Soluciones de código abierto para la automatización industrial moderna

AutomationDirect, Cumming, Georgia

Figura 1. Los PLC tradicionales y los de escalera clásicos, como la familia AutomationDirect Productivity que utiliza la programación de lógica de escalera clásica, siguen desempeñando un papel importante y han adquirido muchas capacidades modernas, aunque su entorno de desarrollo sea dedicado. (Imagen:Automatización Directa)

La automatización industrial se ha caracterizado tradicionalmente por tecnologías patentadas y soluciones específicas de proveedores. Sin embargo, las tendencias recientes están cambiando hacia una mayor apertura tanto en hardware como en software, lo que refleja las necesidades cambiantes de los usuarios finales, los integradores de sistemas (SI) y los fabricantes de equipos originales (OEM).

Inicialmente, la automatización industrial se basaba en sistemas cableados, como relés e interruptores. A medida que la automatización evolucionó, surgieron los controladores lógicos programables (PLC), que utilizaban métodos de programación especializados, normalmente lógica de escalera. Estos PLC y sus entornos de desarrollo integrados (IDE) eran propietarios, lo que llevó a la dependencia del proveedor (Figura 1). Los entornos de control y software estaban estrictamente controlados por los proveedores, lo que garantizaba la confiabilidad, pero limitaba la flexibilidad y la interoperabilidad.

Si bien este modelo funcionó bastante bien durante muchos años, el sector industrial se ha vuelto cada vez más complejo, con una mayor necesidad de personalización, manejo de datos y análisis. Esto ha impulsado una demanda de soluciones de programación más abiertas y flexibles. Las aplicaciones industriales ahora a menudo requieren procesamiento de datos avanzado e integración con sistemas modernos basados ​​en TI, por lo que las metodologías tradicionales a veces resultan inadecuadas. Ha habido varios avances que han conducido a una automatización más abierta:

Estándares IEC 61131:Introducido a mediados de la década de 1990, el estándar IEC 61131 fue un paso importante hacia la estandarización de los lenguajes de programación industrial. Incluye diagrama de escalera (LD), diagrama de bloques de funciones (FBD), texto estructurado (ST) y diagrama de funciones secuenciales (SFC). Si bien estos lenguajes proporcionan un marco común, no abordan completamente los problemas de portabilidad del código entre proveedores.

CODESYS IDE:Para abordar la necesidad de portabilidad y mejorar la facilidad de uso, se desarrolló CODESYS. CODESYS se basa en IEC 61131-3 y ofrece un IDE independiente del hardware que admite múltiples plataformas. Este entorno permite a los desarrolladores escribir código una vez e implementarlo en varios sistemas de hardware. Facilita la reutilización del código y reduce la curva de aprendizaje para los usuarios, aunque puede tener limitaciones para acceder a ciertas funciones específicas del hardware.

Microcontroladores abiertos:la llegada de plataformas de microcontroladores como Arduino y Raspberry Pi ha introducido lenguajes de programación modernos, como C++ y CircuitPython, en las aplicaciones industriales. Estos lenguajes, que son más familiares para las nuevas generaciones de ingenieros, destacan en el manejo de operaciones matemáticas complejas y tareas con uso intensivo de datos. Aunque es posible que estos microcontroladores no reemplacen por completo a los PLC, ofrecen opciones adicionales para integrarse con sistemas existentes y mejorar la conectividad de datos.

Si bien el cambio hacia lenguajes y plataformas abiertos ofrece numerosos beneficios, incluidos costos de licencia reducidos y mayor flexibilidad, los PLC tradicionales con IDE propietarios continúan utilizándose ampliamente para tareas de control en tiempo real donde la confiabilidad y el comportamiento determinista son primordiales.

Figura 2. AutomationDirect ofrece muchas opciones de automatización, incluidos PLC tradicionales, un PLC compatible con CODESYS y la familia ProductivityOpen, que aprovecha los procesadores compatibles con Arduino para que los usuarios puedan programar sus aplicaciones de automatización utilizando lenguajes más modernos, como C++ y CircuitPython. (Imagen:Automatización Directa)

El panorama de la automatización industrial es cada vez más diverso. Algunas aplicaciones se benefician de las sólidas capacidades de los PLC, mientras que otras aprovechan tecnologías modernas y abiertas para un procesamiento e integración de mayor nivel. En muchos casos, se utiliza un enfoque híbrido, combinando PLC tradicionales para funciones de control centrales con plataformas abiertas para procesamiento y análisis de datos (Figura 2).

A medida que las tecnologías de automatización industrial sigan avanzando, es probable que evolucione el equilibrio entre las soluciones tradicionales y abiertas. El énfasis estará en proporcionar plataformas versátiles que satisfagan las diversas necesidades de los usuarios, fomentando un entorno donde los sistemas heredados y modernos puedan coexistir y complementarse entre sí de manera efectiva.

Este artículo fue escrito por Tim Ensminger, gerente de producto y Matthew Lappin, gerente técnico de producto, ambos en AutomationDirect (Cumming, GA). Para obtener más información, visita aquí  .