Controladores Industriais: Passado, Presente e Futuro
Desde o advento dos controladores lógicos programáveis (CLPs), vários controladores de automação migraram para aplicações industriais, incluindo controladores de automação programáveis (PACs) e controladores industriais programáveis de borda atuais (EPICs). Aumento da concorrência entre os principais fornecedores de controladores, pois os usuários têm mais opções em termos de custo, área de cobertura, densidade de entrada/saída (E/S), compatibilidade de fieldbus, comunicações, recursos de programação e velocidade de processamento.
Para o mercado, a diversidade geralmente é benéfica, mas também pode ser frustrante para engenheiros e usuários finais. Escolher uma plataforma de controle é um investimento de longo prazo com custos associados, como treinamento e contratos de suporte. Os formuladores de políticas querem que seu dinheiro valha pelo dinheiro que investem.
Mas antes de expressar apoio à questão, vamos dar uma olhada em como a indústria está se desenvolvendo. Qual é a força motriz por trás da tendência de desenvolvimento de diferentes soluções de controle? Como essas tendências funcionam agora? Como os usuários investirão em automação no futuro para garantir o sucesso?
Modo Evolução de Controladores Industriais
Estudar o progresso no campo de automação e controle nas últimas décadas pode ver claramente como algumas iterações de tecnologias específicas estão impulsionando o desenvolvimento de novas funções de E/S e controle.
Por exemplo, quando os primeiros sistemas de E/S foram desenvolvidos, os equipamentos de controle e detecção de campo também contavam com componentes eletromagnéticos e pneumáticos que eram limitados por propriedades físicas que afetavam sua vida útil. Componentes compactos de baixa tensão, como relés de estado sólido, estão levando os usuários a exigir mais opções para integrar E/S diretamente em seus sistemas. Isso levou ao surgimento da primeira E/S modular e, ao mesmo tempo, as empresas de eletrônicos trouxeram a computação de alta tecnologia para o mainstream. A eletrônica sensível nesses sistemas requer E/S externa para interagir com o mundo real. Este é o primeiro rack de E/S endereçável serialmente, que é uma alternativa para E/S baseada em rack em CLPs.
De dispositivos de E/S dedicados e independentes a E/S modulares e E/S de barramento, todos refletem o conceito de multiplexação no controle industrial. As plataformas de controle de última geração incorporam circuitos de processamento de E/S incorporados. Os módulos foram expandidos de 1 canal de E/S para 32 canais e agora possuem E/S integradas em CLPs e outros dispositivos únicos. Em alguns casos, com a configuração adequada, cada canal de E/S pode aceitar uma variedade de tipos de sinais diferentes.
Esse modelo mostra como a inovação se espalha por todo o setor: com o tempo, as inovações individuais tornam-se modulares, em parceria com outras tecnologias e, em seguida, incorporadas a essas tecnologias, tornando-se parte de um novo ciclo de inovação.
Para PLCs e PACs, este modo fornece controladores e módulos de E/S menores. Maior poder de computação é alcançado "por polegada quadrada", pois as funções do processador matemático e de programação são integradas diretamente nas placas de controle e outros dispositivos, como E/S, transmissores e gateways de rede. Ao longo do tempo, o mesmo padrão é refletido na migração da nova interface de comunicação incorporada e padrões de protocolo para controladores.
Fusão de diferentes tecnologias
A tendência de integração mútua está entrelaçada com o ciclo de integração, e a inovação tecnológica fora do mercado de controle industrial entrou gradualmente no controlador. Observando a história do bus I/O, você pode ver como essa tendência levou ao desenvolvimento de novas funções do controlador.
A partir de E/S de barramento serial, existem barramentos de E/S paralelos e outras soluções que permitem que mini e microcomputadores interajam com E/S. Isso também inspirou a ideia de desenvolver um processador de comunicação de E/S autônomo, que separa a E/S do computador, permitindo que qualquer computador com uma porta de comunicação interaja com ele.
À medida que os módulos e processadores de E/S foram aprimorados, os primeiros controladores híbridos também forneceram recursos de processamento de sinal analógico que estavam disponíveis apenas em sistemas de controle distribuído (DCS) na época. Como o propósito original dos programas de lógica ladder (uma linguagem de programação PLC) não era lidar com formatos de dados analógicos, isso levou à criação de uma nova linguagem de programação para controladores híbridos.
Então, alternativas de baixo custo para o IBM PC começaram a inundar o mercado. Como o PC é a principal função de controle do sistema híbrido, surgiram preocupações de confiabilidade. Foi significativo para o fornecedor desenvolver uma alternativa reforçada pela indústria que combinasse os componentes de E/S, rede e programação de soluções híbridas anteriores em um único sistema que mais tarde se tornaria um sistema PAC. Um PAC usa o mesmo processador que um PC e pode fornecer um conjunto de recursos que preenche um nicho entre controle discreto baseado em CLP de baixo custo e controle de processo baseado em DCS de alto custo.
As inovações nas empresas de alta tecnologia e no mercado de computadores pessoais trouxeram oportunidades para o desenvolvimento do controle industrial. Essa tendência está começando a se acelerar com a crescente convergência dos domínios de tecnologia operacional (TO) e tecnologia da informação (TI). Tomemos, por exemplo, a onda de soluções móveis que surgiu nos últimos anos. Também se reflete no esforço para dar suporte a big data, análise de nuvem e aprendizado de máquina, tecnologias nascidas fora do domínio da automação industrial.
Controladores à prova de futuro
À medida que a tendência de integração de tecnologia mais profunda, maior convergência entre indústrias e maior conectividade entre dispositivos e sistemas continua, o que os controladores do futuro nos trarão?
Como os engenheiros devem ser selecionados para garantir que possam acompanhar as tendências tecnológicas e ajudar as empresas a obter o melhor retorno possível? As 3 sugestões a seguir podem ajudar os fabricantes a escolher a tecnologia de controle certa para atingir seus objetivos.
1 Concentre-se no design e não na função
Sabendo que a tecnologia melhorará com o tempo e se tornará mais integrada e incorporada, é necessário priorizar os investimentos em sistemas de controle que não podem mudar com facilidade ou rapidez. Os engenheiros precisam enfatizar a arquitetura do sistema de controle, não alguns dos recursos atraentes de hoje.
2 Procure inovação externa
Se os engenheiros projetam sistemas que podem evoluir ao longo do tempo para acompanhar a transformação digital, reduzindo a manutenção e o retrabalho, isso pode impressionar os usuários finais, que se lembrarão de que a tecnologia que determina o futuro geralmente vem de fora do setor.
3. Mantenha a mente aberta
A batalha pela participação no mercado de tecnologia proprietária dificulta a inovação, enquanto o suporte a padrões abertos abre possibilidades para todos. A conectividade é uma das métricas-alvo da Indústria 4.0 e, à medida que a conectividade aumenta, os engenheiros precisam investir em tecnologias que criem oportunidades para que sistemas distintos trabalhem juntos.