Beckhoff | A marca da Nova Tecnologia de Automação

Beckhoff é pioneira na tecnologia de controle no PC, o criador do sistema de E/S modular e o inventor da rede de E/S, baseada em Ethernet, mais rápida do mundo - EtherCAT.

Qual a motivação por trás destas histórias de sucesso?

É o que chamamos de “Cultura Beckhoff de Inovação” – que se reflete em muitas facetas.

Beckhoff: líder em tecnologia de controle no PC

Sede: Verl, AlemanhaColaboradores pelo mundo: 3200Numero de Engenheiros: 1000Escritórios na Alemanha: 11 Filiais Beckhoff pelo mundo: 34 paísesFiliais e distribuidores pelo mundo: mais de 70 paísesVendas 2015: 620 Mio. €

Fatos & Números

Verl

as of: 06/2014

Nossa rede de Vendas na Europa

Verl

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PiasecznoHaarlem

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Glostrup

Aveiro

� Filiais Beckhoff� Novas Filiais Beckhoff em 2014� Beckhoff – Parceiros

Tønsberg

Hyvinkää

Athen

Paris

Moskau

Agenda

1. O que fazemos Tecnologia de Controle no PC

Ancestrais do controle no PC: A história da automaç ão

6

Eletrônica de potência:Antes dos diodos, tiristores

e IGBTs estarem disponíveis, as correntes

eram retificadas c/ retificadores de selênio ou c/ grandes retificadores de arco-mercúrio emitindo luz

azul.

A primeira máquina ferramenta controlada por computador

O primeiro controlador Simaticaplicado a um torno foi

apresentado na 6a EMO em Paris. A lógica ainda era “hard-wired”.

PLC:Sua história de sucesso começou com primeiro Controlador Modular

Industrial de Dick Morley.

Acionadores EletrônicosEm 1967 AMK apresentou o primeiro

controlador de corrente trifásica, infinitamente variável, p/ motor de gaiola,

produzido em larga escala. Oito anos mais tarde outra inovação da AMK permitiu que

vários acionadores trifásicos operassem com sincronismo angular, pela primeira

vez.

Publicado no compêndio de aniversário da A&D 2007/8

Heinrich Grünebaum(na foto entre Hans Lenze e sua filha

Elisabeth Belling na Hannover Fair de 1952) desenvolveu o motor Alquist, que

se tornou o antecessor dos acionamentos controlados. Isso revolucionou, nos anos

60, os processos de bobinagem em muitas industrias do setor de automação.

A ideia original:Físicos John

Bardeen, Walter Brattain e William

Shockley desenvolveram o

primeiro transistor no Bell Laboratories.

Ancestrais do controle no PC: A história da automaç ão

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Empurrão na integração: Tecnologia de Automação

consiste, cada vez mais, de componentes de controle e acionamento c/ inteligência

descentralizada que se comunicam através da rede

Ethernet.

Comissionamento da fábrica digital e virtual:

O mundo do desenvolvimento digital de produtos funde-se à Tecnologia de

Automação. Programas de controle pra processos de produção são

desenvolvidos utilizando-se simulação.

Condensado:Funcionalidade de PLC num

único chip.

Publicado no compêndio de aniversário da A&D 2007/8

No nível das máquinas:Dispositivos de programação

da era pré PC eram muito grandes e pesados.

Programação CNC na máquina – introduzido pela

AMK – representou um progresso notável.

Coincidência:Um cliente Beckhoff requisitou um

sistema de controle equipado com um HD. A solução mais simples foi utilizar

um PC. Ficou claro que um PC poderia fazer mais do que ser um simples

coletor de dados. E a era do PC Industrial na automação teve início.

Fato 1: Contribuição de software cresce rápidamente

8

Software e sistemas elétricos crescem versus sistem as mecânicos

0%

50%

100%

1970 1980 1990 2000

Porcentagem do Software no custo dedesenvolvimento de sistemas de produção

Mechanic Electric Software

Sou

rce:

McK

inse

y

Integração de� PLC� Controle de eixos� Visualização� Armazenamento de dados� Comunicação

Controle no PC

Pequenos + Médios PLC

Fato 2: A evolução da automação em máquinas e proce ssos

9

Complexidade

1970 1975 1980 19901985 1995 20052000 2010

Embedded PC

2015 2020

ControleDe eixos

$

Painel de Operação, visualização,back-up de dados

PC Industrial $

PLC $

Integração de� Automação Científica� eXtreme Fast Control

(XFC)� Automação c/ C/C++� Uso do Matlab� Funções especiais (hidráulica e

cinemática)� Visão

Pequenos dispositivosEmbedded PC

Controle no PC

Embedded PC

Fato 3: Fusão da Automação com TI impulsiona o dese mpenho…

10

Quais as consequências da fusão da Tecnologia de Automação com TI?

� Desempenho e funcionalidade aumentam significativamente, enquanto os custos diminuem

� Compatibilidade total e conectividade irrestrita, tornam-se realidades

� Novos potenciais tornam-se aparentes

… e nesta fusão é onde começa o Controle no PC

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Controle no PC atinge o potencial total da fusão da Automação com TI:

Esta combinação é um terreno fértil para uma ideia que mudou os procedimentos de automação de todo o mundo.

Três décadas atrás a Beckhoff inverteu o pensamento tradicional com uma ideia que quebrou todas as regras correntes:

Ao invés de diferentes módulos complexos de hardware com diferentes plataformas de software

Nós definimos a plataforma de hardware baseado em PC para todas as funções de controle

Nossa ideia pioneira: virar a automação de cabeça p ra baixo…

IHM PLC Controle de Eixos Comunicação

Hardware 1 Hardware 2 Hardware 3 Hardware 4

Hardware baseado em PC

IHM PLC Controle de Eixos Comunicação

Sistema Operacional Windows

… e mudarmos o controle do hardware para o software

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A ideia principal da filosofia Beckhoff do Controle no PC:

Transferir o controle do Hardware para módulos de Software e integrar as funcionalidades de PLC, Controle de Eixos e CNC como uma solução de software num PC.

Esta ideia foi uma verdadeira revolução e, imediatamente, levou a uma significativa redução de custos e de complexidade.

Nosso produto pioneiro: primeira solução integrada em 1986

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Desenvolvimento Histórico

1986Coincidência:

Um cliente Beckhoff requisitou um sistema de controle equipado com um HD. A solução mais simples foi utilizar um PC. Ficou claro que um PC poderia fazer mais do que ser um simples coletor de dados.

E a era do PC Industrial na automação teve início

Scanner

Ambiente de Trabalho� Interface Operador/Scada� Aplicação Windows

(ex.: escrito em .Net)

Ambiente de Programação

SystemManager PLC NC PTP NCI

I/Oserver

PLCserver

NC PTPserver

NCI server

Kernel de Tempo RealWindows 8/7/XP/2000/NT

MODO USUÁRIOMODO KERNEL

DVIdisplay CF, CFast COM port …EthernetCD/

DVD Hard disk

PROFIBUS InterbusCANopen DeviceNetEtherCAT SERCOS Lightbus

IPC

Liberdade Maximizada: nossa arquitetura aberta de c ontrole

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Mapeamento de E/S

A integração do PLC, Controle de Eixos e IHM numa ú nica CPU, fornece uma ampla gama de benefícios:� Minimiza o hardware e reduz interfaces:

isto representa redução de custos

� Tempos de ciclo mais rápidos devido ao uso de uma CPU de altíssimo desempenho: isto representa redução dos tempos

� Melhores diagnósticos: isto representa otimização da precisão

� Solução por Software ao invés de hardware: isto representa facilidade de implementação

Uma CPU significa: múltiplos benefícios para você

Sistema aberto significa: segurança do seu investim ento…

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Controle Baseado no PC | Sistema Aberto

� Hardware do PC é padronizado, isso significa:� Independência para escolha do hardware

� Redes de Comunicação no chão de fábrica são padronizadas, isso significa:

� Independência para escolha do hardware

� Família de processadores Intel® x86 e os Sistemas Operacionais da Microsoft garantem continuidade:

� Investimentos em Software e know-how estãoprotegidos por longo tempo.

Sistema aberto significa: segurança do seu investim ento…

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Controle Baseado no PC | Sistema Aberto

� Controle no PC disponibiliza aplicações de PLC, NC, controle de malhas, ... num hardware padronizado.

� Um hardware padrão para todo tipo de aplicação em automação.

Melhor Exemplo: como o controle no PC melhora toda uma máquina...

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Com a tecnologia de controle eXtreme FastControl - XFC, Beckhoff eleva a produtividade e a eficiência existentes a um nível máximo, sem alterações no projeto mecânico.Ao mesmo tempo, o consumo de insumos é reduzido a um nível mínimo.

O motivo é um só: XFC permite malhas de controle menores que 100 microssegundos.

… minimizando os tempos de resposta

20

… minimizando os tempos de resposta

21

XFC - 4 componentes de alto desempenho:

� Controle no PC | Hardware

� TwinCAT | Software

� EtherCAT | Comunicação

� E/S de alta velocidade | Condicionamento de Sinais

I/O

PTP CAMTask 1(2ms)

PLCMotion

Multi Axis

HMI

1 2

Task 2(50µs)

1 2

PC Industrial

A arquitetura XFC num controlador ultra rápido

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I/O

Digital, Analog, Encoder, COM, Special Functions

AX52xx

AM3xxx

OversamplingFast Input (100 KHz)

OversamplingFast Output (100 KHz)

OversamplingFast Input (100 KHz)

EtherCAT

Uma “máquina XFC” da Husky, Canadá …

23

… e o resultado do XFC

24

XFC | Exemplo de Aplicação | Husky, Canadá

© svort - Fotolia.com

Como o XFC otimizou o controle de pressão …

25

… e o que os clientes Husky ganharam com o XFC

26

� Peso Unitário, antes (g): 22

� Peso Unitário, depois (g): 20

� Peças por ano: 54.568.421

� Economia Anual de matéria prima(kg): 125.507

���� Economia de 182.651 US$ em materia prima por ano!

Controle no PC | A Base para o Industry 4.0

27

28

Internet de Serviços

Auto-otimização

Cyber PhysicalSystems

Computação na Nuvem

…..

Big Data

Internet of Things

Smart Logistic

Smart Grid

Máquinas & Controles Produção Industrial

Industry 4.0

O desenvolvimento tecnológico atual leva a uma muda nça de paradigma nas aplicações?

Beckhoff provê soluções inovadoras para automação

� Há mais de 25 anos o sucesso da Beckhoff está baseado na convergência TI e TA

� Beckhoff provê componentes relevantes para a realização do Industry 4.0

� Beckhoff é pioneira no caminhopara o Industry 4.0

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No contexto do Industry 4.0 a Beckhoff pesquisa futuras tecnologias para serem aplicadas na Fábrica Inteligente, na liderança de um projeto de ponta: o cluster ITS OWL

Visão

Robótica

Simulação

Modelamento & Controle avançado

Instrumentação & Medição

Diagnósticos Avançados

O avanço da tecnologia de automação(computadores multi-core, controle ultra-rápido)

Integração de diferentes algoritmos no domínio da Tecnologia de Automação

Uso das tecnologias da informação orientadas a aplicação, na tecnologia de automação (ex.: uso do Facebook nas máquinas)

30

O Potencial da tecnologia de Controle no PC

TwinCAT: Software de Controle em Tempo Real

PC Industrial Tecnologia de Acionamento

Módulos de E/S

EtherCAT: Comunicação em alta velocidade

Control Panel

A Base Tecnológica

31

32

Fábrica Inteligente

Controle no PC integra-se perfeitamente nas redes de produção.

A convergência das tecnologias de TI e TA criam benefícios significativos através dos efeitos de sinergia.

Funcionalidade básica e a comunicação para o Indust rie 4.0

Camadas de conectividade em nosso moderno mundo da Automação Industrial

Vertical : SCADA / MES / ERP com PLC− Acesso igual aos perfis de dados entre os

dispositivos no chão de fábrica

Horizontal : PLC com PLC− Mesmo protocolo para troca de dados

E/S: PLC com Fieldbus− Mesmo acesso aos perfis de dados dos

dispositivos no chão de fábrica

Nuvem : PLC com Nuvem− Mesmo acesso para Data Logging

na Nuvem

Comunicação vertical e horizontal

ERP

MES

SCADA / HMI

PLCs

Chão de Fábrica

ERP

MES

SCADA / HMI

PLCs

Chão de Fábrica

OP

C-U

AO

PC

-UA

OPC-UAOPC-UA

OP

C-U

AO

PC

-UA

OP

C-U

AO

PC

-UA

NuvemNuvem

OP

C-U

AO

PC

-UA

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Máquinas novas Máquinas antigas

TwinCAT3IoT Product Family TwinCAT2

TwinCAT IoTData Agent

ADS

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/Sub

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/Sub

Pub

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Armazenamento

Connectivity(message broker)

Analítica Machine learning

Beckhoff – Cenários na Nuvem

EK9160New Machine Old Machine

TwinCAT3IoT Product Family TwinCAT2

TwinCAT IoTData Agent

ADS

Pub

/Sub

Pub

/Sub

Pub

/Sub

Storage

Connectivity(Message Broker)

Analytics Machine Learning

Beckhoff – Cenários na Nuvem

Acoplador IoT (EK9160)

� Sem necessidade do TwinCAT System Manager

� Configuração Automática de E/S

� Uso de website p/ configuração de comunicação

Automação baseada em PC no Retrofit de Máquinas

1. Hardware padrão, flexibilidade e altíssima capacidade computacional, tornam o PC o componente mais adequado no retrofit de máquinas

2. O software de automação TwinCAT pode implementar qualquer função de controle, o que significa uma automação eficiente em qualquer tipo de máquina (centros de usinagem, máquinas para plástico, máquinas para madeira, máquinas para embalagem, etc)

3. Funções de comunicação Vertical e Horizontal são implementadas de forma fácil e econômica numa plataforma PC o que torna essa solução a melhor para integração com TI (sistemas ERP, MÊS, etc)

4. Capacidade elevada de processamento aliada à facilidades intrínsecas de comunicação, tornam a Tecnologia de Controle no PC a mais indicada para integração de máquinas no conceito da Industrie 4.0

Beckhoff Automação Industrial LtdaRua Caminho do Pilar, 1362Vila Gilda – Santo AndréSão Paulo - SPBrasil

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Die Informationen in dieser Präsentation enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsabschluss ausdrücklich vereinbart werden.