Com esta solução, um fabricante de máquinas pode adaptar ou expandir facilmente de forma modular projetos futuros com base numa plataforma de automação, sem alterar a estrutura original. Graças à modularidade, é geralmente possível poupar cerca de 5% em hardware.

O CPX-AP-I foi recentemente integrado por um fabricante de máquinas na construção de uma máquina para o acabamento de placas de plástico. Trata-se, na sua maioria, de peças pré-formadas, relativamente longas e estreitas, nas quais são efetuados cortes por estampagem. Isto é realizado de maneira pneumática. Como nem todas as placas têm a mesma espessura, às vezes são feitas de diferentes polímeros e ainda apresentam diversas formas. A pressão pneumática necessária deve ser adaptada a cada produto e a cada corte. Originalmente, para este fim, eram utilizadas válvulas reguladoras de pressão proporcionais, controladas diretamente pelo PLC.

Da centralização à descentralização

A construção correspondente da máquina apresentava algumas desvantagens relacionadas com o controlo centralizado das unidades de estampagem pneumáticas. Foram integrados oito controladores proporcionais diretamente num terminal de válvulas central no quadro de comando. A uma distância relativamente curta deste terminal de válvulas, entre 3 e 5 metros, foram realizados quatro movimentos de estampagem, enquanto os outros quatro ocorriam no lado oposto da máquina. Para estas quatro unidades de estampagem, foi necessário instalar cabos e tubos de ar com comprimentos entre 10 e 12 a partir do quadro de comando. Além dos elevados custos de material e instalação, isto também resultava num controlo menos preciso das quatro unidades de estampagem traseiras e num tempo de ciclo mais longo.

Quando o fabricante de máquinas em questão recebeu uma encomenda de quatro máquinas idênticas, recorreu à Festo enquanto parceiro técnico, para se informar sobre as possibilidades que as novas tecnologias poderiam oferecer. Mais rápido, melhor, mais duradouro e mais económico? Durante as discussões, o novo CPX-AP-I surgiu como uma possível solução para o controlo descentralizado das unidades de estampagem e como uma forma de tornar a máquina preparada para o futuro. Mas havia ainda muitas outras vantagens.

Sistema de I/O descentralizadas

Para compreender estas vantagens, primeiro é necessário esclarecer o que é verdadeiramente o CPX-AP-I. Trata-se de um novo sistema I/O, concebido para a ligação direta de diversos módulos de entrada/saída e terminais de válvulas no campo. O sistema pode ser integrado facilmente nos principais sistemas PLC através dos barramentos de campo mais comuns, sem ser necessário equipar cada componente com um nó de rede. Também é possível integrar IO-Link®, facilitando a ligação de quaisquer componentes IO-Link® e proporcionando todas as vantagens associadas.

A ilustração abaixo mostra a estrutura de um sistema deste tipo.

Ela mostra que os terminais de válvulas e os I/O-Link Master podem ser integrados diretamente no sistema de controlo de nível superior (PLC), independentemente da rede de automação industrial utilizada. O mesmo é aplicável aos módulos pneumáticos e elétricos, sendo compatível com todos os tipos de barramentos de campo conhecidos. Isto significa que os terminais de válvulas já não precisam de ser ligados através de um I/O Link Master, podendo ser controlados diretamente pelo barramento AP, o que proporciona um melhor desempenho em termos de fiabilidade e eficiência. Além disso, desta forma também se conseguem poupanças no número de nós de rede ou de componentes.

Construção modular num ambiente familiar

O CPX AP-I oferece a possibilidade de uma construção modular, tornando-a facilmente escalável. É possível adicionar ou remover funcionalidades, módulos, etc., sem ser necessário alterar a topologia existente. Também é possível alterar o sistema de barramento, basta substituir o nó de rede. A lista de materiais (BOM) e a arquitetura de controlo permanecem inalteradas. Além disso, o fabricante de máquinas pode continuar a programar no seu ambiente tradicional, sem ser perturbado pelo facto de o sistema I/O utilizar um sistema de barramento proprietário. Em termos de quantidade, ele não está limitado: podem ser interligados até 500 módulos em topologias em linha, estrela e árvore.

Preparado para a digitalização na era da Indústria 4.0

Para além da integração simples dos componentes, o CPX AP-I também permite a transferência de dados para a nuvem. Esta é uma característica típica da indústria inteligente e das fábricas inteligentes totalmente automatizadas. Significa que uma grande variedade de dados, por exemplo, curtos-circuitos, eventos IO-Link®, número de circuitos, qualidade dos cabos, temperatura, tensão, horas de funcionamento, entre outros, pode ser recolhida de maneira centralizada. Estes dados podem então ser analisados e utilizados como informações valiosas no âmbito das otimizações, dos cálculos de custos ou, por exemplo, de uma "manutenção inteligente". Assim, é possível monitorizar vários módulos e canais e emitir alertas atempados sempre que algo pareça estar a correr mal. Por outro lado, esta funcionalidade permite um planeamento eficiente da manutenção e ações de manutenção preventiva.

Aplicação na prática

O fabricante de máquinas, seguindo a recomendação da Festo, adotou o sistema CPX AP-I e pôde comprovar pessoalmente as vantagens. Devido à configuração descentralizada, o conjunto de oito válvulas reguladoras de pressão proporcionais encontra-se agora dividido em dois grupos de quatro. O segundo grupo encontra-se do outro lado da máquina, ficando muito mais próximo das unidades de estampagem. No final, isto poupou tanto tempo de instalação como material, resultando numa poupança de custos de 5% em quatro máquinas. Mesmo para todos os módulos que não utilizam IO-Link®, conseguiu oferecer uma comunicação extremamente rápida ao cliente. Os valores de 200 MBaud e os tempos de ciclo de até 250 µs são impressionantes. Como para a comunicação e o fornecimento energético são utilizados dois cabos separados, ele também oferece a possibilidade de trabalhar com zonas de tensão, se necessário. Finalmente, ficou aliviado por poder manter toda a sua topologia existente. Pode integrar os terminais de válvulas de forma simples, sem precisar de nós de rede adicionais ou de IO-Link Master. O número de módulos de interface também é limitado, graças ao grande número de componentes que podem ser ligados a um único módulo de barramento CPX AP-I.

Preparadas para o futuro

As máquinas já foram entregues e funcionam segundo as nossas necessidades. Mais precisamente, estão a funcionar tão bem que o fabricante de máquinas adotou o novo sistema de I/O remotas como padrão para todas as novas máquinas que desenvolver e construir no futuro. Só são utilizados outros sistemas se os clientes solicitarem expressamente outras especificações. Não importa se se trata de máquinas para a indústria automóvel, máquinas de embalagem ou máquinas para outros setores. "Encontrámos a solução perfeita para nós", finaliza o feliz fabricante de máquinas.