Vantagens Tecnologias incorporadas para projeto modular

Gordon Moore articulou sua famosa Lei de Moore em torno do desempenho da computação há mais de 50 anos, e não é menos que uma maravilha que a afirmação tenha resistido ao teste do tempo. A indústria de semicondutores continua a aumentar o poder de computação em espaços mais confinados a preços surpreendentemente mais baixos, proporcionando aos consumidores um número incrível de benefícios.

A Glove Unique Reprocessing Unit (GURU) construída pela Pentamaster , um fornecedor de automação na Malásia é um estudo de caso perfeito para observar esses avanços na tecnologia. Em duas das sete estações de trabalho, o sistema GURU permitiu à empresa reduzir pela metade o número de PCs industriais que controlam os módulos de visão de máquina.

O primeiro dos módulos de visão de máquina é usado para processar dados de imagem de quatro câmeras para que as luvas possam ser posicionadas corretamente na estação de carregamento automático. Após a descontaminação química e térmica, o segundo módulo de visão de máquina recebe dados de quatro câmeras, verificando as luvas quanto a defeitos cosméticos. As três estações de trabalho restantes são usadas para encontrar pinholes e empacotar roboticamente luvas que passaram na inspeção, triturando as que não passaram.

Para acompanhar as capacidades em evolução da tecnologia de visão de máquina, a Pentamaster achou necessário atualizar os processadores do sistema. A execução de algoritmos sofisticados em blocos de dados exigia um poder de processamento considerável. Para se equiparar a essas eficiências, a Pentamaster substituiu os processadores primitivos nos módulos de visão por processadores multicore que tinham recursos integrados de manipulação de gráficos. Esses processadores eram os 3D tri-gate Core i5 da Intel, capazes de lidar com dados com muito mais eficiência. Além disso, esses processadores eram apoiados pela tecnologia hyper-threading que lhes permitia usar núcleos virtuais para lidar com duas tarefas simultaneamente.

Essas melhorias trouxeram ótimos resultados e reduziram o ciclo de inspeção para menos de 2 segundos e aumentou a taxa de inspeção para 900 luvas por hora em relação às 600 anteriores. O maior poder de processamento também permitiu que a Pentamaster desativasse dois módulos de visão, pois eles não eram mais necessários, simplificando a administração e manutenção enquanto verificava a energia consumo também.

Diagnóstico remoto incorporado

A equipe de design da Pentamaster está procurando ainda mais melhorias que possam fazer, como adicionar mais rotinas de teste e, recentemente, a Tecnologia de Gerenciamento Ativo que permitiria à empresa gerenciar, reparar e proteger remotamente seu hardware.

Essa tecnologia permitiria que operadores e técnicos acessassem remotamente os sistemas incorporados remotos de seus computadores e problemas remotos, como aqueles com o firmware e no nível da raiz. A AMT também permite que os usuários instalem software por meio de canais remotos, cuidando automaticamente das dores de cabeça causadas por patches regulares e detecção/remoção de malware.

Um aspecto muito benéfico dessa tecnologia é que ela permite que o técnico diagnostique problemas remotamente mesmo se o dispositivo de sistemas embarcados estiver desligado. Isso é possível porque o AMT funciona abaixo da camada do sistema operacional, algo que o diferencia do software de gerenciamento remoto tradicionalmente usado. Isso é útil em PCs industriais onde os aplicativos SCADA precisam ser executados. Atualizações regulares relacionadas a problemas de segurança e desempenho são essenciais em um ambiente industrial, algo que é possível centralmente usando essa tecnologia.

Projeto de máquina modular

O diagnóstico remoto e a consolidação de sistemas de computação nas indústrias não são a única razão para o sucesso implacável da tecnologia embarcada nos últimos anos. Outra razão importante é a tendência geral entre os fabricantes de máquinas de realizar o processo de projeto e montagem de forma modular. A montagem de produtos usando produtos pré-existentes e prontos para uso é mais fácil em comparação com a construção do zero. A complexidade das máquinas está aumentando rapidamente e não é mais viável para as empresas construir seus sistemas sob medida.

Hoje, os clientes têm várias demandas importantes que colocam na frente do integrador de sistemas:

• Mais eficiência energética
• Processo mais rápido
• Suporte para manutenção preventiva
• Comunicação com outras máquinas e sistemas de gerenciamento de estoque

As tecnologias incorporadas podem ajudar os construtores a atender a essas demandas, fornecendo componentes modulares, como inversores, sensores e drives, juntamente com IHMs inteligentes. Esses componentes são controlados e sequenciados por meio de um PC industrial ou PLC e contam com uma rede ethernet que serve como backbone arquitetônico do sistema.

A integração também se fortaleceu sob a bandeira das tecnologias incorporadas. Um exemplo importante é a integração de processadores ARM dual-core com FGPAs da Xilinx &Altera. Isso permitiu que os fornecedores de automação construíssem drives multieixos altamente integrados a preços acessíveis, o que, por sua vez, permite que o controle de várias máquinas ocorra de maneira econômica e sincronizada.

Não são necessários FPGAs

Os ASICs ou FPGAs dedicados e de função fixa, que de outra forma seriam usados ​​para incorporar os protocolos para conexão a redes industriais de baixa latência, foram eliminados pelo Industrial Communication Sub-System (ICSS), colocado pela Texas Instruments em sua família Sitara dos processadores ARM Cortex-A.

O emparelhamento de FPGA com processadores de uso geral tem sido uma prática comum para implementação de protocolos de comunicação ou expansão de E/S de baixa latência, sempre que esses recursos estiverem ausentes no processador host. Hoje, aceleradores de baixa latência no chip foram projetados e implementados, reduzindo o custo e a complexidade do sistema e o tempo de desenvolvimento.

A presença do ICSS também traz modularidade à implementação de protocolos de comunicação. Os fornecedores muitas vezes acham difícil manter os mais altos níveis de padrões de comunicação enquanto seguem uma abordagem com restrição de tempo e custo. O ICSS resolve este problema colocando um cobertor sobre vários protocolos e apresentando um módulo unificado que pode ser pré-certificado.

Malabarismo com sistemas operacionais

A integração de componentes inteligentes dentro de um sistema e a consolidação do poder de processamento foram complementadas pela tecnologia embarcada de outra maneira. Os sistemas operacionais em tempo real seguem o padrão IEC 61131 para CLPs para execução de linguagens de controle de máquina gráficas e textuais especializadas. A conformidade com a IEC 61508 é necessária para garantir os padrões SIL 3.

A virtualização provou ser um divisor de águas e virou toda a indústria de cabeça para baixo. Agora é possível executar várias instâncias de vários sistemas operacionais em uma única máquina. Os fornecedores estão desenvolvendo rapidamente esquemas para resolver problemas como latência e confiabilidade. A aquisição e manutenção de várias máquinas para cada aplicação não é mais necessária, e agora é possível utilizar todo o potencial de uma única máquina poderosa em vez de executar várias máquinas de maneira subutilizada.

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