Controlando o Futuro: 7 Tendências em Sistemas de Controle Industrial

Sistemas de controle industrial (ICS) são a espinha dorsal da indústria moderna, desempenhando um papel crucial na operação e gestão de muitos processos. Por meio de uma combinação de software e hardware, esses sistemas monitoram e regulam máquinas, linhas de produção e outras atividades críticas. À medida que avançamos para a era da Indústria 4.0, fica cada vez mais evidente o quanto dependemos dos avanços em componentes eletrônicos para aprimorar e modernizar esses sistemas de controle industrial.

Na paisagem tecnológica que evolui rapidamente de hoje, tanto a natureza dos sistemas de controle industrial quanto seus componentes integrantes estão constantemente avançando. Isso sublinha a importância para os engenheiros eletrônicos permanecerem informados sobre as últimas tendências, tecnologias e inovações de componentes.

Neste artigo, destacaremos cinco tipos predominantes de sistemas de controle e seus componentes chave, e então mergulharemos em sete tendências que estão moldando o mundo do controle industrial. Ao entender e aproveitar esses sistemas e tendências, os engenheiros podem otimizar seus projetos, resultando em soluções mais inovadoras e eficientes.

Tipos de Sistemas de Controle Industrial

Sistemas de controle industrial vêm em uma variedade de formatos especializados, cada um adaptado para atender necessidades específicas dentro da vasta extensão das operações industriais. Um dos pilares deste domínio é o Controlador Lógico Programável (PLC). Os PLCs são computadores robustos explicitamente projetados para ambientes industriais, desempenhando um papel instrumental no controle de uma miríade de processos de fabricação. Integral à sua função estão microprocessadores que lidam com o processamento de dados, sistemas de E/S modulares que permitem configurações flexíveis, módulos Ethernet garantindo conectividade contínua, e memória não volátil que garante a retenção de dados.

Então, há os Sistemas de Controle e Aquisição de Dados (SCADA). Esses sistemas se destacam em cenários que exigem supervisão e gestão de processos vastos, particularmente em setores como tratamento de água e distribuição de energia. Sua eficiência é alimentada por módulos de aquisição de dados, chips de comunicação sem fio que facilitam a transferência remota de dados, e displays HMI sensíveis ao toque que melhoram a interatividade do usuário e o feedback.

Outro tipo crítico de sistema no panorama de controle industrial é o Sistema de Controle Distribuído (DCS). Projetado para atender a processos dentro de áreas ou instalações distintas, os DCSs encontram seu nicho especialmente em processos de fabricação contínua. Sua capacidade é impulsionada por processadores de alta velocidade, módulos de comunicação redundantes, e a integração de chips de IA que permitem tarefas analíticas sofisticadas.

Uma ponte entre operadores humanos e maquinários complexos, Interfaces Homem-Máquina (HMIs), não podem ser negligenciadas. Essas interfaces servem como uma janela, oferecendo insights de dados em tempo real e métricas sobre o desempenho do sistema. Sua eficácia está enraizada em poderosos GPUs impulsionando displays de alta definição, módulos de tela sensível ao toque capacitiva para uma experiência de usuário intuitiva, e sistemas embutidos integrados de forma contínua.

Nossa visão geral dos principais tipos de ICS seria incompleta sem PCs Industriais. Estes são computadores especificamente projetados para aplicações industriais, oferecendo desempenho confiável mesmo sob condições desafiadoras. Eles são equipados com recursos como SSDs resistentes a choques, avançados sistemas de gerenciamento térmico para suportar temperaturas variáveis, e interfaces de E/S versáteis  para conectar uma gama de dispositivos.

Os aprimoramentos e inovações nesses sistemas de controle industrial são impulsionados por avanços em componentes eletrônicos. Com cada salto na tecnologia, desde processadores e sensores melhorados até módulos de comunicação avançados, a eficiência e capacidade das operações industriais são ampliadas exponencialmente.

Tendências Emergentes em Sistemas de Controle Industrial

Sistemas de controle programáveis, como sistemas PLC e DCS, estão presentes há mais de meio século. No entanto, eles continuam a receber atualizações anuais, graças a avanços rápidos como processadores mais rápidos, memória expandida e funcionalidade aprimorada. A empresa de pesquisa Mordor Intelligence prevê um robusto CAGR de 8,9% para o mercado de sistemas de controle industrial de 2023 a 2028, indicando um futuro promissor para o setor.

As seguintes são sete tendências influentes que estão moldando o controle industrial hoje:

1. Internet das Coisas e Indústria 4.0

Uma das tendências mais significativas é a integração dos dispositivos da Internet das Coisas (IoT) e da Indústria 4.0. Essa tendência oferece aos engenheiros eletrônicos a oportunidade de projetar e implementar sistemas mais inteligentes e conectados. Utilizando sensores habilitados para IoT e componentes com capacidade de conectividade, os engenheiros podem coletar dados em tempo real e alcançar melhores capacidades de monitoramento e controle. Essa abordagem baseada em dados permite que os engenheiros otimizem seus projetos, melhorem a eficiência e implementem estratégias de manutenção preditiva, aprimorando assim o desempenho geral dos sistemas industriais.

2. Computação de Borda

Outra tendência que os engenheiros eletrônicos devem prestar atenção é o surgimento da computação de borda. Impulsionada por processamento de dados mais rápido e baixa latência, a computação de borda permite que os engenheiros realizem cálculos mais próximos à fonte de dados, reduzindo atrasos na transmissão de dados e aprimorando a tomada de decisões em tempo real em aplicações industriais críticas. Incorporando processadores de alto desempenho, módulos de memória, e sistemas de gerenciamento de energia eficazes, os engenheiros podem implementar soluções de computação de borda com melhor responsividade, redução da carga na rede e aumento da autonomia.

3. Cibersegurança

A cibersegurança é um aspecto vital dos sistemas de controle industrial modernos. À medida que esses sistemas se tornam mais interconectados, protegê-los contra ameaças cibernéticas torna-se cada vez mais crucial. Integrando novos chips e componentes seguros com recursos de segurança embutidos, os engenheiros podem garantir a integridade e a confidencialidade dos dados críticos. Além disso, a implementação de protocolos de segurança robustos em seus projetos permite a comunicação segura e autenticação, protegendo os sistemas contra possíveis ataques cibernéticos.

4. Inteligência Artificial & Aprendizado de Máquina

A Inteligência Artificial (IA) e o Aprendizado de Máquina (ML) estão revolucionando os sistemas de controle industrial ao possibilitar a próxima geração de manutenção preditiva e otimização. Engenheiros eletrônicos podem aproveitar o poder da IA e ML incorporando chips e componentes especializados em seus projetos. Esses componentes facilitam o processamento de dados mais rápido, melhor reconhecimento de padrões e capacidades de tomada de decisão aprimoradas. Ao utilizar as tecnologias de IA e ML, os engenheiros podem desenvolver sistemas inteligentes que se adaptam dinamicamente às condições em mudança, identificam anomalias e otimizam operações. 

5. Fabricação Verde e Sustentável

Ao selecionar componentes eficientes em termos de energia e materiais sustentáveis, os engenheiros podem ajudar a reduzir o consumo de energia e minimizar o impacto ambiental dos sistemas de controle industrial. Integrar esses componentes em seus projetos não apenas está alinhado com o impulso global para práticas ecológicas, mas também auxilia as indústrias a alcançarem seus objetivos de sustentabilidade. Por meio de suas escolhas conscientes, os engenheiros eletrônicos contribuem para a sustentabilidade geral das operações industriais, pavimentando o caminho para um futuro mais verde.

6. Tecnologia Sem Fio

A tecnologia sem fio está transformando os sistemas de controle industrial, oferecendo aos engenheiros eletrônicos flexibilidade e mobilidade sem precedentes. Os engenheiros podem aproveitar componentes de comunicação sem fio confiáveis, como módulos sem fio de baixa potência e protocolos de comunicação robustos, para projetar sistemas com conectividade sem fio contínua e confiável. Os engenheiros eletrônicos podem capitalizar essas tecnologias para criar sistemas versáteis e adaptáveis que podem ser facilmente implantados e escalados para atender aos requisitos industriais em evolução.

7. Sistemas Modulares e Escaláveis

Na era dos sistemas modulares e escaláveis, engenheiros eletrônicos podem projetar sistemas de controle industrial que são facilmente expansíveis e adaptáveis às necessidades em mudança. Ao utilizar componentes modulares, engenheiros podem integrar ou substituir módulos específicos rapidamente para acomodar novas funcionalidades ou atualizações. Essa modularidade facilita a flexibilidade e a escalabilidade do sistema, permitindo que os engenheiros adaptem seus projetos de forma eficiente às exigências que evoluem. Engenheiros eletrônicos também podem adotar abordagens plug-and-play para simplificar a integração do sistema, reduzir o tempo de desenvolvimento e possibilitar expansões ou modificações sem problemas.

Olhando para o Futuro

Em conclusão, manter-se atualizado tanto nas principais tendências de controle industrial quanto nos sistemas fundamentais e seus componentes é primordial para engenheiros eletrônicos. Abraçar esses desenvolvimentos garante que os engenheiros possam produzir projetos aprimorados e produtos finais superiores consistentemente. Cada tendência e avanço apresenta novas oportunidades, empurrando os limites do que é possível e moldando continuamente o futuro dos sistemas de controle industrial.