Desde la introducción de los controladores lógicos programables (PLC), una variedad de controladores de automatización han migrado a aplicaciones industriales, incluidos los controladores de automatización programables (PAC) y los controladores industriales programables de vanguardia (EPIC) actuales. Los usuarios tienen más opciones en términos de costo, tamaño, densidad de entrada/salida (E/S), compatibilidad de bus de campo, comunicaciones, capacidades de programación y velocidad de procesamiento, y la competencia entre los principales proveedores de controladores se ha intensificado.
Para el mercado, la diversidad suele ser beneficiosa, pero también puede resultar frustrante para los ingenieros y los usuarios finales. Elegir una plataforma de control particular es una inversión-a largo plazo, con gastos asociados, como capacitación y contratos de soporte. Quienes toman las decisiones quieren obtener el valor de su dinero.
Pero antes de expresar nuestro apoyo al tema, vale la pena echar un vistazo a cómo está evolucionando la industria. ¿Cuáles son las fuerzas impulsoras detrás de las diferentes tendencias en soluciones de control? ¿Cómo se están desarrollando estas tendencias actualmente? ¿Cómo pueden los usuarios invertir en automatización en el futuro para garantizar el éxito?
Patrones evolutivos de controladores industriales
Al examinar los avances en automatización y control durante las últimas décadas, queda claro cómo una serie de iteraciones tecnológicas específicas han impulsado el desarrollo de nuevas funciones de control y E/S.
Por ejemplo, cuando se desarrollaron los primeros sistemas de E/S, los dispositivos de detección y control de campo también dependían de componentes electromagnéticos y neumáticos que estaban limitados por propiedades físicas que comprometerían su longevidad. Los componentes compactos y de bajo-voltaje, como los relés-de estado sólido, generaron la necesidad de más opciones para que los usuarios integraran E/S directamente en sus sistemas. Esto llevó a la primera E/S modular, al mismo tiempo que las empresas de electrónica incorporaban la informática de alta-tecnología a la corriente principal. La electrónica sensible de estos sistemas requería E/S externas para interactuar con el mundo real. Este fue el primer bastidor de E/S direccionable en serie, que era una alternativa a las E/S basadas en bastidor-en los PLC.
El paso de dispositivos de E/S independientes y dedicados-a E/S modulares y E/S de bus ejemplifica el concepto de reutilización en el control industrial. Las plataformas de control de próxima-generación incorporan circuitos de procesamiento de E/S integrados. Los módulos se han ampliado de 1 canal de E/S a 32 canales, y ahora tienen E/S integradas en PLC y otros dispositivos monolíticos. 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 por toda una industria: con el tiempo, las innovaciones individuales se vuelven modulares, funcionan con otras tecnologías y luego se integran en esas tecnologías como parte de un nuevo ciclo de innovación.
Para PLC y PAC, este modelo proporciona controladores y módulos de E/S más pequeños. Debido a que las funciones del procesador de programación y matemáticas están integradas directamente en el tablero de control y otros dispositivos como E/S, transmisores y puertas de enlace de red, se obtiene más potencia de cálculo "por pulgada cuadrada". Con el tiempo, el mismo patrón se refleja en la migración de nuevas interfaces de comunicación integradas y estándares de protocolo al controlador.
Interconvergencia de diferentes tecnologías
La tendencia hacia la inter{0}}convergencia está entrelazada con el ciclo de integración, y las innovaciones tecnológicas ajenas al mercado del control industrial se están abriendo camino gradualmente en los controladores. Una mirada a la historia de las E/S de bus muestra cómo esta tendencia ha llevado al desarrollo de nuevas funciones de controlador.
Desde E/S de bus serie, buses de E/S paralelos extendidos y otras soluciones que permitieron que mini{0}} y micro-computadoras interactuaran con las E/S. Esto también inspiró la idea de desarrollar-procesadores de comunicación de E/S independientes que separaran las E/S de la computadora y permitieran que cualquier computadora con un puerto de comunicación interactuara con ella.
A medida que mejoraron los módulos y procesadores de E/S, los primeros controladores híbridos también pudieron proporcionar procesamiento de señales analógicas, que en ese momento solo estaba disponible en sistemas de control distribuido (DCS). Dado que los programas de lógica de escalera (un lenguaje de programación de PLC) no estaban destinados originalmente a manejar formatos de datos analógicos, esto llevó a la creación de nuevos lenguajes de programación para controladores híbridos.
Luego, las alternativas-de bajo costo a las PC IBM comenzaron a inundar el mercado. Dado que la PC es la función de control principal del sistema híbrido, esto genera preocupaciones sobre la confiabilidad. Era importante para los proveedores desarrollar-alternativas mejoradas en la industria que combinaran los componentes de E/S, redes y programación de las soluciones híbridas anteriores en un solo sistema, que se conoció como el sistema PAC. El PAC usaba el mismo procesador que la PC y podía proporcionar un conjunto de funciones que llenaba la brecha entre el control discreto de bajo-costo basado en PLC- y el nicho de mercado de control de procesos basado en DCS-de alto costo-.
Las innovaciones en las empresas de alta-tecnología y en el mercado de las PC han abierto oportunidades para el control industrial. Esta tendencia está comenzando a acelerarse junto con la creciente convergencia entre los campos de tecnología de operaciones (OT) y tecnología de la información (IT). Un ejemplo es la ola de soluciones móviles que ha surgido en los últimos años. También se refleja en el impulso al big data, el análisis de la nube y el apoyo al aprendizaje automático, tecnologías nacidas fuera del sector de la automatización industrial.
Controladores para el futuro
A medida que continúa evolucionando la tendencia hacia una integración tecnológica cada vez más profunda, una mayor convergencia entre industrias y una mayor conectividad entre dispositivos y sistemas, ¿qué nos traerá el controlador del futuro?
¿Cómo deberían los ingenieros tomar decisiones para asegurarse de mantenerse al tanto de las tendencias tecnológicas y ayudar a maximizar los beneficios para sus organizaciones? A continuación se ofrecen tres consejos para ayudar a las organizaciones de fabricación a elegir la tecnología de control adecuada para lograr sus objetivos.
1. Céntrese en el diseño, no en la función
Al comprender que la tecnología seguirá mejorando con el tiempo, volviéndose cada vez más integrada e integrada, es necesario priorizar las inversiones en sistemas de control que no se pueden cambiar fácil o rápidamente. Los ingenieros deben enfatizar la arquitectura del sistema de control en lugar de algunas de las características-llamativas del momento.
2. Busque innovaciones externas
Si los ingenieros diseñan sistemas que evolucionan con el tiempo y pueden seguir el ritmo de la transformación digital, lo que a su vez reduce el mantenimiento y el retrabajo, impresionará a los usuarios finales, quienes recordarán que la tecnología que define el futuro generalmente proviene de fuera de la industria.
3. Mantén la mente abierta
Si bien la batalla por la participación de mercado en tecnologías patentadas obstaculiza la innovación, el apoyo a estándares abiertos abre infinitas 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 puedan crear oportunidades para que diferentes sistemas trabajen juntos.