Caminando de forma segura hacia la conectividad de campo de IIOT

El Internet Industrial de las Cosas (IIOT) se está convirtiendo rápidamente en la piedra angular de la automatización. A pesar de que los progresos del IIOT en una gran cantidad de industrias se realizan a toda máquina -dirigiendo nuevas capacidades para recabar información y cambiando la forma en la que interactuamos con máquinas y servicios- no siempre es un viaje sin percances. Hay baches en la carretera para la implementación del IIoT.

Redes heterogéneas, diferentes protocolos, y múltiples dispositivos hacen del IIoT algo complejo y fragmentado. A menudo, gestionar redes heterogéneas en campo lleva a los operadores de sistemas a un punto de frustración y agonía, ya que conseguir conectar las "cosas" a Internet es más fácil de decir que de hacer. El truco está en juntar todas estas piezas de tal forma que tu estrategia de IIoT pueda impulsar tus operaciones.

En cuanto al propósito de este artículo, nuestro objetivo es darte consejos de primera mano para facilitar tu primer paso hacia la conectividad de campo de IIoT. Por lo tanto, hemos estudiado el problema desde dentro de manera que podamos señalar los puntos clave que necesitas comprobar cuando des tu primer paso hacia el IIoT.

Gestionar redes heterogéneas a nivel de campo

Tomar datos de dispositivos de campos en aplicaciones de automatización industrial siempre ha sido importante. Aunque introducir esos datos en una red suponga un gran reto, tiene un gran potencial para el análisis de datos. Se pueden utilizar datos de temperatura, velocidad del motor, estado activo/inactivo y grabación en vídeo para obtener nuevos conocimientos que nos ayuden para futuras operaciones de reestructuración y afinación – incrementando la competitividad. Por ejemplo, puedes determinar cómo optimizar el uso de la energía, el rendimiento de la línea de producción e incluso cuándo realizar mantenimiento preventivo para reducir el tiempo de apagado. Sin embargo, estos dispositivos habitualmente hablan en diferentes lenguajes: algunos utilizan protocolos propietarios, mientras que otros utilizan estándares abiertos. En cualquier caso, necesitarás encontrar una forma eficiente de convertir uno o más protocolos.

Obviamente, ahorrar dinero y tiempo siempre es algo a tener en cuenta. Así que lo mejor es abordar el problema de la interoperatividad de una de las siguientes tres formas. Tus necesidades deberían determinar la solución más adecuada para tu operación.

Seleccionando los protocolos adecuados

Se utilizan muchos protocolos diferentes en varios dispositivos de campo. Por ejemplo, el protocolo Modbus RTU/ASCII es simple, fácil de utilizar y efectivo en costes. Si solamente necesitas tomar datos cada pocos segundos o más, entonces Modbus es más que suficiente para hacer la tarea. Pero si quieres intercambiar datos cada 10 milisegundos, entonces PROFIBUS resulta una mejor solución. Es más caro de implementar, pero es extremadamente preciso en aplicaciones de control de tiempo. Como ahora Ethernet está bien establecido en aplicaciones de automatización, los protocolos basados en Ethernet se están utilizando con más frecuencia en campo. La mayoría de los protocolos basados en Ethernet son estándares abiertos, como Modbus/TCP, Profinet, OPC UA en automatización u ONVIF en vídeo. Cuando diseñas un nuevo sistema, o mejoras uno existente, asegúrate de que tus dispositivos de campo soportan protocolos de estándar abierto para que puedan interactuar con dispositivos de otros fabricantes.

Integrando diferentes protocolos y medios de transmisión de forma efectiva

En campo, la red entera está separada en una capa de campo, una capa de control y una capa de supervisión. Cada capa tiene un tiempo de respuesta diferente y trata con sus propios factores ambientales. No es necesario decir que puedes encontrar una gran variedad de protocolos que cumplen con los requisitos para cada una de las tres capas ya mencionadas. Tras elegir el protocolo adecuado, el siguiente paso es recabar la información útil de estos dispositivos con diferentes protocolos. Un protocolo de salida es habitualmente la mejor solución para este tipo de integración. Por ejemplo, puede convertir un protocolo de capa de campo (Modbus RTU master) a un protocolo de capa de control (como Ethernet/IP o PROFINET PLC) (MGate Series).

Para cumplir con los requisitos de entorno industrial, se pueden utilizar diferentes formas de transmisión de información para construir sistemas de comunicaciones más fiables. Como por ejemplo, un cable de fibra óptia se utiliza para comunicaciones Modbus RTU porque puede extenderse en una distancia larga. En casos de ruido electromagnético excesivo, un cable de fibra óptica también es la mejor opción. Así que, cuando planificas tu sistema, es muy importante asegurarse de que los vendedores pueden ofrecer una solución facil de manejar en lo que se refiere a cualquier problema de comunicaciones. Esto incluye las diferentes interfaces de dispositivos (RS-232/RS-485, E/S remotas), diferentes interfaces de red (fibra óptica, Ethernet, inalámbrico) y soporte para diferentes protocolos (fieldbus, DPC UA, ONVIF). Recuerda: Una solución completa puede ahorrar un tiempo muy valioso durante la fase de integración de sistema.

Manejando protocolos propietarios

Ya hemos hablado de los protocolos estándar considerablemente. Aun así, una gran cantidad de dispositivos existentes, desde medidores de potencia hasta lectores de códigos de barras, usan protocolos propietarios que operan a través de un interfaz serie. Por alguna razón, sin embargo, Modbus RTU o DF1, que son muy populares en el mercado de dispositivos serie, no se utilizan. Para conectar dichos dispositivos a una red Ethernet, puedes usar un conversor Serie-Ethernet (NPort Series), a lo que en el mundo de la industria se refiere como servidor de dispositivo serie. Se soportan dos interfaces: una interfaz serie en un extremo y una interfaz Ethernet en el otro. Los dispositivos serie soportan puertos COM virtuales que trabajan como puertos COM tradicionales en tu sistema SCADA, permitiéndote utilizar el sistema SCADA existente sin ningún tipo de redesarrollo. Los servidores de dispositivo serie también soportan el conocido modo de socket raw (conexión pura), que convierte datos en formato serie a paquetes TCP o UDP de forma transparente. La mayoría de servidores SCADA y OPC soportan drivers y librerías para trabajar con servidores de dispositivo serie  para recibir protocolos propietarios. Todavía tienes que gestionar el protocolo de forma manual como antes, pero los servidores de dispositivo serie pueden ayudarte a transmitir los datos a una red Ethernet.