Sensores Inteligentes: Como usar o IO-Link para Monitoramento Remoto e OEE

Este artigo descreve uma tecnologia importante -Comunicação IO-Link- que oferece aos usuários recursos de monitoramento remoto no nível do dispositivo de campo.    Este artigo também explica como os dados remotos disponibilizados por essa tecnologia podem ajudar a aumentar o tempo de atividade, produtividade e rendimento da máquina – todos eles influenciam o resultado final de uma empresa. 

Os dados de sensores e outros dispositivos de campo já foram outrora difíceis de acessar, ou até completamente indisponíveis. Para muitos fabricantes, esses dispositivos oferecem um potencial inexplorado para uma maior visibilidade de suas operações e uma tomada de decisão mais avançada e baseada em dados. 

Com a tendência da Internet Industrial das Coisas (Industrial Internet of Things, IIoT), os dados em nível de dispositivo agora podem ser acessados ​por operadores e gerentes de fábrica, fornecendo informações valiosas sobre o desempenho da máquina, ineficiências de processo e muito mais. O monitoramento remoto em tempo real do status do sensor permite que os operadores abordem os problemas à medida que surgem, e muitas vezes solucionam os problemas antes de evoluírem para o desligamento da linha.  

A comunicação IO-Link é uma tecnologia que fornece aos usuários recursos de monitoramento remoto em nível de dispositivo de campo.

IO-Link (IEC61131-9) é um protocolo de comunicação serial de padrão aberto que permite a troca bidirecional de dados de sensores e dispositivos que suportam o IO-Link e estão conectados a um mestre. O IO-Link master transmite dados de dispositivos IO-Link, como sensores e indicadores, em várias redes, fieldbuses ou barramentos de backplane.   Os dados de dispositivos são, portanto, disponibilizados para ação imediata ou análise de longo prazo através de um controlador, como um CLP ou IHM. Isso oferece aos usuários mais informações sobre seus dispositivos e permite o monitoramento remoto do desempenho das máquinas.

A capacidade de monitorar as saídas de sensores, receber alertas de status em tempo real e ajustar configurações de praticamente qualquer lugar permite aos usuários identificar e solucionar os problemas que surgem em nível de sensor em tempo hábil.    Isso também significa que os usuários podem tomar decisões baseadas em dados em tempo real dos próprios componentes da máquina, o que pode reduzir o custoso tempo de inatividade e melhorar a eficiência geral.  

Para obter mais informações sobre a tecnologia IO-Link, leia O que é IO-Link e as 5 Principais Vantagens. 

Com o IO-Link, os usuários podem ler e alterar os parâmetros de dispositivos através do software do sistema de controle, permitindo a configuração e o comissionamento rápidos que economizam tempo e recursos.  Além disso, os sensores IO-Link podem acomodar múltiplas receitas que podem ser rápida e dinamicamente alteradas a partir do sistema de controle, conforme a necessidade, como no caso de troca de produto.   Por exemplo, uma linha que administra produtos de diferentes tamanhos em horários diferentes exigirá mudanças nos limites de distância dos sensores.

Durante a troca, o mestre IO-Link simplesmente grava o novo limite nos sensores, e os sensores não precisam estar presentes para programar.    Isso economiza tempo significativo na configuração de sensores para a troca, o que reduz o tempo de inatividade, aumenta a produtividade e o rendimento e permite que as máquinas acomodem uma maior diversidade de produtos.  

A comunicação IO-Link também oferece a capacidade de estabelecer alarmes e tarefas de manutenção preditiva com base em dados de sensores em tempo real.  Por exemplo, sensores como o sensor de distância a laser Q4X com IO-Link fornecem dados de ganho excessivo via IO-Link, que podem ser usados para identificar quando um sensor precisa de limpeza (à medida que a poeira e outras partículas se acumulam na lente do sensor, o ganho excessivo diminui).      Os alertas podem ser criados para que os sensores possam ser limpos antes que o acúmulo de detritos afete sua função de detecção.     Problemas de conexão de dispositivos também são informados em tempo real, permitindo que eles sejam solucionados em tempo hábil.

Além de fornecer informações valiosas sobre as condições dos dispositivos, o IO-Link também permite aos usuários rastrear dados de tempo de execução total para prever quando substituir um dispositivo.    Com esta informação, os sensores podem ser substituídos durante a manutenção programada, evitando tempo de inatividade desnecessário.   Os dados de tempo de execução também podem ser usados ​​para cálculos de OEE (Overall Equipment Effectiveness, Eficiência Geral do Equipamento) (veja o ponto 3 abaixo).

Além disso, a função de descoberta com IO-Link indica qual sensor precisa de atenção, especialmente quando muitos sensores estão agrupados.      No exemplo da imagem abaixo, há vários sensores Q4X em um espaço confinado, tornando difícil determinar qual sensor precisa de limpeza.    A função de descoberta permite que o sensor problemático pisque, tornando fácil identificar e solucionar o problema rapidamente.  

Os dispositivos IO-Link também são fundamentais para fornecer dados para cálculos de OEE. A Eficiência Geral do Equipamento (OEE) é um cálculo da eficiência do processo de fabricação que leva em conta três fatores principais: disponibilidade, desempenho e qualidade. 

O fator de disponibilidade considera eventos que diminuem o tempo de execução total, incluindo paradas planejadas (como a troca de produtos) e paradas não planejadas. O fator de desempenho leva em consideração qualquer coisa que diminua a velocidade do processo de fabricação enquanto está sendo executado.      E o fator de qualidade é responsável por componentes ou produtos que não atendem aos padrões de qualidade (componentes que devem ser descartados ou retrabalhados, resultando em tempo desperdiçado). 

O cálculo de OEE avalia esses fatores e expressa o resultado como um valor porcentual, onde 100% significa que somente bons componentes são fabricados (qualidade), o mais rápido possível (desempenho) e sem paradas (disponibilidade).    Os resultados desse cálculo fornecem informações úteis sobre as principais fontes de desperdício em uma operação de fabricação.  

Para reduzir o desperdício e melhorar o OEE, a visão sobre onde e quando as ineficiências ocorrem é essencial, até mesmo em nível de sensores.   O acesso aos dados de desempenho e de tempo de execução dos sensores e indicadores IO-Link são essenciais para o cálculo da OEE e as etapas de identificação para melhorar a eficiência de suas máquinas, processos e pessoas.