Descubra cómo los módulos SECO SMARC y Clea OS ayudan a los equipos de automatización industrial a escalar la computación en el edge incrustada, simplificar el desarrollo y extender la gestión del ciclo de vida.
La maquinaria industrial automatizada y los sistemas de control industrial personalizados son inversiones a largo plazo para empresas en sectores altamente mecanizados como la manufactura, la logística y la energía. Al mismo tiempo, sus requisitos informáticos continúan evolucionando a medida que los OEMs añaden interfaces hombre-máquina (HMI) más avanzadas, procesamiento local, características de seguridad funcional y conectividad remota. El desafío clave es escalar estas capacidades con el tiempo mientras se preserva la mayor parte posible de la arquitectura de máquina validada.
Para satisfacer estas demandas, los desarrolladores de nuevos sistemas industriales se benefician tanto de un enfoque simplificado para la integración de hardware informático como de un marco de software consistente a lo largo de las generaciones de productos. Esto no solo permite actualizaciones de diseño más fáciles durante ciclos de vida de producto extendidos, sino que también mejora drásticamente la escalabilidad, la gestión del ciclo de vida y la continuidad operativa al estandarizar cómo los equipos abordan la computación embebida en el borde industrial.
Por qué los rediseños constantes no son escalables para aplicaciones industriales
Tradicionalmente, los sistemas industriales colocan procesadores en diseños monolíticos donde los componentes de hardware y software están estrechamente acoplados. Si bien este enfoque tiene sus ventajas, como una trazabilidad más fácil y una mayor personalización, los rediseños a menudo requieren extensas pruebas y validaciones. Cambiar el procesador principal para mejorar el rendimiento del dispositivo o resolver problemas de la cadena de suministro puede resultar en largos retrasos para la preparación del mercado, creando problemas de escalabilidad al intentar mantenerse por delante de los competidores.
Aún así, muchos elementos específicos de la máquina, como estructuras mecánicas, ensamblajes de brazos robóticos, esquemas de E/S validados e interfaces específicas de la aplicación, pueden permanecer relativamente estables a medida que evolucionan los requisitos informáticos. Por lo tanto, se puede reducir la sobrecarga de ingeniería al pasar a arquitecturas de diseño modulares donde los recursos informáticos están aislados de las partes específicas de la aplicación de los sistemas, y pueden ser fácilmente reemplazados con menos interrupciones a medida que evolucionan las condiciones del mercado y del negocio.
Un enfoque probado para el diseño modular es el uso de sistemas en módulos (SOMs), plataformas de computación embebida que albergan procesamiento, memoria y otros recursos informáticos esenciales dentro de una placa compacta y autónoma. Los SOMs se montan luego en portadores personalizados que proporcionan la base de hardware sobre la cual se construyen las máquinas industriales y los sistemas de control. Al reutilizar placas portadoras a través de múltiples generaciones de máquinas y familias de productos similares, los ingenieros pueden simplificar en gran medida el redesarrollo al minimizar la interrupción de las arquitecturas validadas.
El diseño basado en SOM también puede aprovechar los módulos de computadora comerciales disponibles (COMs) y los marcos de software para estandarizar y escalar el desarrollo. Además, los estándares abiertos de COM ofrecen interoperabilidad entre soluciones del mismo tipo, mitigando el bloqueo de proveedores para una fuente confiable a largo plazo, una gestión del ciclo de vida más fácil y un mayor mantenimiento del sistema en comparación con los rediseños monolíticos.
SMARC como una solución a largo plazo para avanzar en las expectativas
Los sistemas de automatización industrial y los controladores requieren plataformas informáticas robustas con una amplia gama de E/S para soportar desde matrices de motores y actuadores hasta cámaras, micrófonos, pantallas y conexiones a otras máquinas. Smart Mobility Architecture (SMARC) es un estándar abierto de COM que se adapta bien a estos requisitos, con beneficios adicionales para diseños industriales de larga duración:
- Una conexión robusta de borde COM-a-portador MXM3 proporciona una operación confiable en entornos propensos a vibraciones, ahorrando espacio vertical mientras facilita los reemplazos de COM.
- Sobres de potencia estandarizados y estrechos y típicamente bajo diseño térmico de potencia (TDP) reducen las posibilidades de modificaciones importantes de potencia o térmicas al rediseñar sistemas existentes para diferentes COMs SMARC.
- Opciones de huella compacta de 50 x 82 mm facilitan la instalación y las adaptaciones para sistemas con restricciones de espacio como interfaces hombre-máquina (HMI) todo en uno y controladores lógicos programables (PLC).
Como uno de los miembros fundadores de SGET (Grupo de Estandarización para Tecnologías Embebidas), la organización que supervisa el estándar SMARC, SECO proporciona una fuente confiable para que los ingenieros comiencen con SMARC. Las ofertas de SECO incluyen el SOM-SMARC-ASL y el SOM-SMARC-TWL, que se basan en procesadores Intel Atom® x7000RE (nombre en clave: Amston Lake) y procesadores Core™ i3 y N Series (nombre en clave: Twin Lake) respectivamente.
Para los diseñadores de sistemas industriales, la elección de la plataforma de procesador debe estar alineada con la carga de trabajo objetivo y las condiciones operativas. SOM-SMARC-ASL soporta Intel Time Coordinated Computing (TCC), que ayuda a reducir la latencia y mejorar el comportamiento determinista para cargas de trabajo time-sensitive típicas de líneas de fabricación y packaging. SOM-SMARC-TWL, por el contrario, permite un mayor rendimiento burst para cargas de trabajo de media processing más complejas, por ejemplo la inspección mediante machine vision. Ambos módulos están diseñados para soportar una operación fiable a largo plazo con RAM soldada, mientras que el soporte IBECC ayuda a mejorar la integridad de los datos y la fiabilidad de la memoria cuando está disponible. Para condiciones operativas más exigentes, SOM-SMARC-ASL ofrece soporte para temperatura industrial de -40 °C a +85 °C, mientras que SOM-SMARC-TWL está posicionado para deployments en rango de temperatura comercial de 0 °C a +60 °C.
Aunque las plataformas de procesador difieren entre los módulos SMARC de SECO, es el propio estándar el que define las interfaces disponibles. Dependiendo de la configuración del módulo seleccionado y del diseño de la carrier, esto puede incluir conectividad USB, serie, audio, cámara y display para soportar casos de uso como la inspección automatizada y HMI avanzadas para controladores.
La conectividad Ethernet en las plataformas SMARC de SECO depende de la configuración del módulo seleccionado y de la implementación de la carrier, soportando la integración en sistemas industriales y edge-networked. Para aplicaciones que requieren comunicación determinista y de baja latencia, SOM-SMARC-ASL soporta Time Sensitive Networking (TSN), ayudando a habilitar una coordinación fiable entre controladores, sensores y dispositivos edge conectados.
Al escalar el desarrollo desde el prototipado hasta el deployment, DEV-KIT-SMARC de SECO proporciona una carrier board COTS que permite una rápida interfaz de los módulos SMARC con I/O industriales legacy y modernos a través de conexiones físicas serie y USB. Además de agilizar las pruebas con superficies de control validadas o sistemas de cámara, por ejemplo, esta carrier también puede reutilizarse con diferentes módulos SMARC sin rediseño. Esto convierte a DEV-KIT-SMARC en una demostración práctica de los beneficios del diseño basado en SOM para ciclos de vida de producto largos.
Completar el ecosistema de deployment industrial
Junto con sus productos hardware, SECO ofrece un ecosistema de software completo. Diseñado específicamente para dispositivos embebidos industriales, Clea OS es un sistema operativo seguro y production-ready que permite imágenes Linux personalizadas y modulares gracias a su arquitectura basada en Yocto. Clea OS cuenta además con el soporte de los módulos Clea Astarte y Clea Edgehog para la orquestación de datos y la gestión de flotas, respectivamente.
Al proporcionar un framework completo para la integración edge-to-cloud, SECO simplifica el mantenimiento de flotas para los OEM industriales. Por ejemplo, la adquisición de datos de telemetría soporta predictive maintenance a escala para prevenir paradas de máquina no planificadas. Del mismo modo, los sistemas centralizados de actualización over-the-air (OTA) aceleran las mejoras de rendimiento y el security patching en un gran número de dispositivos, para mantener la continuidad operativa y el cumplimiento normativo a lo largo de ciclos de vida de deployment prolongados.
Dado que el framework de software Clea de SECO es compatible con muchas plataformas de computación embebida —no solo SMARC—, los desarrolladores pueden reutilizar código para diferentes familias de producto. Para los fabricantes, la estandarización entre hardware y software simplifica los esfuerzos de integración de edge computing para equipos de automatización y control industrial de nueva generación. Al elegir a SECO como socio tecnológico a largo plazo, los equipos de diseño industrial pueden avanzar hacia un desarrollo más rápido y escalable que favorece el éxito de los deployments a largo plazo.
Para consultar la gama completa de módulos SMARC de SECO, visite seco.com y descubra cómo este estándar COM abierto puede aportar valor a los diseños industriales.