Integração da Computação na Borda com CLPs e PACs

A computação de borda abrange todo o conjunto de infraestrutura, ferramentas e processos que oferecem suporte ao gerenciamento de atividades de manipulação de dados usando fontes individuais de dados, como dispositivos de borda inteligentes na borda da rede, em vez de estarem presentes na infraestrutura centralizada.

Isso ajuda na consolidação de aplicações existentes de fabricantes de equipamentos, como software de monitoramento e controle, em uma única plataforma, ao mesmo tempo que permite que outras aplicações importantes operem na mesma plataforma. Isso facilita o desenvolvimento de máquinas e equipamentos habilitados para Internet das Coisas Industrial (IIoT), bem como a adição de aplicações futuras que suportam as necessidades de evolução da Indústria 4.0 e da Produção Inteligente dos clientes.

CLPs vs. PACs

Tanto os CLPs (controladores lógicos programáveis) quanto os PACs (controladores de automação programáveis) usam protocolos e redes como Ethernet, ControlNET, DeviceNET, e também se conectam a softwares e bancos de dados como OPC, SQL e outros. A distinção fundamental entre os dois está nas respectivas interfaces de programação, o que lhes permite servir a funções diferentes. Como os PACs são programados em C ou C ++, os dispositivos têm uma arquitetura aberta e um design modular. Os CLPs, por outro lado, têm uma execução programada simples. Como resultado, ele funciona com memória limitada e entradas e saídas discretas.

Conforme a tecnologia avança, a lacuna entre os dois parece estar diminuindo. No entanto, há uma diferença entre utilidade e desempenho. Devido à facilidade de programação oferecida pelos módulos do PAC, é fácil conectar ou desconectar componentes do PAC. Os CLPs, por outro lado, são sistemas baseados em fios/ligações e a adição de dispositivos requer cabeamento extra. Uma vez que pequenos footprints e terminações compactas são difíceis de conectar usando métodos tradicionais.

Tecnologia de Computação em Borda em PLCs e PACs

O Whitepaper A Indústria 4.0 – Computação na borda no ambiente industrial explica como a transição para uma infraestrutura de controle compatível com a borda ajudou nas mudanças nas arquiteturas de controle industrial, fornecedores e usuários contribuíram para um ambiente mais flexível e configurável. A tendência para arquiteturas orientadas a eventos em Tecnologia da Informação (TI) / Tecnologia Operacional (OT) oferece uma oportunidade única de conectar dados de chão de fábrica com soluções de gerenciamento inteligente baseadas em nuvem. A computação de borda serve como uma ponte entre os dois, ligando as mudanças no chão de fábrica ao planejamento de recursos empresariais e sistemas de gerenciamento destinados a automatizar as operações de negócios e fornecer insights de forma rápida e eficiente.

Em muitos casos, integrar o processamento de dados IoT e outras tarefas diretamente em um módulo destinado à automação industrial, como um controlador de automação programável, pode fazer mais sentido. Os PACs, que possuem processadores de alto desempenho, podem executar uma gama mais ampla de software do que os CLPs. Em contraste com a lógica ladder, os PACs agora fornecem linguagens de programação visual e em texto, permitindo manipulação e análise mais sofisticadas de dados em tempo real de sensores locais e remotos.

Alguns PACs têm uma arquitetura semelhante à de um CLP padrão. Também pode hospedar módulos de controle inteligentes, que permitem a instalação e operação simples de motores e outros equipamentos semelhantes para instruções de velocidade, parada e partida. Outro tipo de PAC surgiu nos últimos anos, combinando a capacidade de lidar com entrada/saída local com conectividade de rede e a programação de software de gateways inteligentes. Esses PACs são construídos em plataformas de hardware como Arduino, Raspberry Pi e computadores industriais com Linux. Como resultado, eles fornecem acesso a uma variedade de ferramentas de programação, como Node-RED e Python. A conectividade de rede moderna dos recursos da plataforma PAC permite a integração entre o ambiente crítico de segurança do PLC e o thin edge, bem como as funções analíticas normalmente executadas no thick edge e na nuvem.

Os controladores industriais da borda oferecem controles definidos por software com recursos de otimização aprimorados, ao mesmo tempo que atendem aos rigorosos requisitos de confiabilidade, segurança e proteção das aplicações industriais. Os controladores de borda são a escolha lógica para automação industrial e IIoT devido à sua combinação de tarefas de controle e processamento de borda. Gateways de borda, dispositivos de borda e os novos controladores de borda que mesclam CLP / PAC e processamento de borda em um único sistema são as principais formas de tecnologia de ponta industrial dentro da automação de máquinas. Os controladores de borda fornecem um salto de geração para sistemas de controle industrial baseados em CLP e PAC, fornecendo conexão segura entre controle determinístico em tempo real e aplicações não determinísticas que analisam e otimizam processos de negócios utilizando dados externos.

Escopo de comunicação de CLPs e PACs

CLPs básicos geralmente são projetos feitos em bare metal ou utilizam um sistema operacional proprietário muito limitado, uma vez que são dispositivos de controle especializados com um escopo funcional definido. Através do uso de um RTOS, os PACs obtiveram serviços funcionais e de comunicação mais sofisticados, mantendo um tempo de execução determinístico. Os CLPs eram anteriormente isolados ou comunicados por links seriais lentos e ineficientes. Os PACs incluíram uma melhor implementação de protocolo industrial e Ethernet para aumentar a conectividade e a interoperabilidade. Os controladores de borda fornecem esses benefícios, embora ainda possam funcionar em um ambiente cada vez mais conectado à TI.

Os CLPs empregavam principalmente lógica ladder proprietária e ferramentas rudimentares para o desenvolvimento de aplicações. Os PACs podem fornecer suporte para linguagens de programação convencionais IEC-61131-3, blocos de código de usuário personalizados e alguns recursos básicos para reutilização de código e programação orientada a objetos, incorporando idéias da grande indústria de software. Um controlador de borda bem projetado mantém o tempo de execução determinístico e, ao mesmo tempo, fornece um ambiente de computação para fazer análises, agregação de dados e outras funções sofisticadas.

Benefícios de usar um controlador de borda

Quando os usuários exigem apenas um conjunto de recursos PLC / PAC, um controlador de borda pode ser especificado para cumprir essa função. Aqueles que estão interessados ​​e talvez mais experientes tecnicamente, no entanto, devem procurar controladores de borda que tenham uma caixa de ferramentas nativa de recursos amigáveis ​​de TI, como Linux OS, um interpretador Python, soquetes seguros, um banco de dados integrado e compatibilidade com OPC Foundatione e OPC UA . É mais simples coordenar com segurança o sistema operacional determinístico e de uso geral em uma única plataforma de hardware do que instalar sistemas separados. O sistema operacional de uso geral tem acesso a uma gama mais ampla de fontes de informação, bem como a dados de alta fidelidade do sistema determinístico e dispositivos IIoT. Ele também tem a capacidade de fazer análises locais e execução de algoritmos sofisticados. Os resultados podem ser usados ​​para aconselhar o sistema determinístico sobre como funcionar de forma otimizada. Além disso, o sistema operacional de uso geral é adequado para converter dados brutos em informações pré-processadas que podem ser compartilhadas com segurança com sistemas de nível superior.

Este texto se concentra na integração de computação na borda em PLCs e PACs, para obter mais informações sobre computação na borda e suas diferentes formas, a necessidade de segurança ponta a ponta, consulte ‘Indústria 4.0 – Computação na borda no ambiente industrial’ .

Contato da Newark no Brasil

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* Texto originalmente publicado em: link.

A LATeRe tem por objetivo dar continuidade ao trabalho desenvolvido pela Farnell Newark no País, oferecendo aos seus clientes não somente a venda FOB mas tambem a local.

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