Des de la introducció dels controladors lògics programables (PLC), una varietat de controladors d'automatització han migrat a aplicacions industrials, inclosos els controladors d'automatització programables (PAC) i els controladors industrials programables (EPIC) actuals. Els usuaris tenen més opcions en termes de cost, empremta, densitat d'entrada/sortida (I/O), compatibilitat de bus de camp, comunicacions, capacitats de programació i velocitat de processament, i la competència entre els principals proveïdors de controladors s'ha intensificat.
Per al mercat, la diversitat és sovint beneficiosa, però també pot ser frustrant per als enginyers i usuaris finals. L'elecció d'una plataforma de control concreta és una inversió-a llarg termini, amb despeses associades, com ara contractes de formació i suport. Els que prenen decisions volen obtenir el valor dels seus diners.
Però abans de donar suport al problema, val la pena fer una ullada a com està evolucionant la indústria. Quins són els impulsors de les diferents tendències de solucions de control? Com s'estan desenvolupant aquestes tendències actualment? Com poden els usuaris invertir en automatització en el futur per garantir l'èxit?
Patrons evolutius dels controladors industrials
Examinant els avenços en l'automatització i el control durant les últimes dècades, és clar veure com una sèrie d'iteracions tecnològiques específiques han impulsat el desenvolupament de noves funcions d'E/S i control.
Per exemple, quan es van desenvolupar els primers sistemes d'E/S, els dispositius de control i detecció de camp també es basaven en components electromagnètics i pneumàtics que estaven limitats per propietats físiques que comprometien la seva longevitat. Els components compactes de baixa tensió-, com ara els relés d'estat sòlid-, van impulsar la necessitat de més opcions perquè els usuaris integressin E/S directament als seus sistemes. Això va donar lloc a la primera E/S modular, al mateix temps que les empreses d'electrònica incorporaven la informàtica d'alta-tecnologia al corrent principal. L'electrònica sensible d'aquests sistemes necessitava E/S externa per interactuar amb el món real. Aquest va ser el primer bastidor d'E/S adreçable en sèrie, que era una alternativa a les E/S basades en bastidor-en els PLC.
El pas de dispositius d'E/S autònoms-dedicats a E/S modulars a E/S de bus exemplifica el concepte de reutilització en el control industrial. Les plataformes de control de-última generació incorporen circuits de processament d'E/S integrats. Els mòduls s'han ampliat d'1 canal d'E/S a 32 canals, fins ara tenir E/S integrada en PLC i altres dispositius monolítics. En alguns casos, amb una configuració adequada, cada canal d'E/S pot acceptar una varietat de tipus de senyal diferents.
Aquest model demostra com la innovació s'estén per tota una indústria: amb el temps, les innovacions individuals es fan modulars, funcionen amb altres tecnologies i després s'incorporen a aquestes tecnologies com a part d'un nou cicle d'innovació.
Per a PLC i PAC, aquest model ofereix controladors i mòduls d'E/S més petits. Com que les funcions del processador de programació i matemàtiques s'integren directament al tauler de control i altres dispositius com ara E/S, transmissors i passarel·les de xarxa, s'aconsegueix més potència de càlcul "per polzada quadrada". Amb el temps, el mateix patró es reflecteix en la migració de noves interfícies de comunicació incrustades i estàndards de protocol al controlador.
Interconvergència de diferents tecnologies
La tendència cap a la inter{0}}convergència s'entrellaça amb el cicle d'integració, i les innovacions tecnològiques de fora del mercat de control industrial s'estan convertint gradualment en controladors. Una ullada a la història de l'E/S del bus mostra com aquesta tendència ha portat al desenvolupament de noves funcions del controlador.
Des d'E/S de bus sèrie, busos d'E/S paral·lels ampliats i altres solucions que permetien als mini- i micro-ordinadors interactuar amb l'E/S. Això també va inspirar la idea de desenvolupar processadors de comunicació d'E/S autònoms-que separessin l'E/S de l'ordinador i permetessin que qualsevol ordinador amb un port de comunicació interaccionés amb ell.
A mesura que els mòduls i processadors d'E/S van millorar, els primers controladors híbrids també van poder proporcionar processament de senyal analògic, que en aquell moment només estava disponible en sistemes de control distribuït (DCS). Com que els programes de lògica d'escala (un llenguatge de programació PLC) no estaven pensats originalment per gestionar formats de dades analògics, això va provocar la creació de nous llenguatges de programació per a controladors híbrids.
Aleshores, les alternatives de baix cost-a l'ordinador IBM van començar a inundar el mercat. Com que l'ordinador és la funció de control principal del sistema híbrid, això planteja preocupacions sobre la fiabilitat. Va ser important per als venedors desenvolupar alternatives-millorades de la indústria que combinaven els components d'E/S, xarxes i programació de les solucions híbrides anteriors en un únic sistema, que es va conèixer com a sistema PAC. El PAC utilitzava el mateix processador que l'ordinador i podia proporcionar un conjunt de funcions que omplissin el buit entre el control discret de baix cost, PLC- i el nínxol de mercat de control de processos-d'alt cost, basat en DCS-.
Les innovacions a les empreses d'alta-tecnologia i al mercat d'ordinadors han obert oportunitats per al control industrial. Aquesta tendència comença a accelerar-se juntament amb la creixent convergència entre els camps de la tecnologia d'operacions (OT) i la tecnologia de la informació (TI). Un exemple és l'onada de solucions mòbils que ha sorgit en els últims anys. També es reflecteix en l'impuls del big data, l'anàlisi del núvol i el suport d'aprenentatge automàtic, tecnologies nascudes fora del sector de l'automatització industrial.
Controladors per al futur
A mesura que la tendència cap a una integració tecnològica cada cop més profunda, una major convergència entre les indústries i una major connectivitat entre dispositius i sistemes segueix evolucionant, què ens aportarà el controlador del futur?
Com haurien de triar els enginyers per assegurar-se que es mantinguin al dia de les tendències tecnològiques i que ajudin a maximitzar els beneficis per a les seves organitzacions? Aquí teniu 3 consells per ajudar les organitzacions de fabricació a triar la tecnologia de control adequada per assolir els seus objectius.
1. Centra't en el disseny, no en la funció
Entenent que la tecnologia seguirà millorant amb el pas del temps, integrant-se i integrant-se més estretament, cal prioritzar les inversions en sistemes de control que no es puguin canviar fàcilment o ràpidament. Els enginyers han de posar èmfasi en l'arquitectura del sistema de control en lloc d'algunes de les-funcions atractives del dia.
2. Busca innovacions externes
Si els enginyers dissenyen sistemes que evolucionin amb el temps i puguin seguir el ritme de la transformació digital, que al seu torn redueix el manteniment i la reelaboració, impressionarà els usuaris finals, que recordaran que la tecnologia que defineix el futur sol venir de fora del sector.
3. Mantingueu la ment oberta
Si bé la batalla per la quota de mercat en tecnologies patentades dificulta la innovació, donar suport als estàndards oberts obre infinites possibilitats per a tothom. La connectivitat és una de les mètriques objectiu de la indústria 4.0 i, a mesura que augmenta la connectivitat, els enginyers han d'invertir en tecnologies que puguin crear oportunitats perquè diferents sistemes funcionin junts.