A demanda e os requisitos para produtos utilizados em nossa vida diária estão se tornando mais e mais pronunciados. Isto é evidente, por exemplo, nos ciclos de vida cada vez mais curtos dos produtos, seja para dispositivos eletrônicos, como TVs e telefones celulares ou nos modelos de automóveis.

Os fabricantes devem responder a esta tendência. Eles fazem isso criando e modernizando sistemas de testes e produção projetados para máxima flexibilidade. A mesma regra sempre se aplica nestes casos: reduzir a variedade de componentes como hardware, componentes e software. Isso parece ser contraditório à primeira vista, já que o tempo necessário para a instalação, operação e manutenção (remota) dos sistemas deve ser encurtada, de forma a manter os custos o mais baixo possível para se manter competitivo. Como tudo isso pode ser conseguido?

Este artigo trata das seguintes questões:

  1. Exigências do mercado para sistemas mecatrônicos e como eles mudaram ao longo do tempo.
  2. Tarefas da moderna tecnologia de controle.
  3. Quais benefícios a tecnologia de medição de alta qualidade oferece?
  4. Como as Funções Inteligentes ajudam na tecnologia de testes e produção?
  5. Conceitos da automação moderna para bancos de testes e produção com diagnósticos eficientes.

1. Exigências do mercado para sistemas mecatrônicos e como eles mudaram ao longo do tempo

Foi-se o tempo em que áreas inteiras possuiam recursos apropriados para a concepção e desenvolvimento de produtos e sistemas de produção. Estas soluções consistiam de projetos altamente específicos que não eram reutilizados. Freqüentemente, a interação entre os componentes de um sistema só era possível através de  canais de transferência complicados e conversores de interface. Para projetar estes sistemas cada vez mais complexos e mais eficientes, tem havido uma mudança consistente ao longo do tempo para interfaces e componentes uniformes usados como blocos de construção a partir de um sistema modular.

Da mesma forma, os desenvolvedores de produtos e planejadores de produção estão buscando sistemas flexíveis que ofereçam uma fácil integração com as novas tecnologias. Outro fator a se levar em conta é que a reciclagem não deve ser necessária a cada novo lançamento. Portanto, deve ser feita uma separação entre as tarefas de automação e de desenvolvimento de produto. O desenvolvimento de produto requer aquisição precisa de valores de medição com altas taxas de gravação. Nas tarefas de automação, por outro lado, as seqüências deve ser feitas em tempo real para que os equipamentos operem de um modo otimizado, com baixa prioridade para dados de medição em oposição à alta prioridade para os dados de diagnóstico. Estas áreas, uma vez separadas, têm crescido juntas nos sistemas mecatrônicos. O ideal é que os componentes possam oferecer flexibilidade suficiente para serem usados em ambas as áreas.

2. Tarefas da moderna tecnologia de controle

O mesmo se aplica ao software de teste e controle.Parâmetros medidos do campo de teste devem ser salvos e analisados em um software adequado. Devido à imensa quantidade de parâmetros envolvidos, este software é baseado em um PC e é transferido através de uma interface Ethernet para um computador de medição. Partes e métodos do software avaliado serão reutiilizados mais tarde no ambiente de produção, combinados com partes da tecnologia de controle.

Além disso, um elevado grau de comportamento em tempo real é freqüentemente necessário para sistemas mecatrônicos em ambientes de produção para garantir boa interação entre todos os componentes, sem quaisquer erros. Um software de controle que rode diretamente nos sistemas de destino, junto com o hardware, é o ideal para este propósito. No entanto, o planejamento do projeto deveria ser demasiadamente simples. Uma base uniforme foi criada para este fim no início de 1990 com o padrão IEC61131. Todas as unidades controladoras de hoje são baseadas nele. Surgiu essencialmente a partir das unidades controladoras puramente eletromecânicas disponíveis até aquele momento, que se baseava na tecnologia de controle de transmissão e controle mecânico.

Com a criação da eletrônica em automação, muitos fabricantes desenvolveram unidades controladoras lógicas programáveis (PLCs - Programmable Logic Controllers), que seguiram este padrão. Isto constituiu em um progresso significativo para os usuários no sentido da simplificação. Mas os usuários ainda estavam vinculados a um ou outro fabricante PLC,  então era natural disponibilizar apenas funções de controle padronizadas para eles, bem como uma solução em software. Isso levou ao Soft PLC CODESYS, que estabeleceu-se a nível mundial.

Hoje, o software de controle CODESYS, padronizado de acordo com a IEC61131-3, oferece uma ferramenta de automação ideal e madura, contendo inúmeras funções pré-definidas e métodos para desenvolvedores de aplicação. Métodos modernos de programação também foram implementados. Depois da aplicação ter sido criada e testada, ela é traduzida para o código da máquina por um compilador e transferido para o sistema de automação de destino.

3. Quais benefícios a tecnologia de medição de alta qualidade oferece?

O mercado está exigindo novos produtos com mais funcionalidades e maior qualidade em menor tempo. O desafio para os fabricantes é fazer uso de componentes de medição e ensaio previamente testados em um ambiente de produção para cumprir os requisitos de qualidade e, principalmente, tempo de colocação no mercado. O desenvolvimento e a construção de um protótipo requer uma tecnologia de medição de alta precisão com uma classe de precisão de 0,05 ou melhor, além de altas taxas de amostragem que possam medir e documentar as menores mudanças nos objetos de medição. Esta é a única maneira de gravar as características do produto e de qualidade de forma precisa e garantir repetições contínuas. Os dispositivos de medição devem ter a qualidade de medição e de sinal adequada para fazer isso.

Isso demonstra que, à medida que as exigências de qualidade do produto final aumentam os sistemas de produção, sistemas de sensores e de aquisição de medição mais precisos são necessários. Unidades de controle de programação lógica convencional (PLCs) não conseguem atender à qualidade exigida. Apenas amplificadores de medição, como o PMX, com sinal de alta resolução (24 bits) e um estágio de entrada do conversor insensível pode atender a esses requisitos. O método portador de freqüência é recomendado para este propósito. Os sinais de medição são primeiramente modulados e então, amplificados. Isso elimina efeitos de interferência induzida pelo sistema, como AC hum e tensões termelétricas.

Importante: Todos os canais de medição, independentemente do seu nível de configuração, são gravados com uma taxa de amostragem de 19.200 Hz. Desta forma, o sistema de medição PMX permite um desempenho global d 400.000 valores medidos por segundo, um nível nunca antes atingido por PLCs convencionais. Isso mostra a limitação destes sistemas, que já não podem ser considerados para tarefas de medição e controle de alta qualidade.

O sistema de aquisição de dados PMX, por outro lado, possui diferentes interfaces que são usadas dependendo da aplicação. Uma conexão Ethernet está disponível para aquisição de dados de medição com protocolo TCP/IP, amplamente utilizado para gravar grandes quantidades de dados em um sistema de avaliação externoFieldbuses com capacidade em tempo real como CAN, EtherCat, Profinet e Ethernet / IP podem ser usados no PMX para automação. Com a capacidade de multi-clientes do PMX, todas as informações de dados, bem como diagnósticos, podem ser usadas em todas as interfaces. Esta combinação é única no mundo da automação. Isso economiza recursos consideráveis para os usuários no planejamento de projetos e na criação de aplicações.

4. Como as Funções Inteligentes ajudam na tecnologia de testes e produção?

Usuários e operadores de sistemas estão familiarizados com a conveniência da operação dos dispositivos inteligentes modernos e os utilizam diariamente. Agora, o PMX traz esta comodidade para a tecnologia de medição e teste pela primeira vez: um software e tecnologia de operação até agora conhecidos apenas em smartphones e tablets. Interfaces padronizadas também proporcionam um acesso conveniente a todos os parâmetros do dispositivo para configuração, operação e análise, através de qualquer dispositivo com capacidade de acesso à internet. O resultado é a máxima segurança de investimento futuro para usuários PMX.

O software PMX baseado em navegador está estabelecendo novos padrões de desempenho e uso. Tudo que o usuário precisa para operar o software é um dispositivo com capacidade de acesso à internet . O navegador do dispositivo fornece acesso rápido e conveniente para todos os dados de medição, de diagnóstico e produção para serviços e manutenção ou para avaliar os processos.

Confiabilidade do processo aprimorada: Três diferentes níveis de usuário, com seus respectivos direitos de acesso, garantem máxima proteção contra acessos não-autorizados para o PMX e todos os processos. Isso elimina instalações de software, que são demoradas e propensas a erros. A combinação de tecnologia Ethernet e internet também permite uma manutenção remota de baixo custo

O navegador PMX é de fácil operação com telas sensíveis ao toque.

5. Conceitos da automação moderna para bancos de testes e produção com diagnósticos eficientes

Como mencionado acima, as linguagens de controle padronizados com base em IEC61131-3 são um padrão mundial em automação de processo e de fabricação. Ultimamente, todos os PLCs rodam nelas. Isso inclui sistemas de fabricação de prensas, impressão de revistas, livros e jornais, bem como fabricação de móveis e componentes para automóveis.

O amplificador de medição PMX da HBM possui agora uma unidade de controle integrada para aplicações em tempo real. Ela é baseada na plataforma do software CODESYS V3 da 3S e sistema de programação IEC 61131-3. Todas as linguagens de programação são suportadas pelo sistema. Pela primeira vez, reune a tecnologia de medição premium livre de ruídos e a tecnologia de controle de padrão mundial, abrindo novas soluções em automação para usuários, incluindo visualização via web. Ferramentas estão inclusas como recursos padrão para garantir a codificação eficiente.

Aplicações adicionais incluem automação energética, móvel, incorporada e predial. Nestes casos, o PMX é usado para controlar pequenos sistemas de captação de energia solar, usinas hidrelétricas, controle integrado de pesagem e envase, sistemas médicos, iluminação e monitoramento de controle de temperatura. O CODESYS, uma suite de softwares abrangentes para tecnologia de automação, inclui tudo que os usuários precisam para programação, configuração para fieldbus e I/O, visualização, controle de movimento e outras tarefas, incluindo até mesmo plug-ins customizados, como funções e bibliotecas.


Software de desenvolvimento CODESYS e visualização via web

 

Os módulos individuais que foram implementados no PMX incluem:

Engenharia CODESYS:

Engenharia profissional das aplicações IEC 61131-3 para especialistas e engenheiros de software em uma plataforma expansível. A linguagem de programação tipo Texto Estruturado (ST - Structured Text), é, na maioria das vezes, equivalente a linguagens de alto padrão, como C / C ++.  Além de funções auxiliares úteis, tais como Intelli-Sense, Preenchimento Automático e detecção de erros de sintaxe, a programação orientada a objetos (OOP) também foi implementada. Ela é cada vez mais usada por programadores inovadores que precisam criar e gerenciar código de programas em prazos cada vez mais curtos. Ferramentas estão inclusas como recursos padrão para garantir uma codificação eficiente. Isso inclui funções e bibliotecas, bem como controle de código do programa para análise de código estático, um profiler para otimizar o código e um gerente para criar scripts de teste para o código do programa.

Fieldbus CODESYS:

Suporte integrado na ferramenta IEC 61131-3 (a interface CANopen, ainda amplamente utilizada, é suportada pelo PMX). Ele pode receber dados (CAN master) ou enviar dados CAN (modo SDO/DOP). Isso torna possível integrar módulos de campo baseados em CAN adicionais, de forma flexível, em um sistema PMX e adaptá-los conforme a necessidade. Sinais ou valores de medição podem ser lidos via CAN e atuadores podem ser controlados e regulados usando a interface CAN.

Visualização CODESYS:

Criação de interfaces profissionais de visualização, totalmente integradas no sistema de programação PLC. Exibe no dispositivo de destino, em um PC ou no navegador via web. O CODESYS contém uma extensa biblioteca de elementos de visualização e controle em um design moderno, a partir do qual os usuários podem escolher os elementos que atendem exatamente às suas necessidades de aplicação. Toda a visualização pode ser facilmente alterada simplesmente alternando as stylesheets. Os usuários também podem criar seus próprios estilos, além dos pré-definidos.

Loja CODESYS:

O programador pode escolher a partir de uma coleção de programas executáveis e bibliotecas nesta loja on-line. A programação da loja, operada pela 3S, foi testada extensivamente antes de sua publicação. Os usuários podem publicar seus próprios códigos e podem escolher se será gratuito ou pago. Esta é uma maneira bem eficiente para economizar tempo e aumentar a funcionalidade, uma que já estão familiarizados com isso e usam no mercado de consumo sob a forma de loja de aplicativos.

Segurança CODESYS:

Proteger o know-how tornou-se uma prioridade para muitas empresas, e que inclui soluções de software. O CODESYS integrado ao PMX oferece diversas possibilidades a este respeito. Uma delas é o projeto de aplicativo: arquivos de projetos e bibliotecas podem ser criptografados com senhas ou com a Chave de Segurança CODESYS (USB dongle). Outra possibilidade é o gerenciamento de usuários específicos de um projeto dentro dos módulos de programa individual. Uma terceira possibilidade é no dispositivo de destino (PMX), usando perfis, definidos por usuários, para proteção de acesso com aplicações, unidade de controle e visualização. Outros métodos eficazes incluem a criptografia do aplicativo de inicialização ou a comunicação criptografada para aplicativos que estão sendo executados. 

Uma licença já está inclusa no PMX com o dispositivo básico WGX001. O CD incluso contém o software de desenvolvimento CODESYS v3.5, o pacote PMX correspondente e uma coleção de amostras de programas de exemplo para geração de código, visualização via web e a integração de módulos CANopen. Com a HBM, os usuários têm tudo a partir de uma única fonte. Os especialistas da HBM avaliam a tarefa e gerenciam o projeto - desde a criação do programa até o final da aplicação com toda a documentação necessária.

PMX com controle CODESYS e visualização via web
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