Controladores industriales: pasado, presente y futuro
Desde el advenimiento de los controladores lógicos programables (PLC), varios controladores de automatización han migrado a aplicaciones industriales, incluidos los controladores de automatización programables (PAC) y los controladores industriales programables de borde (EPC) de hoy en día. Aumento de la competencia entre los principales proveedores de controladores, ya que los usuarios tienen más opciones en términos de costo, huella, densidad de entrada / salida (E / S), compatibilidad con bus de campo, comunicaciones, capacidades de programación y velocidad de procesamiento.
Para el mercado, la diversidad a menudo es beneficiosa, pero también puede ser frustrante para los ingenieros y los usuarios finales. La elección de una plataforma de control es una inversión a largo plazo con costos asociados, como contratos de capacitación y soporte. Los formuladores de políticas quieren obtener el valor de su dinero por el dinero que invierten.
Pero antes de expresar su apoyo al tema, echemos un vistazo a cómo se está desarrollando la industria. ¿Cuál es la fuerza impulsora detrás de la tendencia de desarrollo de diferentes soluciones de control? ¿Cómo funcionan estas tendencias ahora? ¿Cómo invertirán los usuarios en automatización en el futuro para garantizar el éxito?
Modo de evolución de los controladores industriales
Estudiar el progreso en el campo de la automatización y el control en las últimas décadas puede ver claramente cómo algunas iteraciones de tecnologías específicas están impulsando el desarrollo de nuevas funciones de E/ S y control.
Por ejemplo, cuando se desarrollaron los primeros sistemas de E/S, los equipos de control y detección de campo también se basaban en componentes electromagnéticos y neumáticos que estaban limitados por propiedades físicas que afectaban su vida útil. Los componentes compactos de bajo voltaje, como los relés de estado sólido, están impulsando a los usuarios a exigir más opciones para integrar E/S directamente en sus sistemas. Esto llevó a la aparición de la primera E/S modular y, al mismo tiempo, las empresas de electrónica llevaron la informática de alta tecnología a la corriente principal. La electrónica sensible en estos sistemas requiere E/S externas para interactuar con el mundo real. Este es el primer rack de E/S direccionable en serie, que es una alternativa a la E/S basada en rack en PLC.
Desde dispositivos de E/S dedicados e independientes hasta E/S modulares y E/S de bus, todos reflejan el concepto de multiplexación en el control industrial. Las plataformas de control de próxima generación incorporan circuitos de procesamiento de E/S integrados. Los módulos se han expandido de 1 canal de E/S a 32 canales, y ahora tienen E/S integradas en PLC y otros dispositivos individuales. En algunos casos, con la configuración adecuada, cada canal de E/S puede aceptar una variedad de tipos de señal diferentes.
Este modelo muestra cómo la innovación se extiende por toda la industria: con el tiempo, las innovaciones individuales se vuelven modulares, se asocian con otras tecnologías y luego se integran en esas tecnologías, convirtiéndose en parte de un nuevo ciclo de innovación.
Para PLC y PAC, este modo proporciona controladores y módulos de E/S más pequeños. Se logra una mayor potencia de cálculo "por pulgada cuadrada" a medida que las funciones del procesador matemático y de programación se integran directamente en las placas de control y otros dispositivos como E/S, transmisores y puertas de enlace de red. Con el tiempo, el mismo patrón se refleja en la migración de nuevos estándares de interfaz de comunicación y protocolo integrados a los controladores.
Fusión de diferentes tecnologías
La tendencia de la integración mutua está entrelazada con el ciclo de integración, y la innovación tecnológica fuera del mercado de control industrial ha entrado gradualmente en el controlador. Mirando la historia de la E/S de bus, puede ver cómo esta tendencia ha llevado al desarrollo de nuevas funciones de controlador.
Desde la E/S de bus serie, existen buses de E/S paralelos y otras soluciones que permiten que los mini y microordenadores interactúen con E/S. Esto también inspiró la idea de desarrollar un procesador de comunicaciones de E/S independiente, que separa la E/S de la computadora, permitiendo que cualquier computadora con un puerto de comunicaciones interactúe con ella.
A medida que los módulos y procesadores de E/S mejoraron, los primeros controladores híbridos también proporcionaron capacidades de procesamiento de señal analógica que solo estaban disponibles en los sistemas de control distribuido (DCS) en ese momento. Dado que el propósito original de los programas de lógica de escalera (un lenguaje de programación PLC) no era manejar formatos de datos analógicos, esto llevó a la creación de un nuevo lenguaje de programación para controladores híbridos.
Entonces, las alternativas de bajo costo al IBM PC comenzaron a inundar el mercado. Dado que el PC es la función de control principal del sistema híbrido, han surgido problemas de confiabilidad. Era importante para el proveedor desarrollar una alternativa reforzada por la industria que combinara los componentes de E/S, redes y programación de soluciones híbridas anteriores en un solo sistema que más tarde se convertiría en un sistema PAC. Un PAC utiliza el mismo procesador que un PC y puede proporcionar un conjunto de características 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.
Las innovaciones en las empresas de alta tecnología y el mercado de computadoras personales han traído oportunidades para el desarrollo del control industrial. Esta tendencia está comenzando a acelerarse con la creciente convergencia de los dominios de tecnología operativa (OT) y tecnología de la información (TI). Tomemos, por ejemplo, la ola de soluciones móviles que ha surgido en los últimos años. También se refleja en el impulso para admitir big data, análisis en la nube y aprendizaje automático, tecnologías nacidas fuera del ámbito de la automatización industrial.
Controladores preparados para el futuro
A medida que continúa la tendencia hacia una integración tecnológica más profunda, una mayor convergencia entre industrias y una mayor conectividad entre dispositivos y sistemas, ¿qué nos traerán los controladores del futuro?
¿Cómo se deben seleccionar los ingenieros para garantizar que puedan mantenerse al día con las tendencias tecnológicas y ayudar a las empresas a sacar el máximo provecho de su dinero? Las siguientes 3 sugerencias pueden ayudar a los fabricantes a elegir la tecnología de control adecuada para lograr sus objetivos.
1 Centrarse en el diseño en lugar de la función
Sabiendo que la tecnología mejorará con el tiempo y se integrará más estrechamente, es necesario priorizar las inversiones en sistemas de control que no pueden cambiar fácil o rápidamente. Los ingenieros deben enfatizar la arquitectura del sistema de control, no algunas de las características llamativas de hoy en día.
2 Busca la innovación externa
Si los ingenieros diseñan sistemas que pueden evolucionar con el tiempo para mantenerse al día con la transformación digital, reduciendo el mantenimiento y el retrabajo, puede impresionar a los usuarios finales, que recordarán que la tecnología que determina el futuro a menudo proviene de fuera de la industria.
3. Mantén una mente abierta
La batalla por la cuota de mercado de la tecnología patentada dificulta la innovación, mientras que el apoyo a los estándares abiertos abre posibilidades para todos. La conectividad es una de las métricas objetivo de la Industria 4.0, y a medida que aumenta la conectividad, los ingenieros deben invertir en tecnologías que creen oportunidades para que los sistemas dispares trabajen juntos.