Desde la introducción de los controladores lógicos programables (PLCS), varios controladores de automatización han migrado a aplicaciones industriales, incluidos los controladores de automatización programables (PAC) y los controladores industriales programables Edge (EPIC) actuales. Los consumidores tienen más opciones en términos de costo, espacio, densidad de entrada/salida (E/S), compatibilidad de bus de campo, comunicación, capacidades de programación y velocidad de procesamiento, y la competencia entre los principales proveedores de controladores se está intensificando.
La diversidad suele ser buena para el mercado, pero también puede ser frustrante para los ingenieros y los usuarios finales. Elegir una plataforma de control es una inversión a largo plazo que conlleva costos asociados, como capacitación y contratos de soporte. Los formuladores de políticas quieren obtener una buena relación calidad-precio.
Pero antes de avalar el tema, veamos cómo ha crecido la industria. ¿Cuál es la fuerza impulsora detrás del desarrollo de diferentes soluciones de control? ¿Cómo se desarrollan estas tendencias ahora? ¿Cómo pueden los usuarios invertir en automatización para garantizar el éxito en el futuro?
Patrones de evolución de los controladores industriales
Al observar los avances en automatización en las últimas décadas, queda claro cómo las iteraciones de tecnologías específicas han impulsado el desarrollo de nuevas capacidades de control y E/S.
Por ejemplo, durante el desarrollo del primer sistema de E/S, los equipos de detección y control de campo también dependían de componentes electromagnéticos y neumáticos, que estaban limitados por las propiedades físicas y su vida útil se veía comprometida. Los componentes compactos de bajo voltaje, como los relés de estado sólido, están impulsando a los usuarios a demandar más opciones para integrar E/S directamente en sus sistemas. Esto condujo a la aparición de las primeras E/S modulares, al mismo tiempo que las empresas de electrónica incorporaban la informática de alta tecnología a la corriente principal. La electrónica sensible de estos sistemas requiere E/S externa para interactuar con el mundo real. Este fue el primer bastidor de E/S direccionable en serie, una alternativa a las E/S basadas en bastidor en PLCS.
Desde dispositivos de E/S independientes y dedicados hasta E/S modulares y luego E/S de bus, todos representan el concepto de reutilización en el control industrial. Las plataformas de control de última generación incorporan circuitos de procesamiento de E/S integrados. El módulo se expandió de 1 canal de E/S a 32 canales, y ahora las E/S están integradas en PLC y otros dispositivos monoméricos. En algunos casos, con la configuración adecuada, cada canal de E/S puede aceptar una variedad de tipos de señales diferentes.
Este modelo demuestra cómo la innovación se propaga en una industria: las innovaciones individuales se vuelven modulares con el tiempo, colaboran con otras tecnologías y luego se integran en esas tecnologías como parte de un nuevo ciclo de innovación.
Para PLC y PAC, este modo proporciona controladores y módulos de E/S más pequeños. Como las funciones del procesador matemático y de programación se integran directamente en la placa de control y otros dispositivos (como E/S, transmisores y puertas de enlace de red), se logra más potencia informática "por pulgada cuadrada". Con el tiempo, el mismo patrón se refleja en la migración de nuevas interfaces de comunicación integradas y estándares de protocolo a los controladores.
La convergencia de diferentes tecnologías.
La tendencia de la integración mutua y el ciclo de integración entrelazados, el mercado de control industrial fuera de la innovación técnica, también gradualmente en el controlador. La historia de las E/S de bus muestra cómo esta tendencia ha llevado al desarrollo de nuevas capacidades de controlador.
A partir de E/S de bus serie, hay buses de E/S paralelos y otras soluciones que permiten que las minicomputadoras y las microcomputadoras interactúen con las E/S. Esto también inspiró la idea de desarrollar un procesador de comunicación de E/S independiente que separe la E/S de la computadora, permitiendo que cualquier computadora con un puerto de comunicación interactúe con ella.
A medida que los módulos y procesadores de E/S mejoraron, los primeros controladores híbridos también proporcionaron capacidades de procesamiento de señales analógicas que entonces solo estaban disponibles en los sistemas de control distribuido (DCS). Dado que los programas de lógica de escalera, un lenguaje de programación de PLC, originalmente no estaban destinados a manejar formatos de datos analógicos, se han creado nuevos lenguajes de programación para controladores híbridos.
Luego, las alternativas de bajo costo a la PC de IBM comenzaron a inundar el mercado. Dado que la PC es la función de control principal en los sistemas híbridos, surgen problemas de confiabilidad. Fue significativo que los proveedores desarrollaran una alternativa mejorada en la industria que integraba los componentes de E/S, redes y programación de la solución híbrida anterior en un solo sistema, que se convirtió en el sistema PAC. Los Pacs usan los mismos procesadores que PCS y pueden proporcionar un conjunto de funciones que llena un nicho entre el control discreto basado en PLC de bajo costo y el control de procesos basado en DCS de alto costo.
La innovación en las empresas de alta tecnología y el mercado de las computadoras personales ha brindado oportunidades para el desarrollo del control industrial. Esta tendencia se está acelerando a medida que los campos de la tecnología operativa (TO) y la tecnología de la información (TI) se integran cada vez más. Tomemos, por ejemplo, la ola de soluciones móviles que ha surgido en los últimos años. También se refleja en el impulso de big data, análisis en la nube y soporte de aprendizaje automático, tecnologías nacidas fuera del campo de la automatización industrial.
Controladores orientados al futuro
A medida que continúa la integración tecnológica más profunda, una mayor convergencia entre industrias y la tendencia hacia una mayor conectividad entre dispositivos y sistemas, ¿qué nos traerán los controladores del futuro?
¿Cómo deben elegir los ingenieros para asegurarse de estar en sintonía con la tecnología y ayudar a la organización a aprovecharla al máximo? Las siguientes tres sugerencias ayudarán a los fabricantes a elegir la tecnología de control adecuada para lograr sus objetivos.
1. Céntrese en el diseño, no en la funcionalidad
Comprender que la tecnología seguirá mejorando y se integrará y se incrustará más estrechamente con el tiempo hace necesario priorizar las inversiones en sistemas de control que no se pueden cambiar fácil o rápidamente. Los ingenieros deben centrarse en la arquitectura del sistema de control, en lugar de las características llamativas del día.
2. Busca la innovación externa
Si los ingenieros diseñan sistemas que evolucionan con el tiempo para seguir el ritmo de la transformación digital y reducir el mantenimiento y la repetición del trabajo, eso impresionará a los usuarios finales, quienes recordarán que las tecnologías que determinan el futuro a menudo provienen de fuera de la industria.
3 Mantén una mente abierta
La batalla por la cuota de mercado en tecnologías propietarias sofoca la innovación, mientras que el apoyo a estándares abiertos abre posibilidades ilimitadas para todos. La conectividad es una de las métricas objetivo para Industry 4.0 y, a medida que aumenta la conectividad, los ingenieros deben invertir en tecnologías que puedan crear oportunidades para que diferentes sistemas trabajen juntos.