El uso de Internet de las cosas (IoT) para conectar cosas, servicios y personas para operaciones inteligentes se ha discutido e implementado en muchos dominios industriales, como ciudades inteligentes, energía inteligente, atención médica, seguimiento de alimentos y agua, logística y comercio minorista, y transporte.
Sin embargo, hay poca información disponible sobre el uso de IoT en el dominio de la automatización industrial para una automatización confiable y colaborativa con respecto, por ejemplo, a la habilitación de una colaboración escalable entre dispositivos y sistemas heterogéneos, ofreciendo un control de bucle cerrado en tiempo real predecible y tolerante a fallas, y la inclusión de características de servicio inteligente desde dispositivos de borde a la nube. En este documento, aclararemos las limitaciones específicas de los atributos de calidad dentro de la automatización industrial, presentaremos desafíos específicos de IoT industrial debido a estas limitaciones y discutiremos el potencial de utilizar algunas soluciones técnicas para enfrentar estos desafíos.
La automatización no sólo reduce los costes y ahorra tiempo, sino que aporta fiabilidad y precisión al sistema, lo que tiene beneficios inmediatos y a largo plazo. Hoy en día, la automatización del hogar o los proyectos de aficionados suelen evocar imágenes de adolescentes trabajando con Arduino, Raspberry Pi y PIC, pero la verdadera lucha por lograr que las industrias y los sistemas a gran escala sean independientes comenzó hace más de cinco décadas.
Un controlador lógico programable (PLC) en su forma más simple consta de lo siguiente:
- CPU: para procesamiento, operaciones lógicas y manejo de la interfaz.
- Memoria: para proporcionar almacenamiento retentivo o temporal
- Sección de E/S: permite que el PLC lea los parámetros del entorno y responda adecuadamente
- Fuente de alimentación: para accionar toda la unidad
- Ranura de expansión: para aumentar el límite operativo del PLC
El PLC es uno de los primeros dispositivos electrónicos de automatización y control que perdura hasta nuestros días y, de hecho, se ha estandarizado debido a sus características cada vez más avanzadas, su robustez y su fiabilidad. Al ser un ordenador en miniatura sin periféricos, el PLC puede leer entradas analógicas/digitales, producir salidas en forma de interruptores de tipo relé y aumentar sus capacidades de procesamiento de datos al conectarse a una gran cantidad de ranuras de expansión que van desde módulos Ethernet hasta módems ADC.
En el mundo de la tecnología, solo hay un parámetro: el cambio. La famosa Ley de Moore proporciona una predicción muy precisa en términos de transistores, citando cambios en la tecnología cada año. En palabras aún más sencillas, los productos están destinados a ser más pequeños cada año. Si traducimos esto a términos industriales, esto se asemeja al tamaño de los sensores, chips, relés, cajas eléctricas, sistemas de refrigeración, placas de circuitos y demás.
Allen-Bradley fue una de las principales empresas que se encontraban detrás de este innovador producto y, a partir de entonces, se le han sumado varios gigantes industriales de la actualidad, como Siemens, Omron y Schneider Electric. En la década de 1980, se consolidó la necesidad de contar con PLC en todos los sistemas industriales y, con el tiempo, empresas japonesas como Mitsubishi y estadounidenses como Westinghouse y Eaton también se sumaron a la carrera.
Si nos adentramos en el mundo actual, la Ley de Moore ha puesto a las empresas cabeza a cabeza en lo que se refiere a la reducción de tamaño y el aumento de las capacidades de procesamiento. Los PLC de las clases nano y micro son ahora una norma que ofrece las capacidades a gran escala de los de hace décadas. El futuro potencial de los PLC puede haber ido a un ritmo lineal, es decir, para supervisar, automatizar y controlar entornos industriales, pero la inyección de IoT o Internet de las cosas ha cambiado dinámicamente el entorno competitivo.
La revolución de la conectividad a Internet para saciar la sed de inteligencia ha multiplicado las posibilidades, especialmente en lo que respecta a los PLC. El controlador lógico programable del futuro ya no está ligado a una zona geográfica en particular. La conectividad remota a velocidades ultrarrápidas con una pérdida mínima de datos se ha convertido en una realidad y en un campo de investigación activo en la actualidad.
Los protocolos de comunicación existen desde hace mucho tiempo, como MODBUS, PROFIBUS, etc., pero se crearon con conectividad local y, por lo tanto, con menos problemas de seguridad. La llegada del acceso a Internet ha dado lugar a un flujo de información sin restricciones, lo que a veces puede ser una mala idea para las empresas clasificadas y con secretos comerciales. Esto ha dado lugar, y seguirá dando lugar, a una reestructuración constante de los protocolos existentes para hacerlos infalibles y, al mismo tiempo, garantizar una pérdida de datos mínima.
Por lo tanto, el futuro potencial de los PLC está estrechamente vinculado al desarrollo de las tecnologías de Internet, ya que la flexibilidad, la fiabilidad y la seguridad serán las principales preocupaciones de la nueva generación de industrias. La Industria 4.0 ya ha señalado la tendencia de la automatización y la ha denominado “fábrica inteligente”, lo cual es bastante acertado, ya que combina elementos de electrónica, energía y comunicación para proporcionar una solución multifacética a cualquier problema de la industria.
En cuanto al tamaño físico y las capacidades internas de los PLC, es inevitable que se vuelvan más rápidos, más baratos y más pequeños. Y aunque los microcontroladores están encontrando nuevas formas de desafiar a los todopoderosos PLC, aún tienen un largo camino por recorrer, que parece imposible de alcanzar dada la rápida tasa de adaptación de los PLC.
Una cosa que se mantendrá constante es la presencia de la lógica de escalera. Si bien empresas como Siemens han introducido la codificación de estilo C para sus PLC, la lógica de escalera es un negocio establecido debido a su simplicidad y uso generalizado. La programación paralela ha avanzado rápidamente con el inicio del siglo XXI y muchos lenguajes han aparecido y desaparecido, pero la lógica de escalera es, sin duda, una entidad capaz de resistir la prueba del tiempo.
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