El propósito principal de una pasarela industrial es permitir que dispositivos de diferentes edades, distintas marcas y distintos protocolos trabajen juntos en un solo sistema. Pero en distintos sectores, resuelve distintos problemas específicos.
Muchos proyectos se centran únicamente en si los dispositivos pueden conectarse a internet durante la fase de planificación. Pero tras el despliegue, descubren que el mayor obstáculo es que los dispositivos no se entiendan mutuamente. La puerta industrial fue diseñada para resolver este problema.
I. Resolución del problema de incompatibilidad entre dispositivos antiguos y nuevos
Este es el valor más esencial de la puerta industrial.
Las fábricas suelen tener dispositivos de diferentes épocas coexistiendo. Los dispositivos más recientes soportan Ethernet y protocolos estándar, pero equipos de diez años pueden tener solo puertos seriales RS232 y protocolos propietarios. Reemplazar todo este equipo antiguo sería extremadamente caro. Dejarlos intactos significa que sus datos permanecen en islas aisladas.
La pasarela industrial resuelve este problema conectándose a equipos antiguos mediante puertos serie, leyendo datos propietarios de protocolos, convirtiéndolos y enviándolos en protocolos estándar. Los nuevos dispositivos y plataformas en la nube ven datos unificados y desconocen completamente la existencia del equipo antiguo. El equipo antiguo sigue funcionando y el nuevo sistema recibe datos completos.
En un caso real, una fábrica de piezas de automóviles tenía más de treinta máquinas de moldeo por inyección de diferentes edades y marcas. Tras desplegar pasarelas industriales, los datos de estas máquinas se recogían de forma uniforme e integraban en el sistema MES. La fábrica logró monitorizar en tiempo real el progreso de la producción sin reemplazar ningún equipo antiguo.
II. Solución del problema de protocolos inconsistentes
Incluso cuando los dispositivos son de épocas similares, los protocolos inconsistentes son un fenómeno común. En el mundo de los PLC, Siemens utiliza el protocolo S7, Mitsubishi el protocolo MC, Omron utiliza el protocolo FINS y Rockwell utiliza el protocolo CIP. En el mundo de los instrumentos, los contadores de electricidad usan DL/T645, los contadores de agua CJ/T188 y los sensores usan Modbus. Estos protocolos no son compatibles entre sí y los dispositivos no pueden comunicarse directamente.
Los gateways industriales cuentan con capacidades integradas de análisis sintáctico para estos protocolos. Solo tienes que decirle a la puerta de enlace qué dispositivo está conectado y qué protocolo utiliza, y la pasarela gestionará automáticamente la conversión de protocolos. Los datos recopilados se generan en un formato unificado, como MQTT u OPC UA, que puede ser utilizado directamente por la plataforma en la nube o el sistema MES.
En una planta de tratamiento de agua había PLC, instrumentos y variadores de frecuencia de cinco proveedores diferentes. Originalmente funcionaban de forma independiente y los operadores tenían que cambiar entre varias pantallas. Tras desplegar una pasarela industrial, todos los datos se integraron en una única pantalla de monitorización, mejorando enormemente la eficiencia operativa.『
III. Resolución del problema de la respuesta lenta en la nube
Enviar todos los datos en bruto a la nube para su procesamiento no es factible en muchos escenarios. Consideremos una línea de producción de alta velocidad que necesita detectar anomalías y responder en milisegundos. Si los datos tienen que ir a la nube y volver, el retraso podría ser de cientos de milisegundos o incluso segundos. Para entonces, la línea de producción ya tendría problemas.
La capacidad de computación en el borde de las pasarelas industriales resuelve este problema. La pasarela ejecuta la lógica de control localmente y procesa los datos en tiempo real. Solo cuando se necesita almacenamiento a largo plazo o análisis entre sistemas, los datos se envían a la nube. Esto garantiza una respuesta en tiempo real mientras reduce la carga en la nube y los costes de ancho de banda.
Una línea de envases utilizaba originalmente una solución en la nube para la inspección de calidad. Cada inspección del producto duraba varios cientos de milisegundos, lo que no podía seguir el ritmo de la velocidad de la línea. Tras cambiar a una puerta industrial local para la inspección, el tiempo de inspección por producto se redujo a decenas de milisegundos, cumpliendo completamente los requisitos de la línea.
IV. Solución del problema de los formatos de datos desordenados
Incluso usando el mismo protocolo, diferentes dispositivos pueden expresar datos de formas completamente distintas. Para la temperatura, un dispositivo puede usar Celsius mientras que otro usa Fahrenheit. Para los códigos de estado, un dispositivo puede usar números mientras que otro usa cadenas en inglés. Para las marcas de tiempo, un dispositivo puede usar marcas de tiempo Unix mientras que otro usa formato año-mes-día-hora-minuto-segundo.
La puerta industrial es responsable de proteger estas diferencias. Puedes configurar la pasarela para convertir todos los datos de temperatura a Celsius, asignar todos los códigos de estado a codificaciones estándar y unificar todas las marcas de tiempo en un solo formato. El sistema de capa superior recibe datos limpios y consistentes y no necesita limpieza ni conversión adicionales.
Una empresa multinacional de fabricación necesitaba agregar datos de producción de más de una docena de fábricas de todo el mundo en su plataforma central. Cada fábrica tenía diferentes equipos y formatos de datos. Tras desplegar una pasarela industrial en cada fábrica, la pasarela era responsable de convertir los datos locales al formato unificado requerido por la plataforma central. El tiempo de procesamiento de datos para todo el proyecto se redujo aproximadamente un setenta por ciento.
V. Resolución del problema de redes inestables en zonas remotas
Al igual que los routers industriales, las pasarelas industriales también soportan caché offline y retransmisión automática. Esto es muy importante para escenarios remotos como la energía eólica, la fotovoltaica, el petróleo y gas, y las compañías de agua.
La pasarela escribe primero los datos recogidos en el almacenamiento local. Cuando la red es normal, se sube en tiempo real. Cuando la red se interrumpe, se almacena localmente. Cuando la red se restaura, se retransmite automáticamente en orden cronológico. Incluso cuando la red es intermitente, no se pierde ningún dato.
Un parque eólico contaba con decenas de aerogeneradores, cada uno en una ubicación remota. Tras desplegar pasarelas industriales, incluso cuando ocurrían fallos en la red, los datos de la turbina se almacenaban intactos localmente y se retransmitían automáticamente al centro de control central cuando la red se restauraba, logrando una operación realmente sin supervisión.
VI. Conclusión
Los usos de una puerta industrial pueden resumirse en cinco áreas. Primero, conectar dispositivos antiguos y nuevos, permitiendo que los equipos antiguos sigan funcionando mientras se integran en nuevos sistemas. Segundo, unificar diferentes protocolos, permitiendo que dispositivos de distintos fabricantes se comuniquen entre sí. Tercero, computación en el borde, procesamiento local de datos para respuesta a nivel de milisegundos. Cuarto, limpieza de datos y unificación de formatos, enviando datos limpios y consistentes a plataformas de capa superior. Quinto, caché offline, asegurando que no haya pérdida de datos en entornos de red remotos e inestables. Si tu proyecto implica múltiples dispositivos, múltiples protocolos, requisitos de control en tiempo real o ubicaciones remotas distribuidas, la pasarela industrial es el dispositivo clave para resolver estos problemas.
