Dependemos da tecnologia automatizada para realizar muitas das nossas atividades industriais mais importantes no mundo atual. Graças à tecnologia de automação, atingimos agora novos patamares de produção e inovação.
No entanto, o controlador lógico programável (CLP) é uma invenção crucial que tornou possível o nosso nível de automação.
A manutenção do PLC é essencial para garantir a operação tranquila e confiável de muitas indústrias. Os CLPs, ou Controladores Lógicos Programáveis, são usados para controlar e automatizar processos em uma ampla gama de aplicações, desde máquinas e linhas de produção até fábricas inteiras. A manutenção adequada dos PLCs é fundamental para evitar falhas, tempo de inatividade e outros problemas dispendiosos. Neste artigo discutiremos a importância da manutenção do PLC e algumas tarefas comuns de manutenção que devem ser realizadas.
O que é um controlador lógico programável (PLC)
Um controlador lógico programável (CLP) é um computador industrial que controla um sistema computacional em uma organização industrial. Esses sistemas foram adaptados para o controle de processos de fabricação, como linhas de montagem, máquinas, dispositivos robóticos ou qualquer atividade que exija alta confiabilidade, facilidade de programação e diagnóstico de falhas. Mesmo na agricultura, grandes produtores rurais adotaram sistemas de CLP para seus sistemas de distribuição de ração, que se tornaram sofisticados o suficiente para medir a quantidade de grãos para cada animal individualmente em confinamentos de aves, suínos e bovinos.
Os CLPs monitoram as entradas do sistema e então tomam decisões sobre as saídas relacionadas. Os PLCs, que normalmente são usados para monitorar motores ou máquinas, são frequentemente o núcleo de um sistema de manutenção preditiva, que pode alertar as organizações sobre possíveis problemas antes que resultem em falhas significativas.
Tipos de PLCs
Existem 4 tipos diferentes de CLPs:
PLC integrado fixo
Os PLCs integrados fixos possuem uma única unidade que abriga tanto o controlador quanto as entradas/saídas (E/S). A principal vantagem dos PLCs de tipo fixo é o seu menor custo. Algumas desvantagens são a falta de flexibilidade, a menor quantidade de memória, a dificuldade de reparo e a inadequação para tarefas complexas. Além disso, em alguns casos, se algum componente apresentar defeito, é necessária a substituição de todo o sistema.
CLP distribuído
Uma rede conecta o controlador e os dispositivos de entrada/saída. As principais vantagens dos PLCs distribuídos são a redução do espaço ocupado, maior confiabilidade, facilidade de manutenção e maior flexibilidade graças à alta velocidade de processamento. O custo do PLC distribuído aumenta quando utilizado com pouca frequência.
PLC suave
Um PLC virtual é considerado um computador embarcado completo, criado utilizando tecnologia de software. As vantagens dos PLCs virtuais incluem a facilidade de configuração, a possibilidade de conectar em rede qualquer número de sensores e atuadores, o suporte a diversas linguagens de programação, a redução dos custos de produção e a oferta de soluções de segurança sofisticadas. Uma desvantagem é a ausência de software adicional.
CLP modular
Um CLP modular contém módulos separados para o controlador e as E/S, que são inseridos em um chassi. Os módulos individuais facilitam o uso, proporcionam maior capacidade de armazenamento, permitem lidar com processos mais complexos e funcionam em condições ambientais adversas. Algumas desvantagens incluem a complexidade de configuração e um preço mais elevado em comparação com um CLP compacto.
Como funciona um controlador lógico programável
Cada componente de um PLC aceita entradas e regula saídas, tornando-o um sistema de entrada-saída. O terceiro componente do sistema, a programação lógica, rege a interação entre entradas e saídas e ocorre na CPU.
Veja como cada elemento funciona:
Monitoramento de entrada
O PLC monitora as entradas de dados pertinentes e fornece essas informações à CPU. CLPs com capacidade analógica podem aceitar entradas analógicas para variáveis contínuas, mas alguns CLPs aceitam apenas entradas de dados com entradas discretas (ligadas/desligadas). Dispositivos IoT, robôs, sensores de segurança, interfaces homem-máquina e praticamente qualquer outra forma de ponto de entrada de dados são apenas alguns exemplos de fontes de entrada.
Programação Lógica
Cada PLC possui uma CPU microprocessada, que pode ter tamanho de 16 ou 32 bits. A CPU do CLP é configurada por engenheiros e técnicos para reconhecer valores e condições específicas e para alterar as saídas de acordo com suas regras pré-programadas. A CPU monitora continuamente o status das variáveis e executa ações em resposta a critérios predefinidos. Esta premissa simples permite uma ampla variedade de designs e funções.
Controle de saída
O CLP (Controlador Lógico Programável) gerencia diversos interruptores, partidas de motores, relés e outros dispositivos conectados às suas saídas, com base na lógica programada. Isso permite que os CLPs assumam atividades mecânicas, como a operação de máquinas. Ao instruir os CLPs a transferirem seu sinal de saída para um CLP subsequente em uma cadeia, os engenheiros também podem conectar outros componentes do sistema.
Unidades PLC compactas
A CPU, as entradas e as saídas geralmente estão todas contidas em um único dispositivo. As entradas e saídas do CLP (Controlador Lógico Programável) são encontradas combinadas no módulo de E/S dos sistemas de CLP modulares para montagem em rack, utilizados em muitas instalações industriais, enquanto os processos lógicos ocorrem em um módulo de CPU separado. Os módulos de E/S podem estar localizados longe da CPU, às vezes até em prédios diferentes, ou podem estar adjacentes a ela.
Por que a manutenção do PLC é importante
O sucesso da sua produção depende dos seus controladores lógicos programáveis (CLPs). É fundamental que eles estejam sempre operacionais e funcionando com a máxima eficiência. Pode ser necessário reparar ou substituir alguma parte do seu CLP caso ele apresente algum problema, para que continue operando. A manutenção preventiva regular de um sistema de CLP é uma das estratégias mais importantes para garantir seu bom funcionamento.
As atividades de manutenção preventiva de CLPs podem ser demoradas, mas podem evitar muitos problemas, reparos caros e tempo de inatividade. Aqui estão algumas sugestões para a manutenção de controladores lógicos programáveis que você pode incluir em sua lista de verificação preventiva.
Lista de verificação de manutenção do PLC
Dados de backup
Periodicamente, realize um backup atualizado e rotineiro da programação do CLP.
Funcionalidade do programa
Ao realizar a manutenção preventiva do PLC, verifique a funcionalidade do programa operacional para garantir que o equipamento ou processo controlado esteja funcionando conforme necessário.
Inspecionar conexões
Certifique-se de que todas as conexões estejam seguras, inspecionando rotineiramente plugues, tomadas e terminais. Verifique as conexões com mais frequência em áreas com alta vibração, prestando atenção especial a fixadores como parafusos e porcas.
Verifique as luzes LED
Se o seu sistema tiver indicadores LED, verifique-os regularmente.
Inspecionar sensores
Se os sensores fizerem parte do seu sistema PLC, certifique-se de que sejam mantidos de acordo com as recomendações do fabricante.
Fonte EMI
Para ver se você está enfrentando algum problema com interferência eletromagnética, examine a fiação local. Para evitar problemas de eletricidade estática, certifique-se de que os componentes de nível inferior estejam longe de linhas de alta corrente.
Verifique o estado da bateria.
O estado deste indicador mostra se a tensão disponível da bateria é suficiente para fornecer energia de reserva para a EPROM armazenada no PLC em caso de falha de energia ou quando a máquina é desligada para manutenção.
Inspecione a condição geral dos componentes do PLC
Examine visualmente a CPU e outros módulos do PLC em busca de sinais de desgaste, empenamento, distorção ou superaquecimento das peças, como cheiro de queimado ou descoloração.
Estoque de reposição
Certifique-se de ter peças sobressalentes suficientes para atender às suas necessidades de manutenção, minimizando o tempo de inatividade.
Limpe a poeira
Certifique-se de remover toda sujeira ou poeira acumulada nos componentes do CLP, incluindo seus módulos de E/S, como a unidade CPU e o sistema de E/S.
Limpar e trocar filtros
Limpe ou substitua regularmente quaisquer filtros de ventilação instalados nos gabinetes do PLC.
Manter a ventilação
Troque os filtros de ventilação regularmente e mantenha itens como manuais de instalação, ferramentas, desenhos, papéis ou outros materiais longe do sistema PLC.
Mantenha seu PLC isolado contra detritos em suspensão no ar.
Procure minimizar a quantidade de detritos flutuantes durante o funcionamento normal da máquina.
Auditar os sistemas PLC em uso.
Mantenha um inventário atualizado de seus PLCs.
Atualizações de software
Verifique se há avisos de produtos, patches, recalls ou atualizações necessárias para qualquer um dos componentes do PLC e atualize conforme necessário.
Calibrar dispositivos
Se algum dos seus dispositivos de entrada ou saída exigir calibração, inclua essas tarefas, juntamente com as placas de circuito, em seu programa de manutenção preventiva.
Verifique as condições ambientais
Certifique-se de monitorar itens como níveis de umidade e temperatura, pois eles podem danificar os componentes do PLC. Os sensores podem ajudá-lo a monitorar essas condições 24 horas por dia.
Inspecione em busca de possíveis fontes de EMI ou RFI.
Interferências de radiofrequência (RFI) ou interferências eletromagnéticas (EMI) são causas comuns de problemas intermitentes em processadores de CLP, muitas vezes sem uma indicação clara da causa específica. Idealmente, durante a manutenção preventiva, deve-se realizar uma auditoria da fiação local para identificar possíveis fontes de EMI que possam interromper o funcionamento do sistema de CLP.
Substituir Módulos
Ocasionalmente, você pode precisar substituir módulos de entrada ou saída devido ao desgaste. Ao substituir os módulos, siga as instruções e desligue a energia conforme as instruções.
Histórico de erros
Dê uma olhada nos relatórios regulares para ver se o seu sistema PLC detectou alguma verificação ou sinalizadores de erro. Certifique-se de encontrar a causa desses problemas com antecedência.
Localização do Equipamento
Os PLCs devem ficar próximos da máquina que controlam. Mantenha outros equipamentos, principalmente aqueles que geram ruído ou calor, longe do seu PLC.
Aumente a Conscientização
Preste atenção a atividades incomuns. Por exemplo, se você perceber que os dispositivos de entrada e saída estão queimando com frequência, talvez seja necessário verificar se há picos de energia ou curtos-circuitos.
Mantenha-se atualizado
Se o seu sistema tiver recalls, patches, avisos de produto ou atualizações, certifique-se de incorporá-los ao seu programa de manutenção preventiva para se manter atualizado.
Agendamento de manutenção
A aplicação e o ambiente operacional do CLP determinam a frequência com que ele precisa de manutenção preventiva. Algumas operações de manutenção precisarão ser realizadas com mais frequência se o sistema CLP for usado em ambientes agressivos ou aplicações com alta vibração. Para manter o sistema CLP em bom funcionamento, é recomendável realizar tarefas diárias, como tirar o pó ou limpar os filtros de ventilação. No entanto, algumas operações, como fazer backup da programação do CLP, são menos dependentes do ambiente de trabalho e geralmente são realizadas duas vezes por ano.
Antes de agendar qualquer CLP manutenção preventivaVocê deve realizar algumas inspeções de rotina. Outros procedimentos de manutenção preventiva precisarão ser planejados de acordo com o tempo ou o uso. Utilizar dados históricos para criar o melhor cronograma de manutenção preventiva é simples se você tiver um sistema informatizado de gerenciamento de manutenção (CMMS)Por exemplo, você pode querer planejar a substituição de um determinado componente duas vezes por ano se perceber que ele tende a quebrar a cada 8 ou 9 meses, para evitar essa avaria.
Aplicações industriais de PLC
Os sistemas PLC são adaptáveis e adequados para diversos setores industriais. Abaixo, apresentamos alguns exemplos de aplicações que utilizam a tecnologia PLC atualmente.
Produção de manufatura
Os gerentes de fábrica e outros podem usar ferramentas de análise para aproveitar melhor os recursos, a programação em lote de trabalhos, a logística, o timing do fornecedor e outras operações essenciais, a fim de desenvolver processos mais eficientes. indústria processos. O PLC fornece dados confiáveis, como desempenho de sensores e outras informações, que podem ser combinados com a computação em nuvem para criar uma imagem mais holística, ou “big data”.
Agricultura
O processo agrícola envolve semear, arar, irrigar, plantar, fertilizar, capinar e colher. Moderno agricultura A agricultura depende direta e indiretamente de equipamentos automatizados para o cultivo, processamento e transporte desses produtos. Atualmente, as empresas estão utilizando CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) para modernizar os sistemas de automação de equipamentos agrícolas existentes e aumentar a eficiência.
Petróleo e Gás
As empresas que operam no a indústria de petróleo e gás Frequentemente, as empresas de petróleo e gás adicionam plataformas de poços como parte de seus planos de expansão. Cada uma dessas plataformas, que podem conter de um a seis poços, precisa de um CLP (Controlador Lógico Programável) individual. Esses sistemas utilizam bombas, válvulas e sensores para operar com eficácia e eficiência. Ao desenvolver um sistema de CLP único e escalável que incorpora uma Interface Homem-Máquina (IHM), as empresas de petróleo e gás podem controlar todas as suas plataformas de poços de forma rápida e fácil.
Fabricantes de Vidro
PLCs e tecnologias de barramento são usados por produtores de produtos de vidro para controlar proporções de materiais e indústria Fluxos de trabalho. As empresas do setor vidreiro precisam utilizar procedimentos complexos e sofisticados que exigem coleta de dados e controle de qualidade rigoroso. A tecnologia com CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) pode auxiliar em ambos os aspectos.
HVAC
Um CLP (Controlador Lógico Programável) permite que um técnico de HVAC acesse um sistema pela internet. Ele pode se conectar sem fio com outros técnicos e automatizar diversas tarefas simultaneamente. Anteriormente, cada operação exigia seus próprios controladores. O CLP é uma abordagem padronizada para a tecnologia moderna de HVAC/R (aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração) que aprimora as avaliações de diagnóstico e o gerenciamento do sistema.
Processamento de Alimentos
Os PLCs são utilizados em sistemas de processamento de alimentos para monitorar os níveis de contaminantes na água, controlar as taxas de fluxo em partes importantes das estações de tratamento de água e controlar remotamente as válvulas que regulam o fluxo de água durante o processo.
Fabricação de cimento
O PLC desempenha um papel fundamental na fabricação de cimento. O processo envolve a mistura de diversas matérias-primas e compostos em um forno. Um programa de PLC garante o uso da qualidade e quantidade corretas de matérias-primas durante o processo de mistura, o que determina qual produto final resultará na melhor qualidade possível.
Assistência médica
O saúde A indústria implementa sistemas PLC em centrais de utilidades para integração, monitoramento remoto e controle automatizado de sistemas mecânico-elétricos.
Plantas Químicas, Farmacêuticas e Nucleares
Esses setores dependem de PLCs para o controle preciso, confiável e automatizado de processos complexos de pesquisa, desenvolvimento e produção.
Riscos da PLC
Muitas das preocupações com CLPs estão interligadas e podem se agravar à medida que o seu sistema cresce. Estes são os principais pontos a serem observados:
Módulos de dispositivos de E/S e dispositivos de campo
Todo o sistema PLC fica em risco se um dispositivo de entrada ou de saída falhar. Isso pode ser causado por uma queda de energia e resultar na parada abrupta do sistema. O PLC normalmente aguarda um sinal antes de iniciar sua sequência de ações. Frequentemente, um engenheiro precisa identificar a causa raiz da parada e rastreá-la até o dispositivo específico para corrigir o problema. Quando vários dispositivos apresentam problemas com frequência, pode haver uma flutuação de energia, uma falha interna ou uma queda de energia.
Integridade do Solo
O aterramento correto é necessário para manter o CLP e a equipe de manutenção seguros. Além de proteger contra ruído elétrico branco, a integridade do aterramento também atua como barreira sonora.
Problemas de energia
As interrupções devido a apagões locais ou regionais são as causas mais comuns de falhas de energia, e as flutuações podem levar a riscos para os CLPs (Controladores Lógicos Programáveis). A maioria dos edifícios industriais em uso atualmente inclui fontes de energia de reserva para eliminar a possibilidade de uma queda de energia. As operações mais essenciais da instalação continuam funcionando ininterruptamente durante uma falha no sistema principal, ou pelo menos por tempo suficiente para serem desligadas adequadamente, graças à fonte de energia de reserva. Algumas instalações utilizam o que é conhecido como um sistema de alimentação ininterrupta (UPS), que serve como fonte de energia de reserva.
Interferência de ruído elétrico
A interferência de ruído elétrico proveniente de sinais externos pode ter um impacto negativo significativo no desempenho de um CLP (Controlador Lógico Programável). A interferência eletromagnética é a causa mais frequente de ruído elétrico e geralmente ocorre quando um motor grande é ligado ou quando raios caem nas proximidades. A interferência de radiofrequência, que pode ser causada por antenas adjacentes e transmissores móveis, é outra causa de ruído elétrico. Em instalações industriais, dispositivos portáteis que possam causar interferência devem ser proibidos no chão de fábrica.
Problemas de temperatura
O calor excessivo é uma das maiores ameaças aos componentes eletrônicos. Se não estiver devidamente protegido, um sistema PLC cercado por equipamentos que emitem calor pode falhar. Em geral, todos os equipamentos devem ser mantidos a temperaturas significativamente inferiores ao limite máximo recomendado pelo fabricante. Caso contrário, o PLC e/ou os componentes periféricos podem superaquecer e parar de funcionar completamente.
Memória corrompida
Fatores externos, como interferências de frequência e quedas de energia, podem corromper a memória de um CLP (Controlador Lógico Programável). Por exemplo, uma queda de tensão ou um apagão podem tornar o código ininteligível para a unidade central de processamento. Da mesma forma, um CLP que não conseguiu ser desligado corretamente devido a uma queda de energia inesperada não será lido corretamente após a reinicialização.
Gerenciando os Riscos
Para reduzir a possibilidade de problemas com o CLP, é necessário ter um bom plano de manutenção preventiva e ferramentas — como um sistema computadorizado de gestão de manutenção (CMMS) — que ajudem a monitorar os riscos e evitar paralisações. Os engenheiros de instalações precisam programar inspeções e seguir os procedimentos adequados para garantir que todas as peças estejam conectadas corretamente. O ambiente operacional de um sistema CLP deve ser bem mantido para garantir a ausência de ruído elétrico, umidade ou calor excessivo. Mais importante ainda, é crucial garantir que o sistema CLP tenha uma fonte de alimentação reserva em funcionamento o tempo todo. Dessa forma, se a fonte de alimentação principal falhar, as fábricas podem operar com capacidade total ou, pelo menos, com a capacidade necessária. Embora algumas falhas estejam além do nosso controle, ter procedimentos de manutenção preventiva em vigor ajudará a minimizar o impacto.
Benefícios do CLP
Embora os sistemas PLC apresentem alguns riscos, eles também apresentam muitos benefícios. Os sistemas PLC, entre outras coisas, são simples de integrar, ocupam um espaço mínimo e melhoram a produtividade.
Ao investir em um bom programa de manutenção preventiva, você pode esperar economia de custos, aumento da produtividade e outras vantagens. Aqui estão alguns benefícios típicos de um sistema de manutenção de CLP.
Economizar Dinheiro
Os PLCs podem ser considerados um investimento a longo prazo, pois a probabilidade de defeitos é bastante baixa. Sem dúvida, estão entre as soluções mais econômicas disponíveis, e o custo de um PLC se recupera em um curto período.
Vida útil prolongada e confiabilidade
A robustez destes dispositivos é notável. Devido ao pequeno número de peças móveis, a probabilidade de defeito ou dano é bastante baixa.
Produtividade aumentada
Quando programados corretamente, os PLCs são essenciais para viabilizar a automação, minimizar o consumo de energia, aumentar o controle do sistema, manter registros e redistribuir a força de trabalho disponível para aumentar a produtividade.
Pegada de espaço pequeno
Os CLPs são dispositivos totalmente de estado sólido, o que os torna muito mais compactos do que os controladores com fio, que empregam dispositivos eletromecânicos.
Grande flexibilidade
Você tem mais flexibilidade para cada projeto porque os dados são armazenados em um grupo de dispositivos, e não em um sistema desarticulado. Além disso, torna mais simples expandir o sistema geral adicionando dispositivos e hardware PLC conforme necessário.
De fácil manutenção
Os problemas são simples de reconhecer e corrigir, pois os CLPs são compostos por uma variedade de dispositivos de entrada e saída. Cada componente tem um número limitado de itens a serem examinados, facilitando a identificação de áreas problemáticas.
Total
A maioria dos sistemas PLC possui amplas medidas de segurança para proteger os dados que contêm. Além disso, as empresas podem acessar dados privados com mais segurança do que em sistemas maiores e mais antigos.
Máquinas que usam PLCs
Os sistemas PLC estão presentes em todos os lugares em nosso mundo altamente tecnológico, desde fábricas e prédios de escritórios até mesmo no controle do tráfego em nossas ruas. Os PLCs são o cerne do controle de muitas tecnologias críticas que a maioria de nós nem percebe — estão tão perfeitamente e imperceptivelmente integrados ao nosso dia a dia.
A seguir, alguns sistemas mecânicos comuns que são gerenciados por CLPs (Controladores Lógicos Programáveis):
| Compressor de ar | Correia transportadora | cortador de laser | Máquina de moldagem por injeção de plástico |
| Sistema de ar condicionado | Torre de refrigeração | Torno | Pressione o freio |
| Unidade de tratamento de ar | Guindaste | Máquina de montagem de LED | Impressora |
| Planta de asfalto | Torno CNC | Sensor de nível | Pump |
| Porta automática | Fresadora CNC | Centro de usinagem | Braço robótico |
| Veículo guiado automaticamente (AGV) | Cortador de plasma CNC | Instrumento de medição | Linha de montagem de robótica |
| Etiquetadora automática | prensa de punção CNC | Máquina de corte de metal | Serraria |
| Máquina de embalagem automática | roteador CNC | Máquina metalúrgica | máquina de corte |
| Robô paletizador automático | Cortador CNC a jato de água | Fresadora | talhadeira |
| Robô de soldagem automática | Compressor | Centro de controle de motores (MCC) | Máquina de classificação |
| Ensacadeira | Misturador de concreto | Máquina de empacotar | Prensa de estampagem |
| Serra de fita | Painel de controle | Cabine de pintura | Laminador de aço |
| Misturador de lote | Máquina de fundição | Máquina de corte de papel | Controlador de temperatura |
| Fábrica de engarrafamento de bebidas | Motor elétrico | Escolha e coloque o robô | Máquina de tecelagem têxtil |
| Forno alto | Elevador | Máquina sopradora de plástico | Máquina de solda ultrassônica |
| Máquina de moldagem por sopro | Linha de extrusão | Máquina extrusora de plástico | Bomba de vácuo |
| Caldeira | robô fanuc | Máquina de reciclagem de plástico | Valve |
| Ponte rolante | máquina de enchimento | Máquina termoformadora de plástico | Máquina de corte por jato de água |
| Equipamento de manuseio de materiais a granel | Medidor de vazão | Cilindro pneumático | Máquina de solda |
| Mandriladora CNC | Furnace | sensor de pressão | Turbina de vento |
| Furadeira CNC | Gearbox | Prensa de soco | Máquina de envolvimento |
| Cortador de chama CNC | Gerador | Equipamento de controle de qualidade | Máquina de fiação de fio |
ponto de partida
Os CLPs (controladores lógicos programáveis) são essenciais para muitas indústrias porque fornecem uma maneira confiável, eficiente e econômica de controlar e automatizar processos. A manutenção adequada dos PLCs é crucial para garantir que eles continuem a funcionar corretamente e não falhem, o que pode resultar em tempo de inatividade, perda de produção e outros problemas dispendiosos. Os PLCs também são a base para manutenção preditivaA tecnologia PLC utiliza dados e algoritmos para prever quando um equipamento provavelmente falhará e agendar a manutenção preventiva. Isso pode ajudar a evitar paradas não planejadas e melhorar a eficiência geral. A manutenção regular de PLCs inclui tarefas como verificar sinais de desgaste, substituir componentes defeituosos e realizar atualizações regulares de software. Uma manutenção adequada também pode ajudar a prolongar a vida útil dos PLCs e evitar reparos ou substituições dispendiosas. Em suma, os PLCs e sua manutenção são essenciais para o bom funcionamento de diversos setores industriais.
