipicamente têm os seguintes componentes:

• Fonte de alimentação e rack
• Unidade central de processamento
• Sistema de Entrada/Saída

CLPs vêm em muitas formas e tamanhos diferentes. Alguns podem caber no seu bolso, enquanto sistemas de controle maiores requerem racks de CLP grandes.

• Fonte de Alimentação e Rack
  • O rack mantém tudo junto. Pode ser projetado para conter múltiplos módulos. Mantém os cartões para comunicar com a CPU. A fonte de alimentação regula a energia CC para cada um dos módulos no rack.
• CPU
  • Este é o cérebro por trás do CLP. A CPU é tipicamente atrás da fonte de alimentação. A CPU consiste em microprocessador, chip de memória e outros circuitos lógicos para monitoramento e comunicação. É onde o programa lógico é implementado e executa o programa e opera o processo.
• Sistema de Entrada/Saída
  • Este é onde as conexões físicas entre equipamento e o CLP se encontram. Uma barra de terminais é usada para os cartões I/O para conexões de dispositivos.

O sistema de entrada/saída trabalha em conjunto com a CPU. Onde dispositivos de entrada registram e medem dados recebidos pelos componentes de monitoramento e fornecem informações para a CPU determinar o que a máquina ou processo deve fazer com eles. O sistema de saída retransmite a execução do programa da CPU para as máquinas e processos operacionais. Geralmente, o CLP executa um único tipo de execução para uma tarefa ou processo específico. Isso permite que o sistema automatize a tarefa baseada nos sensores de feedback do CLP.

Quais Indústrias Usam CLPs

Com projeto e desenvolvimento de CLP atingindo novos patamares a cada ano, as aplicações industriais potenciais continuam a crescer. Aqui estão algumas das indústrias que usam CLPs e as aplicações para elas.

Indústria de Alimentos Snack

• Sistemas de Controle de Forno
• Sistemas de Dosagem
• Sistemas de Cozimento
• Sistemas de Extrusão e Corte
• Mistura e Distribuição de Lama

Transporte de Materiais

• Manuseio de Materiais
• Acionamentos e Sistemas de Velocidade Variável
• Sistemas de Centro de Controle de Motor
• Sistemas de Controle de Sequenciamento de Válvulas
• Controles de Contramedida de Linha Entupida

Produtos de Construção

• Sistemas de Controle de Forno
• Sistemas de Controle de Corte
• Sistemas de Formação
• Mistura e Distribuição de Gesso

Farmacêutica

• Sistemas de Controle de Autoclave
• Máquinas de Tampagem de Frascos
• Relatórios de Validação
• Operações de P&D
• Lavagem de Frascos
• Rotulagem de Frascos

Indústria de Aço

• Controle de Máquina
• Sistemas de Controle de Forno

Embalagem e Rotulagem

• Posicionamento de Material
• Sistemas de Controle de Inventário
• Sistemas de Transporte de Produto

CLPs São Adequados para sua Indústria?

1. CLPs são necessários para sua fabricação?

É básico, mas entender os requisitos da aplicação ajudará a determinar se CLPs são melhores para seu sistema de automação. Aplicações típicas de automação de fábrica, para as quais CLPs foram projetados, envolvem fabricação/montagem de itens específicos. Essas aplicações envolvem uma ou mais máquinas e grande quantidade de movimento de material. Tipicamente, esses tipos de processos são monitorados por um operador que observa a progressão através da linha de fabricação. Esses processos são altamente controlados por lógica e requerem requisitos de alta velocidade. Isso é frequentemente controlado por combinação de CLP e Interface Homem-Máquina (IHM).

2. Valor do produto versus custo de parada

Se o valor do produto é relativamente baixo, e/ou parada resulta em produção perdida, mas com pouco custo adicional ou dano ao processo, o CLP é uma boa escolha. Para fabricação de produto sob demanda, onde a fabricação não é contínua, e a empresa tem desligamentos adequados para manutenção, solução de problemas ou atualizações com pouco impacto na produção, grita a aplicação de CLP.

3. O que um operador bem-sucedido precisa?

Tipicamente em um ambiente CLP, o operador lida principalmente com exceções. Informações de status e alarmes auxiliam o operador a ficar ciente do que o processo está fazendo. Esta é essencialmente a definição de "Manufatura sem Luzes". Se um operador é necessário apenas para supervisionar, um sistema CLP pode ser para você.

4. Qual é o desempenho de fabricação desejado?

CLPs são projetados para aplicações de alta velocidade que requerem altas taxas de varredura envolvendo controle de movimento, intertravamento de alta velocidade, ou controle de motores e acionamentos. Taxas de varredura rápidas são necessárias para ser totalmente eficaz no controle desses dispositivos. O que os torna ótimos para o mercado de produto sob demanda.

5. Há necessidade de personalização?

CLPs foram projetados como o rei da personalização. O desenvolvimento de rotinas e funções personalizadas é necessário para satisfazer necessidades únicas de aplicação. Um integrador de sistemas pode mudar de um tipo de máquina de fabricação hoje e mudar para usá-la em um sistema completamente diferente amanhã. Este é o poder dos controles lógicos programáveis e sua capacidade de mudar de uma aplicação para outra reescrevendo o código.

6. Expectativas de Engenharia?

Engenheiros de automação industrial de fábrica querem plataformas personalizáveis onde componentes individuais podem ser reprogramados para realizar a tarefa desejada. Integradores e engenheiros desmembram os CLPs e começam a programar baseados no que precisam. As ferramentas fornecidas por CLPs tipicamente suportam uma abordagem "bottom-up" para engenharia, que funciona maravilhas para aplicações menores.

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O Resultado

CLPs ganharam seu direito nas indústrias de automação com sua alta taxa de produção e flexibilidade de sistema. Eles existem há muito tempo, mas ainda estão se desenvolvendo em ferramentas poderosas para qualquer aplicação industrial. Na próxima semana, entraremos em como selecionar adequadamente um CLP para sua aplicação e entender documentação de CLP.

Um CLP ajudaria sua instalação? Deixe-nos saber o que você está procurando automatizar nos comentários abaixo.

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