Arquivo mensal 28/07/2021

porRicardo Jorge

História do Controlador Lógico Programável

Neste artigo sobre História do Controlador Lógico Programável – CLP, veremos a trajetória deste componente vital para toda indústria e fundamental para implantação da Indústria 4.0.

Um controlador lógico programável (PLC em inglês ou CLP em português) é um equipamento projetado para controlar, via um microcontrolador ou até mesmo um computador, os processos em um ambiente industrial.

Um CLP está sempre monitorando um conjunto específico de entradas e, em seguida, tomando decisões para alterar o que os dispositivos de saída farão. Neste artigo, daremos uma olhada na história do CLP.

Os CLPs são comumente usados ​​para monitorar motores ou máquinas e, são a base de um sistema de manutenção preditiva.

A manutenção preditiva permite que uma empresa de manufatura identifique possíveis falhas antes que causem grandes problemas ou resultem em um tempo de inatividade significativo.

Antes do controlador programável

Antes do CLP, a única maneira de controlar as máquinas era por meio do uso de relés.

Os relés funcionam utilizando uma bobina que, quando energizada, cria uma força magnética para colocar a chave na posição ON ( Ligado ) ou OFF ( Desligado ).

Quando o relé é desenergizado, a chave libera e retorna o dispositivo à sua posição padrão LIGADO ( NF ou NC ) ou DESLIGADO ( NA ou NO ).

Então, por exemplo, para controlar se um motor estará LIGADO ou DESLIGADO, basta conectar um relé entre a fonte de alimentação e o motor.

Assim seria possível controlar quando o motor está recebendo energia, energizando ou desenergizando o relé.

Este tipo de relé é conhecido como relé de potência ( chave contatora ou contator ).

Pode haver vários motores em uma fábrica que precisam ser controlados, então o que você faz? Você adiciona muitos relés para fazer o controle de energia.

Assim, as fábricas começaram a acumular gabinetes elétricos cheios de relés.

Mas espere, o que liga e desliga as bobinas dos relés de energia ? Normalmente são relés menores, também conhecidos como relés auxiliares.

Agora começou a ficar claro como era feito o controle antes dos CLPs e as vantagens no uso de um CLP na indústria.

A história do CLP

Em 1969, Dick Morley administrava um pequeno negócio em uma garagem e, por acaso, construiu o primeiro CLP.

Ele humildemente declara: “Estávamos construindo e não sabíamos que estávamos construindo”.

No início, Morley disse que as empresas automotivas queriam comprar o CLP por um preço cada vez menor.

Embora Morley estivesse cético quanto à viabilidade do negócio a longo prazo, um colega o convenceu a aceitar o negócio, já que o dinheiro real a ser ganho com o CLP seria no reparo e manutenção de sistemas depois de implementados.

Quatro anos depois, em 1973, Michael Greenberg projetou o primeiro CLP comercialmente bem-sucedido, que foi posteriormente desenvolvido pela Modicon para substituir a tecnologia baseada em relé para a General Motors e Landis.

Os CLPs usam lógica ladder e essencialmente trazem à vida relés físicos, temporizadores e conexões com fio.

Ao eliminar a necessidade de religamento e novo hardware para cada configuração lógica adicional, os CLPs aumentaram drasticamente a funcionalidade dos controles sem aumentar o espaço físico necessário para hardware e equipamentos adicionais.

No entanto, os CLPs originais tinham pouca capacidade de memória, não podiam lidar com entradas e saídas externas e precisavam de terminais proprietários para sua programação.

Na década de 1980, a tecnologia CLP havia feito grandes avanços.

Neste ponto, o software baseado em PC pode lidar com os requisitos de programação, a velocidade de processamento foi bastante aumentada e novos recursos estavam agora disponíveis.

Os CLPs continuaram a adicionar novos desenvolvimentos quase continuamente desde então.

Em 2001, a empresa de pesquisa de mercado ARC criou o termo controlador de automação programável ( Programmable Automation Controller – PAC em inglês) para descrever um CLP altamente avançado que incorpora software baseado em PC, interface homem-máquina (IHM ou HMI em inglês) e gerenciamento sofisticado de ativos.

À medida que essa tecnologia decolou, principalmente em organizações maiores, alguns especialistas previram a morte dos sistemas CLP antiquados.

No entanto, de acordo com a Frost & Sullivan, o mercado global de CLPs cresceu nos últimos anos.

À medida que as organizações de pequeno e médio porte buscam expandir seus mercados, os CLPs continuarão a desempenhar um papel crítico em ajudá-los a impulsionar esse crescimento.

O que um CLP faz?

As tarefas de um CLP mudaram significativamente desde seu advento em 1969.

Essencialmente, um CLP é um sistema de controle que é usado na fabricação e em outras aplicações industriais.

Seu trabalho é monitorar continuamente entradas específicas, executá-las por meio de um sistema de computador e, em seguida, gerar as saídas corretas para um processo específico.

Linhas de produção, máquinas industriais ou processos de fabricação são freqüentemente melhorados e mais eficientes com a ajuda de um CLP.

Esses sistemas são projetados para ajudar a alterar ou duplicar uma determinada operação ou processo de manufatura, ao mesmo tempo em que reúne e compartilha informações críticas para ajudar as empresas a tomarem decisões mais inteligentes.

A maioria dos sistemas CLP são modulares, o que significa que você pode personalizar os tipos de dispositivos de entrada, como sensores, bem como a forma como os dados são compartilhados no lado da saída para melhor se adequar ao seu negócio.


A norma IEC 6131-1

A norma IEC 6131-1 define as informações gerais dos controladores programáveis.

Está norma se aplica a qualquer produto que exerça função de um PLCs e os periféricos associados.

Dentro destes aspectos, a IEC 61131-3 define cinco linguagens de programação:

É comum em alguns ambientes de programação que atendem à IEC 61131-3, a presença de uma sexta linguagem de programação, conhecida como CFC (do inglês Continuous Function Chart) que não faz parte das definições da norma.

Conclusão

A tecnologia CLP tem uma longa história dentro das industrias, fornecendo uma ferramenta inovadora que tem ajudado as empresas a se tornarem mais eficientes no gerenciamento de seus equipamentos, processos e sistemas ao longo dos anos.

À medida que a tecnologia avançou, ferramentas complementares evoluíram, permitindo que as empresas expandissem o uso e as aplicações do CLP em toda a instalação.

Enquanto as empresas de pequeno e médio porte continuam a competir no mercado global, elas aumentarão o uso do CLPs e tecnologias relacionadas para crescer e prosperar no futuro.

Os CLPs atuais também podem ser considerados partes do ecossistema IoT e IIoT, podendo ser poderosos aliados na gestão do chão de fábrica.


Este artigo foi baseado no conteúdo de outros 2 artigos : artigo_1 e artigo_2


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porRicardo Jorge

Indústria 4.0 aplicada na pequena indústria

Neste artigo sobre Indústria 4.0 aplicada na pequena indústria, será feita uma reflexão sobre como aplicar as metodologias e oportunidades da Indústria 4.0 nas pequenas empresas / indústrias brasileiras.

Para iniciar, é necessário definir o que seja uma pequena empresa.

Para o BNDES, a classificação é feita da seguinte forma :

CLASSIFICAÇÃORECEITA OPERACIONAL BRUTA ANUAL OU RENDA ANUAL
MicroempresaMenor ou igual a R$ 360 mil
Pequena empresaMaior que R$ 360 mil e menor ou igual a R$ 4,8 milhões
Média empresaMaior que R$ 4,8 milhões e menor ou igual a R$ 300 milhões
Grande empresaMaior que R$ 300 milhões
Fonte – BNDES

Outras referências sobre classificação dos pequenos negócios podem ser encontradas abaixo :

Como podemos observar, sequer a definição do que seja um pequeno negócio, empresa ou indústria, é facilmente encontrada na literatura e nos vários órgãos especializados sobre o tema.

De qualquer forma, todos sabemos que são as pequenas empresas que mais empregam trabalhadores.

Mesmo assim, poucas ações e opções de automação e modernização são ofertadas para este segmento.

Sempre que posso, participo de apresentações e debates sobre Indústria 4.0, IoT e IIoT.

Na maioria destas apresentações são mostradas fotos e até vídeos de chão de fábrica, que mais parecem um centro cirúrgico de tão organizadas e limpas que são, além de possuírem inúmeras telas para monitoração e robôs que transportam peças pelos vários estágios da linha de produção.

chão de fábrica é o local onde ficam os funcionários e as máquinas de uma indústria.

Sem dúvida, toda esta tecnologia é importante e desejável para Indústria 4.0, mas também é uma realidade um pouco distante para muitas das pequenas indústrias.

Na minha visão, o mercado tem várias e excelentes opções de IoT e IIoT para quem possa investir uma boa quantidade de recursos financeiros e também de tempo para implementação,

Já para os pequenos, a automação seria uma forma de melhorar a competitividade através da redução inicial de custos, mas de uma maneira bem gradual e que se possível, pudesse ser implementada nos equipamentos existentes.

Uma espécie de retrofit !

A pequena indústria não é vista e percebida de uma forma adequada, nas ações da Indústria 4.0

Recentemente um cliente solicitou o desenvolvimento de um software, ou melhor, um firmware para um CLP que pudesse ser amplamente utilizado na indústria para sistemas de ar comprimido.

Os objetivos, de certa forma, são ambiciosos :

  • Simplicidade na configuração e operação
  • Facilidade na obtenção e interpretação dos dados sobre a operação do CLP
  • Acesso remoto, utilizando Modbus RTU na primeira versão deste produto
    • Este acesso poderá ser interno a empresa e / ou compartilhado com a Assistência Técnica
  • Capacidade de histórico para determinar melhorias no ambiente produtivo
    • Possível redução no consumo de energia
    • Previsibilidade nos ciclos de manutenção preventiva
    • Utilização dos históricos na manutenção corretiva

Ações tais como conectar uma IHM touch a um CLP, podem trazer mais custo do que valor para a solução

Principalmente para a pequena indústria, é preciso agregar o máximo de valor na solução a ser ofertada, permitindo que este valor seja revertido em reinvestimento e conhecimento do ambiente produtivo.

Ações que apenas alteram a forma de interação do Operador com a máquina, não costumam agregar o valor necessário e desejado pelo negócio.

Um exemplo seria a substituição de um processo de partida Estrela-Triângulo por um Soft Starter ou até mesmo passar a utilizar um Inversor de Frequência.

O investimento em uma modificação deste tipo poderá refletir em economia, caso seja feita uma análise do comportamento do motor naquele equipamento.

Perguntas como :

  • Quantas vezes o motor parte por dia / hora ?
  • Por quanto tempo o motor fica ligado após cada partida ?
  • Por quanto tempo o motor fica em carga ?
  • Existe algum motor com comportamento muito diferente dos demais ?
    • É possível usar os resultados dos demais motores como linha de base ?
  • Existem problemas na minha rede elétrica interna ?
    • Meu Fator de Potência ( FP ) está correto / preciso corrigir ?

Com estas respostas, ou pelo menos parte delas, fica muito mais fácil e seguro tomar uma decisão de investimento.

Então, ao invés de instalarmos apenas uma interface bonita e talvez amigável, precisamos disponibilizar respostas para a empresa definir suas estratégias.

Permitir a coleta centralizada dos dados dos vários CLPs instalados no chão de fábrica, ao invés de forçar o Operador a ir até onde cada equipamento esteja, gera melhoria na qualidade e na segurança da operação.

Entretanto, caso seja necessário, é possível instalar uma IHM touch neste CLP.

Embora o projeto ainda esteja em fase de testes, vários pontos abordados aqui já estão operacionais.


E você que administra ou trabalha na indústria, como tem conduzido suas iniciativas para a indústria 4.0 ?

Já buscou algum sistema para automação e modernização no mercado, mas não encontrou o que precisava ?

Deixe aqui seu comentário e contribua para a melhoria da Indústria 4.0 em nosso país.

Viabilizando de forma consistente a entrada da pequena e média indústria na era da Indústria 4.0, o país cria novas oportunidades de negócios e empregos em varias frentes.


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