Os avanços notáveis na tecnologia de sistemas embarcados têm transformado a indústria de maneiras que eram inimagináveis no passado. Para as organizações, entender sobre isso é extremamente relevante, até mesmo para que não sejam ultrapassadas pela concorrência.
Com o desenvolvimento de sistemas embarcados mais robustos, as indústrias estão alcançando excelentes resultados com a automação e o controle dos processos.
Os pesquisadores Evandro Rodrigues, Ricardo Pedó e Leonel Pablo Tedesco, da Universidade de Santa Cruz do Sul (Unisc), publicaram um estudo sobre o tema.
Tal pesquisa serviu como base para o desenvolvimento deste conteúdo. Acompanhe a seguir um resumo dos principais levantamentos realizados.
Os sistemas embarcados nos diferentes níveis da automação
A automação industrial organiza-se em diferentes níveis: de campo, de controle e de informação, conforme mostra a figura abaixo.
Imagem: DJIEV, S. Industrial Networks for Communication and Control
Conheça mais sobre cada um dos níveis apresentados e como os sistemas embarcados atuam em cada um deles.
Nível de campo
Neste nível, a automação industrial está mais próxima das áreas de produção da indústria.
Considere um processo de fabricação de automóveis. Nesse caso, sensores de temperatura, pressão e velocidade são essenciais para monitorar e controlar a operação das máquinas e as condições ambientais.
Os sistemas embarcados nos sensores coletam dados em tempo real e os enviam para controladores embutidos. Por sua vez, eles tomam decisões instantâneas para otimizar o processo de produção.
Nível de controle
No nível de controle, os sistemas embarcados carregam programas, parâmetros e dados para garantir o funcionamento eficiente do processo.
Por exemplo, em uma linha de produção de eletrônicos, um controlador programável (PLC) incorpora sistemas embarcados que executam algoritmos de controle.
Isso garante que máquinas, como robôs de montagem e fornos de soldagem, funcionem em sincronia, com base em instruções precisas e sequências de produção.
Nível de informação
O nível de informação é responsável pelo monitoramento e gerenciamento de todo o sistema de automação.
Em uma fábrica de alimentos, por exemplo, os sistemas embarcados em computadores de alto desempenho coletam dados de todos os níveis inferiores, como produção, estoque e controle de qualidade.
Em seguida, eles processam e analisam os dados, gerando relatórios de produção, otimizando a logística de distribuição e fornecendo informações essenciais para a tomada de decisões estratégicas.
Classificações dos sistemas embarcados
O estudo da Unisc também apresentou um comparativo entre os tipos usuais de sistemas embarcados.
De acordo com os pesquisadores, cada tipo de sistema embarcado tem características distintas que se adequam a diferentes necessidades e aplicações.
Computador de propósito geral
No âmbito industrial, os computadores de propósito geral são conhecidos pela baixa flexibilidade deles.
Isso ocorre devido à disposição deles em ambientes fora do processo produtivo, o que impede a adaptação às particularidades desses ambientes, como variações de temperatura.
No entanto, esses sistemas destacam-se pelo alto poder de processamento, tornando-os ideais para tarefas que exigem grande capacidade computacional.
Por outro lado, a capacidade de integração com os demais dispositivos do processo industrial é limitada devido à distância física. Além disso, o consumo de energia é relativamente alto em comparação com outras arquiteturas.
Microcontrolador
Os microcontroladores, por sua vez, oferecem uma estrutura que se assemelha a um simples computador, compactando todos os componentes essenciais em um único chip. Isso proporciona uma flexibilidade moderada, sendo adequados para tarefas específicas.
O tempo de projeto é médio e o consumo de energia é baixo, tornando-os a escolha certa para aplicações no nível de campo.
No entanto, o poder de processamento dessa opção é geralmente inferior ao de outras arquiteturas.
No entanto, o poder de processamento dessa opção é geralmente inferior ao de outras arquiteturas.
FPGA (Field-Programmable Gate Array)
Os FPGAs destacam-se pela flexibilidade excepcional. Eles podem ser reprogramados para executar tarefas lógicas específicas, o que os torna adequados para uma ampla gama de aplicações industriais.
No entanto, essa flexibilidade vem com um custo: o consumo de energia é maior que o dos microcontroladores tradicionais.
O desenvolvimento de funções em FPGAs é mais complexo, uma vez que requer a escrita de código a partir do zero.
Plataformas (ou kits)
As plataformas, ou kits, são uma opção que oferece alta capacidade de integração. Elas combinam flexibilidade, consumo de energia e poder de processamento em níveis médios.
Um dos principais benefícios das plataformas é o curto tempo de projeto, uma vez que já têm diversos componentes integrados e suportam diferentes sistemas operacionais.
Um resumo do comparativo pode ser visto na tabela a seguir.
De maneira geral, os sistemas embarcados têm se mostrado essenciais para a automação e o controle de processos industriais. Sem dúvida, eles moldam e moldarão o futuro do setor industrial.
Contribuições do MATLAB® e do Simulink® aos sistemas embarcados
O MATLAB® e o Simulink® são duas ferramentas poderosas que se destacam ao trabalhar com sistemas embarcados devido aos recursos especializados que oferecem.
O Embedded Coder é a funcionalidade principal dessas ferramentas. Ele permite gerar códigos C e C++ otimizados para processadores embarcados.
Tais códigos são de alta qualidade, compactos e altamente legíveis, o que é crucial para garantir a eficiência e a economia de recursos, especialmente em aplicações de produção em massa.
Uma grande vantagem dessas ferramentas é a portabilidade dos códigos gerados. Isso significa que os códigos podem ser compilados e executados em uma variedade de processadores e plataformas de hardware, oferecendo flexibilidade e escalabilidade para os desenvolvedores.
Além disso, o suporte integrado a padrões da indústria, como AUTOSAR, MISRA C e ASAP2, é essencial para garantir a conformidade com regulamentações e requisitos de qualidade rigorosos. Essas ferramentas são ideais para projetos que precisam seguir normas como DO-178, IEC 61508 e ISO 26262.
Os pacotes de suporte disponíveis incluem drivers de dispositivo para hardware específico, simplificando a integração com uma ampla gama de componentes e periféricos. Isso acelera significativamente o desenvolvimento de sistemas embarcados e reduz o tempo necessário para levar o produto ao mercado.
Softwares como esses oferecidos pela OPENCADD são conhecidos e usados por várias empresas, pois contribuem muito para o uso de sistemas embarcados na indústria. Acesse nosso site e saiba mais!
