Beneficios de las Tecnologías Embebidas en el Diseño Modular

Gordon Moore articuló su famosa Ley de Moore sobre el rendimiento computacional hace más de 50 años, y no es menos que una maravilla que la declaración haya resistido la prueba del tiempo. La industria de semiconductores continúa mejorando la potencia computacional en espacios más confinados a precios sorprendentemente más bajos, proporcionando a los consumidores una increíble cantidad de beneficios.

La Unidad de Reprocesamiento de Guantes Única (GURU) construida por Pentamaster, un proveedor de automatización en Malasia, es un caso de estudio perfecto para observar tales avances en tecnología. En dos de las siete estaciones de trabajo, el sistema GURU ha permitido a la empresa reducir a la mitad el número de PCs industriales que impulsan los módulos de visión artificial.

El primero de los módulos de visión artificial se usa para procesar datos de imagen de cuatro cámaras para que los guantes puedan posicionarse 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, revisando los guantes por defectos cosméticos. Las tres estaciones de trabajo restantes se usan para encontrar agujeros de aguja y empaquetar robóticamente los guantes que han pasado la inspección, triturando los que no.

Para mantenerse al día con las capacidades evolutivas de la tecnología de visión artificial, Pentamaster encontró necesario actualizar los procesadores en el sistema. Ejecutar algoritmos sofisticados en trozos de datos requería considerable potencia de procesamiento. Para ponerse a la par con estas eficiencias, Pentamaster reemplazó los procesadores primitivos en los módulos de visión con unos multinúcleo que tenían capacidades integradas de manejo de gráficos. Estos procesadores eran los Intel Core i5 de compuerta 3D tri-gate que podían manejar datos mucho más eficazmente. Además, estos procesadores estaban respaldados por tecnología de hyper-threading que les permitía usar núcleos virtuales para manejar dos tareas simultáneamente.

Estas mejoras trajeron grandes resultados y redujeron el ciclo de inspección a menos de 2 segundos, e incrementaron la tasa de inspección a 900 guantes por hora desde los 600 anteriores. La mayor potencia de procesamiento también permitió a Pentamaster desactivar dos módulos de visión ya que ya no eran necesarios, simplificando la administración y mantenimiento mientras ponía un freno al consumo de energía también.

Diagnóstico Remoto Embebido

El equipo de diseño de Pentamaster busca aún más mejoras que puedan hacer, como agregar más rutinas de prueba, y bastante recientemente, Tecnología de Gestión Activa que permitiría a la empresa gestionar, reparar y proteger su hardware remotamente.

Esta tecnología permitiría a operadores y técnicos acceder a los sistemas embebidos periféricos remotamente desde sus computadoras y solucionar problemas como los del firmware y a nivel raíz. AMT también permite a los usuarios instalar software a través de canales remotos, ocupándose automáticamente de los dolores de cabeza causados por parcheo regular y detección/eliminación de malware.

Un aspecto muy beneficioso de esta tecnología es que permite al técnico diagnosticar problemas remotamente incluso si el dispositivo de sistemas embebidos 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 tradicionalmente usado. Esto resulta útil en PCs industriales donde las aplicaciones SCADA deben ejecutarse. Las actualizaciones regulares relacionadas con seguridad y rendimiento son esenciales en un entorno industrial, algo que es posible centralmente usando esta tecnología.

Diseño Modular de Máquinas

El diagnóstico remoto y la consolidación de sistemas computacionales en industrias no es la única razón del éxito despiadado de la tecnología embebida en años recientes. Otra razón importante es la tendencia general entre los constructores de máquinas de llevar a cabo el proceso de diseño y ensamblaje de manera modular. Ensamblar productos usando productos preexistentes, comerciales, es más fácil comparado con construirlo desde cero. La complejidad de las máquinas está aumentando a un ritmo rápido, y ya no es factible para las empresas adaptar sus sistemas a medida.

Hoy, los clientes tienen varias demandas clave que ponen frente al integrador de sistemas:

• Más eficientes energéticamente
• Rendimiento más rápido
• Soporte de mantenimiento preventivo
• Comunicación con otras máquinas y sistemas de gestión de inventario

Las tecnologías embebidas pueden ayudar a los constructores a cumplir estas demandas proporcionando componentes modulares como inversores, sensores y variadores junto con HMIs inteligentes. Estos componentes son controlados y secuenciados a través de un PC industrial o un PLC, y dependen de una red ethernet que sirve como columna vertebral arquitectónica del sistema.

La integración también se ha estrechado bajo la bandera de las tecnologías embebidas. Un ejemplo importante es la integración de procesadores ARM de doble núcleo con FPGAs de Xilinx y Altera. Esto ha permitido a los proveedores de automatización construir variadores multi-eje altamente integrados a precios asequibles, lo que a su vez permite el control de varias máquinas de manera rentable y sincronizada.

No se Necesitan FPGAs

Los ASICs de función fija dedicados o FPGAs, que de otro modo se habrían usado para embeber los protocolos para vincular a redes industriales de baja latencia, han sido eliminados por el Subsistema de Comunicación Industrial (ICSS), puesto 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 expansión de E/S de baja latencia, siempre que esas características estén ausentes en el procesador anfitrión. Hoy, aceleradores de baja latencia on-chip han sido diseñados e implementados, reduciendo 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. Los proveedores a menudo encuentran difícil mantener los más altos niveles de estándares de comunicación mientras siguen un enfoque limitado por tiempo y costo. ICSS resuelve este problema poniendo una manta sobre varios protocolos y presentando un módulo unificado que puede ser pre-certificado.

Malabares con Sistemas Operativos

La integración de componentes inteligentes dentro de un sistema y la consolidación de potencia de procesamiento ha sido suplementada por la tecnología embebida de otra manera. Los sistemas operativos en tiempo real siguen el estándar IEC 61131 para PLCs para ejecutar lenguajes especializados de control de máquinas gráficos y textuales. El cumplimiento con IEC 61508 es necesario para asegurar estándares SIL 3.

La virtualización ha demostrado ser un cambio de juego y ha dado la vuelta 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 preocupaciones como latencia y fiabilidad. La adquisición y mantenimiento de múltiples máquinas para cada aplicación individual ya no es necesario, y ahora se puede utilizar el potencial completo de una sola máquina potente en lugar de ejecutar múltiples máquinas de manera subutilizada.

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