Soluciones de Código Abierto para la Automatización Industrial Moderna

AutomationDirect, Cumming, GA

Figura 1. Los PLC tradicionales y el diagrama de escalera clásico —como la familia Productivity de AutomationDirect usando programación de lógica de escalera clásica— siguen desempeñando un papel importante y han ganado muchas capacidades modernas, aunque su entorno de desarrollo sea dedicado. (Imagen: AutomationDirect)

De lo propietario a lo abierto

La automatización industrial se ha caracterizado tradicionalmente por tecnologías propietarias y soluciones específicas de proveedores. Sin embargo, las tendencias recientes se están desplazando hacia una mayor apertura tanto en hardware como en software, reflejando las necesidades cambiantes de usuarios finales, integradores de sistemas (SIs) y fabricantes de equipos originales (OEMs).

Evolución histórica

Inicialmente, la automatización industrial se basaba en sistemas cableados, como relés e interruptores. A medida que la automatización evolucionó, surgieron los controladores lógicos programables (PLCs), que usaban métodos de programación especializados, típicamente lógica de escalera. Estos PLCs y sus entornos de desarrollo integrados (IDEs) eran propietarios, lo que llevaba a dependencia del proveedor (vendor lock-in) (Figura 1). Los entornos de control y software estaban estrechamente controlados por los proveedores, lo que aseguraba fiabilidad, pero limitaba la flexibilidad e interoperabilidad.

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

Estándares IEC 61131

Introducidos a mediados de los años 90, el estándar IEC 61131 fue un paso significativo hacia la estandarización de lenguajes de programación industrial. Incluye diagrama de escalera (LD), diagrama de bloques de función (FBD), texto estructurado (ST) y diagrama de función secuencial (SFC). Aunque estos lenguajes proporcionan un marco común, no abordan completamente los problemas de portabilidad de código entre proveedores.

IDE CODESYS

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 agnóstico al hardware que soporta múltiples plataformas. Este entorno permite a los desarrolladores escribir código una vez e implementarlo en varios sistemas de hardware. Facilita la reutilización de código y reduce la curva de aprendizaje para los usuarios, aunque puede tener limitaciones para acceder a ciertas características 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, a aplicaciones industriales. Estos lenguajes, que son más familiares para las nuevas generaciones de ingenieros, sobresalen en el manejo de operaciones matemáticas complejas y tareas intensivas en datos. Aunque estos microcontroladores pueden no reemplazar completamente a los PLCs, ofrecen opciones adicionales para integrar con sistemas existentes y mejorar la conectividad de datos.

Equilibrio entre tradicional y abierto

Si bien el cambio hacia lenguajes y plataformas abiertas ofrece numerosos beneficios, incluyendo costes de licencia reducidos y mayor flexibilidad, los PLCs tradicionales con IDEs propietarios continúan usándose extensivamente para tareas de control en tiempo real donde la fiabilidad y el comportamiento determinista son primordiales.

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

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

A medida que las tecnologías de automatización industrial continúan avanzando, el equilibrio entre soluciones tradicionales y abiertas probablemente evolucionará. El énfasis estará en proporcionar plataformas versátiles que satisfagan necesidades variadas de usuarios, fomentando un entorno donde tanto sistemas heredados como modernos puedan coexistir y complementarse eficazmente.

Este artículo fue escrito por Tim Ensminger, Gestor de Producto, y Matthew Lappin, Gestor Técnico de Producto, ambos en AutomationDirect (Cumming, GA). Para más información, visite aquí.