Ventajas de las tecnologías integradas para el diseño modular

Gordon Moore articuló su famosa Ley de Moore en torno al rendimiento informático hace más de 50 años, y no es menos que una maravilla que la declaración haya superado la prueba del tiempo. La industria de los semiconductores continúa mejorando el poder de cómputo en espacios más reducidos a precios sorprendentemente más bajos, brindando a los consumidores una cantidad increíble de beneficios.

La unidad de reprocesamiento única de guantes (GURU) construida por Pentamaster , un proveedor de automatización en Malasia es un caso de estudio perfecto para observar estos avances tecnológicos. En dos de las siete estaciones de trabajo, el sistema GURU ha permitido a la empresa reducir a la mitad el número de PC industriales que controlan los módulos de visión artificial.

El primero de los módulos de visión artificial se utiliza para procesar datos de imagen de cuatro cámaras para que los guantes puedan colocarse correctamente en la estación de carga automática. Después de la descontaminación química y térmica, el segundo módulo de visión artificial recibe datos de cuatro cámaras, verificando los guantes en busca de defectos estéticos. Las tres estaciones de trabajo restantes se utilizan para encontrar orificios y empaquetado robótico guantes que han pasado la inspección, triturando los que no lo han hecho.

Para mantenerse al día con las capacidades en evolución de la tecnología de visión artificial, Pentamaster consideró necesario actualizar los procesadores del sistema. La ejecución de algoritmos sofisticados en fragmentos de datos requería una potencia de procesamiento considerable. Para estar a la par con estas eficiencias, Pentamaster reemplazó los procesadores primitivos en los módulos de visión con procesadores multinúcleo que tenían capacidades integradas de manejo de gráficos. Estos procesadores eran los Core i5 3D tri-gate de Intel que podían manejar datos de manera mucho más efectiva. Además, estos procesadores estaban respaldados por tecnología de hiperprocesamiento que les permitía usar núcleos virtuales para manejar dos tareas simultáneamente.

Estas mejoras dieron excelentes resultados y redujeron el ciclo de inspección a menos de 2 segundos y aumentó la tasa de inspección a 900 guantes por hora desde los 600 anteriores. La mayor potencia de procesamiento también permitió a Pentamaster desmantelar dos módulos de visión porque ya no eran necesarios, simplificando la administración y el mantenimiento mientras se controlaba la energía. el consumo también.

Diagnóstico remoto integrado

El equipo de diseño de Pentamaster está buscando aún más mejoras que puedan hacer, como agregar más rutinas de prueba y, recientemente, la tecnología de administración activa que permitiría a la empresa administrar, reparar y proteger su hardware de forma remota.

Esta tecnología permitiría a los operadores y técnicos acceder a los sistemas integrados periféricos de forma remota desde sus computadoras y problemas remotos, como aquellos con el firmware y en el nivel raíz. AMT también permite a los usuarios instalar software a través de canales remotos, solucionando automáticamente los dolores de cabeza causados ​​por parches regulares y detección/eliminación de malware.

Un aspecto muy beneficioso de esta tecnología es que permite al técnico diagnosticar problemas de forma remota incluso si el dispositivo del sistema integrado está apagado. Esto es posible ya que AMT funciona por debajo de la capa del sistema operativo, algo que lo diferencia del software de gestión remota utilizado tradicionalmente. Esto es útil en PC industriales donde se deben ejecutar aplicaciones SCADA. Las actualizaciones periódicas relacionadas con problemas de seguridad y rendimiento son esenciales en un entorno industrial, algo que es posible de forma centralizada utilizando esta tecnología.

Diseño de máquinas modulares

El diagnóstico remoto y la consolidación de los sistemas informáticos en las industrias no es la única razón del éxito despiadado de la tecnología integrada en los últimos años. Otra razón importante es la tendencia general entre los fabricantes de máquinas de llevar a cabo el proceso de diseño y montaje de forma modular. Ensamblar productos utilizando productos preexistentes y listos para usar es más fácil en comparación con construirlos desde cero. La complejidad de las máquinas está aumentando a un ritmo acelerado y ya no es factible que las empresas construyan sus sistemas a la medida.

Hoy en día, los clientes tienen varias demandas clave que le plantean al integrador de sistemas:

• Más eficiencia energética
• Rendimiento más rápido
• Admite mantenimiento preventivo
• Comunicación con otra maquinaria y sistemas de gestión de inventario

Las tecnologías integradas pueden ayudar a los constructores a satisfacer estas demandas al proporcionar componentes modulares como inversores, sensores y variadores junto con HMI inteligentes. Estos componentes se controlan y secuencian a través de una PC industrial o un PLC, y se basan en una red ethernet que actúa como la columna vertebral de la arquitectura del sistema.

La integración también se ha reforzado bajo la bandera de las tecnologías integradas. Un ejemplo importante es la integración de procesadores ARM de doble núcleo con FGPA de Xilinx y Altera. Esto ha permitido a los proveedores de automatización construir unidades multieje altamente integradas a precios asequibles, lo que a su vez permite que el control de varias máquinas se realice de manera rentable y sincronizada.

No se necesitan FPGA

Los ASIC o FPGA dedicados de función fija, que de otro modo se habrían utilizado para integrar los protocolos para vincular redes industriales de baja latencia, han sido eliminados por el Subsistema de comunicación industrial (ICSS), instalado por Texas Instruments en su familia Sitara. de procesadores ARM Cortex-A.

El emparejamiento de FPGA con procesadores de propósito general ha sido una práctica común para la implementación de protocolos de comunicación o la expansión de E/S de baja latencia, siempre que esas características no estén presentes en el procesador principal. En la actualidad, se han diseñado e implementado aceleradores de baja latencia en el chip, lo que reduce el costo y la complejidad del sistema y el tiempo de desarrollo.

La presencia de ICSS también aporta modularidad a la implementación de protocolos de comunicación. A los proveedores a menudo les resulta difícil mantener los niveles más altos de estándares de comunicación mientras siguen un enfoque de tiempo y costo limitado. ICSS resuelve este problema poniendo una manta sobre varios protocolos y presentando un módulo unificado que se puede precertificar.

Sistemas operativos malabares

La integración de componentes inteligentes dentro de un sistema y la consolidación de la potencia de procesamiento se ha complementado con tecnología integrada de otra manera. Los sistemas operativos en tiempo real siguen el estándar IEC 61131 para PLC para ejecutar lenguajes de control de máquinas gráficos y textuales especializados. El cumplimiento de IEC 61508 es necesario para garantizar los estándares SIL 3.

La virtualización ha demostrado ser un cambio de juego y ha puesto patas arriba a toda la industria. Ahora es posible ejecutar múltiples instancias de múltiples sistemas operativos en una sola máquina. Los proveedores están desarrollando rápidamente esquemas para abordar problemas como la latencia y la confiabilidad. Ya no es necesaria la adquisición y el mantenimiento de varias máquinas para cada aplicación individual, y ahora se puede utilizar todo el potencial de una única máquina potente en lugar de ejecutar varias máquinas de manera infrautilizada.

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