A descentralização na automação industrial é um pré-requisito essencial para os sistemas de automação em rede nas fábricas inteligentes. Ao detalhar os elementos descentralizados de máquinas, este artigo explica como essa descentralização do processamento de dados digitais, em conjunto com o design de plantas modulares, oferece uma maior flexibilidade e reduz significativamente o time-to-market de máquinas e produtos finais.

Além disso, o artigo apresenta critérios de decisão para a descentralização de uma instalação e oferece uma visão abrangente de soluções de hardware e software para a implementação de máquinas e construções modulares distribuídas.

Rede em vez de pirâmide vertical

Quando se tratava de estruturar processos de produção industrial cada vez mais complexos, a pirâmide clássica de automação forneceu orientações úteis durante muitos anos. Embora não tenha havido sempre um consenso relativamente aos termos e ao nível de detalhe, todos os modelos comparáveis têm algo em comum: a estrutura hierárquica de níveis individuais e separados.

O nível estratégico ou administrativo da empresa está no topo, enquanto o nível de campo, ou em publicações mais recentes, produtos e processos de produção, descreve o nível mais baixo da pirâmide. Sistemas como ERP, MES, SCADA e SPS, juntamente com as suas funções, localizam-se nesses níveis. A estrutura baseia-se no hardware, a função de cada sistema está vinculada ao hardware e a comunicação ocorre de nível para nível.

Ativos em rede

Os especialistas têm observado a dissolução da pirâmide clássica de automação. Eles referem-se, em particular, à capacidade funcional de nós de sistema individuais e às relações de comunicação entre os níveis. Se, por exemplo, um módulo Fieldbus comparar diretamente informações com um registo de dados no sistema ERP sem as processar num controlador, ultrapassa a sequência convencional de níveis. Da mesma forma, o modelo rígido da pirâmide também não se adequa bem a descrever a posição e a função de um módulo de I/O que realiza funções de controlo simples de forma autónoma. A comunicação bidirecional entre um sensor e a cloud seria um terceiro caso de estudo que sugere a alteração das relações e a diminuição das fronteiras entre os níveis.

Atualmente, ativos descentralizados e interligados a nível de sistema, como máquinas ou componentes, complementam a estrutura hierárquica com os seus níveis lógicos. Nós de automação, em áreas relacionadas com produtos, desempenham tarefas que anteriormente ocorriam no sistema de controlo de produção e transmitem dados pré-processados (edge analytics) para o backbone. Está, assim, a surgir uma nova fronteira entre a edge e a cloud.

Ativos em rede

Os especialistas têm observado a dissolução da pirâmide clássica de automação. Eles referem-se, em particular, à capacidade funcional de nós de sistema individuais e às relações de comunicação entre os níveis. Se, por exemplo, um módulo Fieldbus comparar diretamente informações com um registo de dados no sistema ERP sem as processar num controlador, ultrapassa a sequência convencional de níveis. Da mesma forma, o modelo rígido da pirâmide também não se adequa bem a descrever a posição e a função de um módulo de I/O que realiza funções de controlo simples de forma autónoma. A comunicação bidirecional entre um sensor e a cloud seria um terceiro caso de estudo que sugere a alteração das relações e a diminuição das fronteiras entre os níveis.

Atualmente, ativos descentralizados e interligados a nível de sistema, como máquinas ou componentes, complementam a estrutura hierárquica com os seus níveis lógicos. Nós de automação, em áreas relacionadas com produtos, desempenham tarefas que anteriormente ocorriam no sistema de controlo de produção e transmitem dados pré-processados (edge analytics) para o backbone. Está, assim, a surgir uma nova fronteira entre a edge e a cloud.

Centralizado ou descentralizado?

Ao comparar a pirâmide clássica de automação com uma arquitetura de rede flexível, encontramos dois extremos: o conceito de automação centralizada e o sistema de controlo descentralizado. O conceito de automação centralizada concentra o controlo, monitorização e avaliação no sistema de controlo, distribuindo as subtarefas de acordo com a hierarquia. Por sua vez, no sistema de controlo descentralizado, a inteligência distribui-se pela rede e as unidades funcionais tomam decisões independentes ao nível de campo.

No entanto, estas descrições são modelos, pois a complexidade dos processos numa instalação exige frequentemente soluções híbridas. Sempre que possível, certos processos seguem um conceito descentralizado, mas permanecem sob monitorização central. Da mesma forma, algumas operações lógicas complexas requerem capacidades de controlo centralizado, enquanto outras tarefas dentro do sistema são completamente autónomas.

A escolha entre uma estrutura de automação centralizada ou descentralizada não depende de convicções pessoais, mas sim dos requisitos específicos ou dos benefícios diretos para a aplicação em questão.

Bresimar Automação, S.A.
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