Los controladores lógicos programables (PLC) están presentes en casi todas las industrias modernas. Aunque se presentan de muchas formas, tienen un único objetivo: para controlar, medir y realizar tareas en tiempo real en aplicaciones industriales complejas.
Los PLC llevan décadas desempeñando el papel de cerebros robustos y flexibles para los sistemas de automatización en las fábricas. De hecho, se les conoce como los ordenadores de borde dentro del mundo de la IoT. Pero mientras los PLC evolucionan en procesos de control industrial específicos, la tecnología del IoT industrial (IIoT) trastorna todo el sector.
La integración de los sistemas PLC con una arquitectura de IoT industrial introducirá un valor y unas ventajas sin precedentes. Pero la integración de los PLC en un dominio de IoT no es una tarea fácil, especialmente cuando los PLC tienen poca capacidad de conexión en red y carecen de interoperabilidad. En este punto es donde la pasarela del IoT industrial resulta útil, ya que hace que todos los PLC estén preparados para el IoT.
Desafíos del PLC
Los PLC supervisan continuamente el estado de los dispositivos de entrada, como los sensores, toman decisiones basadas en un programa personalizado y activan una salida a un dispositivo de control, como un actuador o un sistema de alarma. Toda esta entrada hace que los PLC concentren una cantidad ingente de datos operativos, que desgraciadamente acaban encerrados en las fábricas. Aunque la mayoría de los PLC modernos pueden comunicarse entre sí o enviar información a un cuadro de mandos local utilizando capacidades básicas de red, no fueron diseñados para comunicaciones remotas. Pensar en un PLC con acceso a Internet hace unos años habría parecido una idea absurda.
A continuación se presentan tres de los retos más comunes que presentan los PLC:
a. Intercambio de datos.
Las redes de automatización PLC suelen ser bucles cerrados, en los que los datos valiosos y críticos acaban quedándose encerrados en las plantas de la fábrica. Estas redes acaban creando silos de datos problemáticos. La escasa conectividad de las redes hace que los PLC heredados tengan un intercambio de datos limitado con los sistemas de gama alta. Aunque los PLC modernos tienen capacidades de conectividad, como Ethernet, para el intercambio de datos, el despliegue de una infraestructura cableada en entornos industriales complejos y duros puede ser un reto.
b. Interoperabilidad.
La mayoría de los modelos de PLC, sobre todo los más antiguos, utilizan protocolos de intercambio de datos patentados o específicos del proveedor que complican la interoperabilidad. Algunos sistemas SCADA e ICS también son específicos del proveedor y sólo pueden funcionar con PLC del mismo proveedor. Esta falta de interoperabilidad puede dificultar la integración de los PLC con sistemas como SCADA, ICS o sistemas de TI.
c. Falta de conocimiento de los datos.
Con el tiempo, los PLCs acumulan pequeñas inconsistencias, como errores en los módulos de E/S, o también pueden sufrir cortes de energía que podrían comprometer indirectamente todo el sistema de control. Para evitar estos problemas de los PLC, los ingenieros de las fábricas deben inspeccionar constante y cuidadosamente la maquinaria. Desgraciadamente, los PLC carecen de sistemas que supervisen y predigan los problemas de la maquinaria.
Integración del PLC con el IIoT con la pasarela del IoT industrial
Una pasarela de IoT industrial (IIoT) integra todos los PLC y los prepara para la industria conectada. Una pasarela IIoT puede salvar la brecha entre OT e IT, permitiendo la integración de los PLCs a la red IT, SCADA o ICS.
Una pasarela IIoT proporciona una interfaz a los PLC de la zona industrial. Permite una recopilación de datos más sencilla, conexión a Internet, acceso a aplicaciones basadas en la nube, almacenamiento, etc. Como se muestra en el diagrama anterior, los sensores recogen los datos (por ejemplo, las etiquetas del PLC) del PLC brownfield y los envían a la pasarela IoT. La pasarela IoT transfiere los datos de forma fiable y segura a una plataforma en la nube o a un sistema de gestión o supervisión local. Los datos recogidos pueden utilizarse para el seguimiento del estado de la maquinaria, la utilización de los activos, la detección de fallos, el rendimiento de la máquina y los costes de mantenimiento por unidad.
Además, los PLC están diseñados para funcionar en entornos difíciles. Por lo tanto, cualquier equipo relacionado con la informática que trabaje en las mismas condiciones también debe ser resistente. Como frente a las pasarelas comerciales de IoT. Una puerta de enlace del IoT industrial es robusta, por lo que es capaz de soportar entornos difíciles y, al mismo tiempo, proporcionar conectividad, seguridad y procesamiento de datos.
Las ventajas de integrar el PLC con una pasarela IIoT
La robusta pasarela IIoT proporciona componentes vitales para una solución completa de integración de PLC.
En primer lugar, ofrece un alto grado de robustez para operar en el duro dominio industrial. Sin las características de robustez, cualquier dispositivo informático tradicional no duraría mucho.
En segundo lugar, las capacidades de conectividad inalámbrica de próxima generación disponibles, incluyendo 5G y WiFi-6, pueden soportar transmisiones de datos de largo alcance y alta velocidad. Los PLC se despliegan en entornos industriales remotos, duros y complejos, por lo que necesitan una conectividad inalámbrica robusta y de alta velocidad.
En tercer lugar, una pasarela IIoT con múltiples E/S permite una mayor compatibilidad con los PLC, los sistemas de control de supervisión y las interfaces físicas.
Y en cuarto lugar, y lo más importante, la pasarela IIoT tiende un puente entre la OT y la TI. La pasarela IIoT puede ayudar a integrar el IoT con los PLC antiguos y modernos y a recopilar datos críticos en tiempo real.
Las características de la pasarela IoT proporcionan los siguientes beneficios.
Aporte más inteligencia a la IoT y desbloquee los conocimientos. La pasarela IoT es un dispositivo de red de borde que aporta más potencia de cálculo a la planta industrial. Con las capacidades de computación de borde, el dominio de OT puede ser empoderado con decisiones de producción basadas en datos y desbloquear conocimientos en tiempo real.
Mantenimiento predictivo y resolución de problemas. La alimentación de datos en tiempo real e históricos permite al personal (a través de un software adicional) identificar y resolver los problemas antes de que se produzcan e interrumpan los procesos de producción. El mantenimiento predictivo a través del aprendizaje automático ayudará a reducir los costes de mantenimiento y a evitar fallos importantes.
Introducir la seguridad en el ámbito ICS/OT. A pasarela industrial robusta de IoT con funciones de cortafuegos es también el dispositivo adecuado para proteger los dominios industriales sensibles. Proteger las comunicaciones entre TI y OT es fundamental.
Supervisión de equipos y maquinaria. La pasarela IIoT con un software o servidor adicional puede reenviar los datos a los sistemas de supervisión que hacen un seguimiento de la maquinaria y envían alertas cuando detectan anomalías.
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