CLPs Industriais Alimentam Acionamentos de Velocidade Variável

Acionamentos de velocidade variável trouxeram controle de movimento preciso e inteligente para uma gama de aplicações industriais. O setor de manufatura por si só depende de máquinas que giram e transportam materiais, bombeiam líquidos, resfriam ou aquecem ar com ventiladores, embalam e empilham produtos acabados – e o fazem como parte de uma propagação de operações interligadas que se desenrola, em grande parte, automaticamente.

Para funcionar como fazem neste ambiente, os acionamentos dependem completamente do poder de controle e coordenação do CLP (controlador lógico programável). Dado, porém, que não é de forma alguma uma tecnologia nova – os primeiros modelos foram feitos há quase exatamente cinquenta anos – a pergunta inevitavelmente surge: o que há no CLP que o torna tão adequado para o trabalho?

CLPs foram desenvolvidos para substituir o poder do computador pelos bancos de relés de potência com fio rígido anteriormente usados para controlar máquinas de fábrica. As dificuldades de manter e solucionar problemas desses velhos centros nervosos eletromecânicos eram inúmeras: gabinetes gigantes apresentavam ao técnico paredes de relés, temporizadores, contadores, fusíveis e terminais em meio a extensões de fiação ponto a ponto cruzada. Substituir uma bobina queimada ou um contato desgastado já era desafiador; modificar o propósito do sistema em si poderia implicar uma reconstrução completa.

Era inevitável que a chegada do microchip varresse esses gabinetes de curiosidade para os anais da história da engenharia. Tanto Odo Struger (1931-1998), engenheiro de pesquisa na Allen-Bradley nos anos 1960, quanto Dick Morley (1932-2017), que respondeu a um chamado por ideias emitido pela General Motors em 1968, foram chamados de Pais do CLP. Ambos viram que a sequência de eventos realizada por sistemas de relés para controlar máquinas poderia ser traduzida – e miniaturizada – na forma de um programa de computador.

Um computador é, então. Mas o CLP é um tipo muito específico de computador; foi concebido como tal e permanece assim até hoje. Mas de que maneiras?

Por que CLP em vez de, digamos, PC?

Talvez a resposta mais óbvia – ao olhar para ele – é que um CLP é fisicamente robusto; a coisa é robusta. Isso significa que todos os aspectos de seu design (da escolha de materiais de componentes a recursos como controle de temperatura e estilo de gabinete) são destinados a proteger o dispositivo de níveis desafiadores de poeira, umidade, vibração, temperatura e assim por diante.

O design distinto de um CLP também deve acomodar arranjos significativos de entrada/saída – muito mais do que o estranho pendrive ou impressora. A lista de sinais de entrada do CLP (de interruptores, sensores, disjuntores, etc.) combinada com comandos de saída (para motores, luzes, válvulas e similares) é tão longa quanto as operações que controla são complexas.

Mas a diferença mais fundamental entre CLPs e computadores pessoais é sua linguagem de programação. Lógica de escada (ou Diagrama de Escada) codifica instruções operacionais sequencialmente, de uma maneira diretamente modelada no fluxo de trabalho através de um esquema de relés elétricos. Isso o torna extremamente amigável ao engenheiro. E junto com um pequeno número de outras linguagens simples, notavelmente Diagrama de Blocos de Função, permanece o método de programação padrão.

CLPs se comunicam com acionamentos de velocidade variável seja através de sinais de controle diretos ou através de um protocolo de comunicação digital (Modbus tem sido o mais popular por muito tempo) ou através de ambos em combinação. A gama completa de comandos do dispositivo pode assim ser executada: desde instruir o acionamento simplesmente a rodar o motor, e em qual direção de rotação, até o importante ajuste em tempo real de parâmetros de aceleração e desaceleração.

O potencial dos acionamentos de operar motores em velocidade ideal só pode ser totalmente realizado quando eles estão em comunicação bidirecional em tempo real com CLPs. É o CLP que monitora o desempenho do acionamento, verificando continuamente status e códigos de falha derivados, por exemplo, da comparação do alvo com a corrente de saída real. A maneira pela qual esse monitoramento de saída influencia a natureza dos comandos do acionamento é crucial para a inteligência do sistema.

Impacto dos CLPs na indústria de automação

CLPs tiveram um efeito revolucionário na indústria de automação, permitindo visão e controle sobre sistemas mecânicos complexos, muito longe dos dias em que uma única 'falha' não identificada poderia fazer a melhor parte de uma fábrica de manufatura parar. E seu sucesso duradouro ao longo dos anos se deve em grande parte à sua simplicidade essencial – por todo seu poder de processamento.

Nenhuma tecnologia, no entanto, permanece intocada pelo progresso indefinidamente. E CLPs são, no final, tão limitados quanto qualquer outra coisa a refletir desenvolvimentos-chave na maneira como máquinas e dispositivos são construídos.

Desenvolvimento contínuo

Miniaturização em particular – aquela mesma força que viu a atividade eletrônica inicial transposta da parede de relés para a placa de circuito – continua a tornar processadores, peças de componentes e as próprias placas de circuito cada vez mais compactos. CLPs estão, consequentemente, se tornando mais poderosos (mais rápidos e com capacidade de memória dramaticamente melhorada) mesmo enquanto diminuem de tamanho. Um único CLP agora pode facilmente fazer o trabalho de vários de seus predecessores. Tal progresso pode ser visto em sua capacidade de acomodar múltiplos protocolos de comunicação simultaneamente ou o fato de que seus desenvolvedores de software podem misturar e combinar diferentes linguagens de programação.

A ironia aqui, claro, é que essa ordem de capacidade não é de fato necessária para o controle de muitos dispositivos, acionamentos incluídos. Onde a eficiência simples é a prioridade, capacidade complexa pode ser, na melhor das hipóteses, uma irrelevância e, na pior, uma responsabilidade (por exemplo, em termos de cibersegurança). Por essa razão, uma nova geração de controladores de máquina – dispositivos compactos semelhantes a CLPs – evoluiu para assumir parte do trabalho que CLPs de alta performance superaram.

Mais limitados que um CLP em termos de memória e capacidade de entrada/saída, um controlador deste tipo para um acionamento de velocidade variável, fornecido a bordo, programado sob medida e com uma interface gráfica intuitiva, é relativamente barato, economizador de tempo e fácil de usar (bem como de integrar com a rede ou sistema maior).

CLPs e acionamentos, a combinação perfeita?

A relação tradicional entre acionamentos e CLPs está, portanto, passando por um tempo de mudança. É uma agitação que talvez apenas a arquitetura de sistema antiga possa não sobreviver. O princípio fundamental – de acionamentos tornados inteligentes através do poder de programação – está tão carregado como sempre.