Soluções de código aberto para automação industrial moderna

AutomationDirect, Cumming, GA
Figura 1. CLPs tradicionais e ladder clássico — como a família AutomationDirect Productivity que usa programação lógica ladder clássica — ainda desempenham um papel importante e ganharam muitos recursos modernos, embora seu ambiente de desenvolvimento seja dedicado. (Imagem:AutomationDirect)
A automação industrial tem sido tradicionalmente caracterizada por tecnologias proprietárias e soluções específicas de fornecedores. No entanto, as tendências recentes estão a mudar no sentido de uma maior abertura tanto em hardware como em software, reflectindo a evolução das necessidades dos utilizadores finais, integradores de sistemas (SI) e fabricantes de equipamento original (OEM).

Inicialmente, a automação industrial dependia de sistemas conectados, como relés e interruptores. À medida que a automação evoluiu, surgiram controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), que usavam métodos de programação especializados, normalmente lógica ladder. Esses CLPs e seus ambientes de desenvolvimento integrados (IDEs) eram proprietários, levando à dependência do fornecedor (Figura 1). Os ambientes de controle e software eram rigorosamente controlados pelos fornecedores, o que garantia confiabilidade, mas limitava a flexibilidade e a interoperabilidade.

Embora este modelo tenha funcionado bem durante muitos anos, o setor industrial tornou-se cada vez mais complexo, com uma maior necessidade de personalização, tratamento de dados e análise. Isto impulsionou uma demanda por soluções de programação mais abertas e flexíveis. As aplicações industriais exigem agora frequentemente processamento avançado de dados e integração com sistemas modernos baseados em TI, pelo que as metodologias tradicionais são por vezes inadequadas. Houve vários desenvolvimentos que levaram a uma automação mais aberta:

Padrões IEC 61131:Introduzido em meados da década de 1990, o padrão IEC 61131 foi um passo significativo na padronização de linguagens de programação industrial. Inclui diagrama ladder (LD), diagrama de blocos de funções (FBD), texto estruturado (ST) e gráfico de funções sequenciais (SFC). Embora essas linguagens forneçam uma estrutura comum, elas não abordam totalmente os problemas de portabilidade de código entre fornecedores.

CODESYS IDE:Para atender à necessidade de portabilidade e melhorar a facilidade de uso, o CODESYS foi desenvolvido. CODESYS é baseado em IEC 61131-3 e oferece um IDE independente de hardware que suporta múltiplas plataformas. Este ambiente permite que os desenvolvedores escrevam código uma vez e o implantem em vários sistemas de hardware. Facilita a reutilização de código e reduz a curva de aprendizado dos usuários, embora possa ter limitações no acesso a certos recursos específicos de hardware.

Microcontroladores abertos:O advento de plataformas de microcontroladores como Arduino e Raspberry Pi introduziu linguagens de programação modernas, como C++ e CircuitPython, para aplicações industriais. Essas linguagens, que são mais familiares às novas gerações de engenheiros, são excelentes no tratamento de operações matemáticas complexas e tarefas com uso intensivo de dados. Embora esses microcontroladores possam não substituir totalmente os CLPs, eles oferecem opções adicionais para integração com sistemas existentes e aprimoramento da conectividade de dados.

Embora a mudança para linguagens e plataformas abertas ofereça inúmeros benefícios, incluindo custos de licenciamento reduzidos e maior flexibilidade, os PLCs tradicionais com IDEs proprietários continuam a ser usados extensivamente para tarefas de controle em tempo real onde a confiabilidade e o comportamento determinístico são fundamentais.
Figura 2. AutomationDirect oferece muitas opções de automação, incluindo CLPs tradicionais, um CLP compatível com CODESYS e a família ProductivityOpen, que utiliza processadores compatíveis com Arduino para que os usuários possam programar seus aplicativos de automação usando linguagens mais modernas, como C++ e CircuitPython. (Imagem:AutomationDirect)
O cenário da automação industrial é cada vez mais diversificado. Algumas aplicações beneficiam-se das capacidades robustas dos PLCs, enquanto outras aproveitam tecnologias modernas e abertas para processamento e integração de alto nível. Em muitos casos, é utilizada uma abordagem híbrida, combinando PLCs tradicionais para funções centrais de controle com plataformas abertas para processamento e análise de dados (Figura 2).

À medida que as tecnologias de automação industrial continuam a avançar, o equilíbrio entre soluções tradicionais e abertas provavelmente evoluirá. A ênfase estará no fornecimento de plataformas versáteis que atendam às diversas necessidades dos usuários, promovendo um ambiente onde os sistemas legados e modernos possam coexistir e se complementar de forma eficaz.

Este artigo foi escrito por Tim Ensminger, gerente de produto e Matthew Lappin, gerente técnico de produto, ambos da AutomationDirect (Cumming, GA). Para mais informações, acesse aqui  .