Controlo baseado em PC na indústria de transformação de chapa: a abordagem da Beckhoff para maior flexibilidade, precisão e eficiência

É neste contexto que a Beckhoff se destaca com a sua abordagem de controlo baseado em PC - uma plataforma centralizada que integra, num único sistema, todos os domínios da automação, desde CNC e motion até visão, segurança, I/O e interfaces homem-máquina. Ao unificar estas funções num único ambiente, elimina-se a necessidade de múltiplos PLCs ou PCs dedicados, reduzindo significativamente a complexidade do sistema e simplificando toda a arquitetura da máquina.

Estas soluções têm sido aplicadas em diversos equipamentos de chapa. Por exemplo, sistemas de corte a laser 3D (caso Trumpf) e prensas sincronizadas (caso Aotto) usam controladores Beckhoff para aumentar o rendimento e a precisão. A Beckhoff está presente também em máquinas de perfuração, quinagem, soldadura e robótica, fornecendo IPCs e I/O EtherCAT que elevam a precisão e agilidade operacional.

O controlo baseado em PC fornece a flexibilidade exigida em linhas com alta variedade de produtos. A arquitetura da Beckhoff é aberta e modular, permitindo a reconfiguração rápida de máquinas. Ao utilizar o protocolo EtherCAT, é possível adicionar módulos e sensores facilmente, ganhando escalabilidade e interoperabilidade com outros sistemas.

Com todos os controlos num único PC, minimiza-se hardware externo e cabos. O EtherCAT P (One Cable Automation) permite até eliminar cabos de encoder separados. Esta convergência reduz drasticamente o hardware do painel. Assim, economiza-se espaço físico e simplifica-se os cabos, facilitando projetos modulares e acelerando a adaptação de máquinas a novos produtos.

A flexibilidade é essencial em indústrias de chapa com elevada variedade de produtos e requisitos rigorosos. Por exemplo, os sistemas de laser 3D ou as células robotizadas exigem posicionamento de alta precisão e repetibilidade. Em aplicações de alta precisão, como os lasers 3D ou robôs de corte, o sistema Beckhoff incorpora algoritmos avançados de posição em tempo real (TwinCAT CNC/NC) para garantir trajetórias exatas. Isto garante repetibilidade micrométrica sem comprometer a velocidade de produção.

Controlo baseado em PC: IPCs de última geração executam TwinCAT PLC/CNC, motion e visão numa só plataforma, reduzindo latências internas e custo de integração.

Deteção automática de peças: O Beckhoff Vision integra câmaras com o controlo e o processamento de imagem em tempo real, sincronizados via EtherCAT. Em linhas de chapa de alta cadência, isto permite que o sistema detete automaticamente a posição/orientação da peça e ajuste os robots ou os alimentadores sem parar a produção.

Controlo dinâmico de acionamentos: as sequências dos movimentos no processamento de chapa são muito complexas e exigem o mais alto nível de precisão. Para movimentos complexos, a Beckhoff oferece servo drives de alta frequência (ciclo de 16 µs) conectados via EtherCAT. O software TwinCAT Motion controla os eixos em tempo real, permitindo trajetórias suaves e precisas mesmo em múltiplos eixos.

Máquinas inteligentes e conectadas: O TwinCAT IoT disponibiliza bibliotecas para protocolos (MQTT, OPC-UA, etc.) que conectam o PLC diretamente à cloud. Isto torna possível dashboards online, alerta remoto via smartphone e integração em sistemas MES/ERP padrão.

Análise de dados em tempo real: com o TwinCAT Analytics, a máquina recolhe dados de vibração, corrente, torque, etc., armazenando os históricos. Os algoritmos (incluindo o suporte de IA TwinCAT CoAgent) analisam estes dados e geram alertas preditivos. Na prática, significa alertar antecipadamente sobre o desgaste de componentes (ex.: rolamentos ou bombas hidráulicas) antes da ocorrência de falhas graves.

Gestão de energia em tempo real: os terminais EtherCAT de energia (p.ex., os modelos EL3423/EL3453), medem tensão e corrente em tempo real. Integrados no sistema, permitem a monitorização contínua do consumo de toda a máquina, calcular indicadores de eficiência (kWh, picos de carga) e identificar desperdícios energéticos. Estudos típicos apontam até 20% de economia a partir destas monitorizações.

Em conjunto, estas tecnologias Beckhoff cobrem toda a cadeia de produção de forma integrada, suportando arquiteturas modernas.

• Laser 3D (Trumpf, EUA): Sistemas TruLaser Cell usam IPC Beckhoff e EtherCAT. Isto resultou em movimentos mais rápidos do laser e controlo unificado em toda a máquina.

• Eletroerosão a fio (GF Machining Solutions, Suíça): Novas máquinas EDM com controlo Beckhoff eliminaram ajustes manuais do fio. O TwinCAT CNC aberto permitiu incorporar algoritmos proprietários e garantir cortes suaves e repetíveis.

• Prensas sincronizadas (Aotto, China): Linhas de prensas modernizadas com IPC Beckhoff alcançaram ‘throughput máximo da planta’. A rede EtherCAT simplifica a adição de sensores de segurança/movimento. Estes casos mostraram ganhos operacionais claros (mais ciclos por hora, menos setup).

A arquitetura Beckhoff permite que todas as funções da máquina sejam integradas em software:

• CNC de alta precisão com TwinCAT
• Controlo Motion multieixo
• Robótica e cinemáticas avançadas
• Interfaces HMI modernas
• Medição e controlo de processos em tempo real
• Integração com IoT/Indústria 4.0
• Comunicação EtherCAT rápida e em tempo real

Esta convergência funcional reduz drasticamente cabos, módulos externos e hardware dedicado. Além disso, facilita a sincronização entre módulos da máquina, por exemplo entre um eixo de corte laser e os eixos de posicionamento, permitindo tempos de ciclo menores e maior qualidade de corte e conformação.

A Beckhoff destaca vários benefícios diretos para a indústria de transformação de chapa metálica:

• Redução do tempo de colocação em produção
• Adaptação rápida a variações de encomendas, fundamental para lotes curtos
• Monitorização contínua da energia e controlo de processos em tempo real
• Prevenção de avarias, através de medição integrada e análises de condição em contínuo

Estes aspetos são particularmente relevantes para siderurgias, linhas de laminagem, fundição contínua e instalações metalúrgicas.

Combinando abertura – na integração de hardware, software e comunicação – com modularidade e capacidade de processamento em tempo real, a Beckhoff posiciona o controlo baseado em PC como a fundação tecnológica para a próxima geração de maquinaria.

Esta abordagem permite:

• Maior eficiência produtiva
• Tempos de ciclo reduzidos
• Menor consumo energético
• Integração digital completa da máquina
• Implementação rápida de novas funções
• Preparação para IA industrial e visão avançada

Em síntese, a plataforma baseada em PC aposta em padrões abertos e escalabilidade (hardware/software), facilitando atualizações rápidas e integrações (por exemplo PLCs Beckhoff usam IEC 61131-3 e OPC UA).

O setor da transformação de chapa metálica encontra-se numa fase de evolução acelerada, impulsionada pela necessidade de maior flexibilidade produtiva, digitalização dos processos e níveis de precisão cada vez mais exigentes.

Neste contexto, a abordagem de controlo baseado em PC da Beckhoff Automation assume um papel relevante ao disponibilizar uma plataforma de automação integrada, aberta e escalável. Ao permitir a convergência de funções como CNC, motion control, comunicação e análise de dados num único sistema, esta arquitetura contribui para o desenvolvimento de máquinas mais eficientes, adaptáveis e preparadas para responder aos desafios atuais e futuros da indústria.

Fonte:

Beckhoff Automation. Sheet Metal Working (versão europeia). Disponível em: https://www.beckhoff.com/es-es/industries/sheet-metal-working/