As vantagens da descentralização

Na obtenção de sinais I/O: o CPX-AP-I

É possível organizar a obtenção de sinais I/O de acordo com diferentes arquiteturas de automação, em função das características e dimensões da instalação. A arquitetura descentralizada contribui com flexibilidade e oferece mais possibilidades às instalações complexas, de grandes dimensões, e é aqui que o sistema CPX-AP-I da Festo se converte numa ferramenta muito potente.

Entre as diferentes arquiteturas de automação elétrica encontramos:

  • Centralizada: temos um PLC principal de máquina, com circuitos impressos de entradas e saídas, desde os quais unimos cabos diretamente, tanto ao nível da sensória para obter sinais, como ao nível da gestão de atuadores. É a arquitetura mais indicada para máquinas compactas e instalações que não apresentem grandes dimensões.
  • Modular: temos um PLC que pode reunir ou gerir alguns elementos, mas a gestão do volume do sistema, tanto sensores como atuadores, é realizada por um rack secundário. Seria possível ser configurado mediante o CPX-E da Festo, na gestão de entradas e saídas, ou com a nossa plataforma de automação CPX, que dispõe de uma parte elétrica para a obtenção de entradas e saídas e de uma parte pneumática integrada. Esta segunda opção é especialmente interessante porque não é necessário ser instalada dentro de um armário, uma vez que pode estar instalada em locais menos protegidos.
  • Descentralizada: dispomos de uma CPU com o PLC principal, que controla alguns elementos, mas a obtenção de sinais e a maior parte da gestão são realizadas na localização de cada um dos elementos do campo, sejam sensores ou válvulas solenoide. Os módulos são divididos pela instalação de forma a obter sinais que, posteriormente, reúnem-se e enviam-se ao PLC principal. Nesta configuração, o CPX-AP-I da Festo facilita a comunicação com todos os módulos.
  • Híbrida: combina as três arquiteturas anteriores, mediante um PLC central, com um rack para a obtenção de sinais e uma parte descentralizada que, por exemplo, pode fazer muito sentido se dispomos de uma máquina que conta com uma parte padrão e outra sujeita a modificações ou ampliações; aqui instalaríamos a arquitetura descentralizada.

O CPX-AP-I é o sistema de automação da Festo, com IP65/IP67 para integrar módulos I/O e terminais de válvulas existentes nos sistemas anfitriões mais importantes, incluindo IO-Link® Master. Trata-se de uma solução ideal para a automação descentralizada.

Como funciona o CPX-AP-I?

O PLC Master da máquina estabelece a comunicação com a raiz do barramento e daí advêm as ligações com os seguintes elementos integrados na rede. Existem inúmeras possibilidades dependendo da construção do sistema que temos, como módulos digitais, tanto de entrada como de saída, analógicos, e também podemos integrar a parte pneumática. Conta com módulos IO-Link® Master para conectar até quatro dispositivos por módulo.

Em relação à fiação, a comunicação interna e a alimentação (carga e potência) são independentes. Dispor de dois cabos separados permite-nos controlar mais facilmente as zonas de alimentação e, por isso, segmentar, por exemplo, instalações de grandes dimensões.

Através da ligação TCP/IP podemos conectar a raiz a um gateway de IoT e, assim, carregar para a nuvem todas as informações recolhidas na rede do CPX-AP-I para trabalhar a manutenção com base na condição e a manutenção preditiva.

Com Festo Automation Suite, o nosso software de parametrização aberto e gratuito, podemos atualizar firmwares ou trocar os IP do sistema. Um detalhe muito interessante deste sistema é que dispõe de um servidor de rede muito potente que nos permite, ligando-nos diretamente ao seu IP, realizar os poucos ajustes necessários para colocá-lo em funcionamento. Não são necessários softwares nem elementos adicionais.

Qual é o portfólio do CPX-AP-I?

Módulos de comunicação: a raiz de comunicação está disponível para PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP e IO-Link®. É o elemento a selecionar em função do barramento de campo que estivermos a utilizar. Os restantes elementos, como circuitos impressos de entradas e saídas ou terminais de válvulas, são neutros independentemente do barramento utilizado; uma vez definidos, já não será necessário alterar preferências.

Módulos de entrada: dispõe de entradas e saídas digitaise uio de salida, anals de la cadenantro de un armario, sino que puede ui, entradas analógicas e o IO-Link® Master.

Terminais de válvulas: duas das séries de válvulas da Festo, a VTUG e a MPA-L, já estão preparadas com a raiz de comunicação para integrá-lo na rede do CPX-AP-I.

Vantagens do CPX-AP-I

Integração da pneumática e a automação elétrica: trata-se de uma característica única no mercado, porque normalmente para integrar a parte pneumática num periférico descentralizado, é necessário utilizar terminais de válvulas com comunicação IO-Link® ou recorrer a uma raiz de comunicação com o barramento requerido. Ambas as opções apresentam complicações e custos adicionais, enquanto o sistema baseado em CPX-AP-I consegue uma integração muito económica e muito prática.

Os cabos de alimentação e comunicação necessários são uniformes.

Grande potencial e flexibilidade para construir redes: permite conectar módulos separados por uma distância de até 50 metros, e cada rede de CPX-AP-I pode controlar até 80 dispositivos.

É robusto, compacto e leve. Além disso, concebido como IP65 e se as ligações que ficam livres são tapadas, transforma-se num IP67, o que proporciona a estanquidade necessária para montá-lo em ambientes sujeitos a intempérie e em ambientes comuns da indústria.

Ideal para a Indústria 4.0: facilita os trabalhos de manutenção. Cada módulo conta com os LED correspondentes para facilitar a localização de erros e está equipado com o servidor de rede que dá acesso ao diagnóstico detalhado do módulo onde está a ocorrer a anomalia. É uma ferramenta muito potente e de uso intuitivo.

Velocidade: o tempo de ciclo da rede completa é de 250 microssegundos (meio milissegundo). O ciclo de um terminal comunicado por IO-Link® é de cinco milissegundos, dez vezes mais lento. Os ciclos habituais de varredura de PLC situam-se entre os dois e os seis milissegundos. A grande velocidade de ciclo do CPX-AP-I garante uma atualização instantânea.

Conectividade: o sistema permite transportar as informações desde o sensor ou a válvula até à nuvem, uma vez que é tudo controlado através da rede do CPX-AP-I, e depois, mediante o gateway de IoT, é carregado para a nuvem para aplicações da Indústria 4.0.

Perspetivas para o futuro

Após dois anos do seu lançamento, o CPX-AP-I evoluiu, com novos módulos e funcionalidades. Num futuro não muito distante, a capacidade de ligação de módulos chegará aos 500 simultâneos, que, tendo em conta a possibilidade de os distanciar até 50 metros entre si, se traduz em possibilidades de configuração ilimitadas.

Relativamente ao software, o Festo Automation Suite foi sendo aperfeiçoado, com novos plug-ins. Também vão saindo novas bibliotecas e Function Blocks para facilitar a integração do CPX-AP-I ao PLC da Festo e de terceiros.

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