CLPs para acionamentos na indústria

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

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

PLCs foram desenvolvidos para substituir a energia do computador pelos bancos de relés de energia conectados anteriormente usados ​​para controlar as máquinas da fábrica. As dificuldades de manutenção e solução de problemas desses antigos centros nervosos eletromecânicos eram inúmeras:cercados gigantescos apresentavam ao técnico paredes de relés, temporizadores, contadores, fusíveis e terminais em meio a faixas de fiação cruzada ponto a ponto. Substituir uma bobina com falha ou um contato desgastado já era bastante desafiador; modificar a finalidade do próprio sistema pode implicar uma reconstrução total.

Era inevitável que a chegada do microchip levasse esses gabinetes de curiosidade aos anais da história da engenharia. Ambos Odo Struger (1931-1998) , engenheiro de pesquisa em Allen-Bradley na década de 1960, e Dick Morley (1932-2017) , que responderam a um pedido de ideias lançado pela General Motors em 1968, foram chamados de Pais do PLC. Ambos viram que a sequência de eventos realizada pelos sistemas de relé para controlar as máquinas poderia ser traduzida – e miniaturizada – na forma de um programa de computador .

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

Por que PLC em vez de, digamos, PC?

Talvez a resposta mais óbvia – olhando para ela – seja que um PLC é fisicamente resistente; a coisa é robusta. Isso significa que todos os aspectos de seu design (de uma escolha de materiais de componentes a recursos como controle de temperatura e estilo de carcaça ) destinam-se a proteger o dispositivo de níveis desafiadores de poeira, umidade, vibração, temperatura e assim por diante.

O design diferenciado de um PLC também deve acomodar arranjos significativos de entrada/saída – muito mais do que o cartão de memória ou a impressora ímpar. A lista de sinais de entrada do PLC (de interruptores, sensores, disjuntores, etc.) combinados com comandos de saída (para motores, luzes, válvulas e similares) é tão longa quanto as operações que ele controla são complexas.

Mas a diferença mais fundamental entre PLCs e computadores pessoais é sua linguagem de programação.Lógica Ladder (ou Diagrama Ladder) codifica as instruções de operação sequencialmente, de maneira diretamente modelada no fluxo de trabalho através de um esquema de relés elétricos. Isso o torna extremamente amigável para engenheiros . E ao lado de um pequeno número de outras linguagens simples, notadamente o diagrama de blocos de funções, continua sendo o método de programação padrão.

Os CLPs se comunicam com inversores de velocidade variável por meio de sinais de controle direto ou por meio de um protocolo de comunicação digital (Modbus tem sido o mais popular) ou através de ambos em combinação. A gama completa de comandos do dispositivo pode, assim, ser executada:desde instruir o inversor simplesmente para operar o motor e em qual direção de rotação, até o importante ajuste em tempo real dos parâmetros de aceleração e desaceleração.

O potencial dos acionamentos para operar motores em velocidade ideal só pode ser totalmente realizado quando eles estão em comunicação bidirecional em tempo real com PLCs. É o PLC que monitora o desempenho do inversor, verificando continuamente o status e os 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 de acionamento é crucial para a inteligência do sistema.

Impacto dos CLPs no setor de automação

Os PLCs tiveram uma experiência revolucionária efeito na indústria de automação, permitindo uma visão e controle sobre sistemas mecânicos complexos muito distantes dos dias em que uma única “falha” não identificada poderia fazer com que a melhor parte de uma fábrica parasse. E seu sucesso duradouro ao longo dos anos se deve em grande parte à sua simplicidade essencial – apesar de todo o seu poder de processamento.

Nenhuma tecnologia, no entanto, permanece intocada pelo progresso indefinidamente. E os PLCs estão, no final das contas, tão vinculados quanto qualquer outra coisa a refletir os principais desenvolvimentos na maneira como as máquinas e os dispositivos são construídos.

Desenvolvimento contínuo

Miniaturização em particular – essa mesma força que viu a atividade eletrônica inicial ser transposta da parede do relé para a placa de circuito – continua a tornar os processadores, componentes e placas de circuito cada vez mais compactos . Conseqüentemente, os PLCs estão se tornando mais poderosos (mais rápido e com capacidade de memória drasticamente melhorada) mesmo que diminuam de tamanho. Um único PLC agora pode facilmente fazer o trabalho de vários de seus antecessores. Tal progresso pode ser visto em sua capacidade de acomodar vários protocolos de comunicação simultaneamente ou no fato de que seus desenvolvedores de software podem misturar e combinar diferentes linguagens de programação.

A ironia aqui, é claro, é que essa ordem de capacidade não é de fato necessária para o controle de muitos dispositivos, incluindo drives. Onde a eficiência simples é a prioridade, a capacidade complexa pode ser, na melhor das hipóteses, uma irrelevância e, na pior, uma responsabilidade (por exemplo, em termos de segurança cibernética ). Por esse motivo, uma nova geração de controladores de máquinas – dispositivos compactos do tipo PLC – evoluiu para assumir parte do trabalho que os PLCs de última geração superaram.

Mais limitado que um CLP em termos de memória e capacidade de entrada/saída, um controlador deste tipo para variador de velocidade, fornecido onboard, programado sob medida e com interface gráfica intuitiva, é relativamente barato, economiza tempo e fácil de usar (assim como para integração com a rede ou sistema maior).

CLPs e drives, a combinação perfeita?

A relação tradicional entre drives e PLCs está, portanto, passando por um momento de mudança. É uma reviravolta que talvez apenas a arquitetura de sistema de estilo antigo não sobreviva. O princípio fundamental – de drives inteligentes através do poder de programação – está mais carregado do que nunca.