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Nuevas tecnologías en automatización en tiempos de Industria 4.0Congreso Internacional VISION 2018
Ing. Fernando Amaya Fiestas
Expositor:
Ing. Fernando Amaya
Nuevas tecnologías en Automatizaciónen tiempos de Industria 4.0
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Conceptos que debemos entender en Industria 4.0:
1. Digitalización
2. Integración
3. Automatización
4. Experiencia de Usuario
5. Analítica de los datos
6. Conectividad
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DIGITALIZACIÓN
Toda información debe estar en formato electrónico (paperless). Ello permitirá:
Implementar reportes de avisos y tareas pendientes (workflows)
Automatizar recolección de datos (producción, usuarios, mantenimiento, etc.)
Obtener información de los procesos (tiempos, flujos, nivel, temperaturas, etc.) para medición y analísis
La tecnología actual permite que la digitalización vaya de la mano de la movilidad, facilitando el uso de dispositivos móviles (tablets o telefonos móviles).
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EJEMPLO DE DIGITALIZACIÓN: Mobile App de Yaskawa para variadores de velocidad
Cada variador tiene código QR en la parte frontal. Al ser escaneado desde un celular con la “App Drive Wizard” es posible:
Establecer los parámetros de operación y comunicación. Inclusive tareas como “autotuning” de motor
Monitoreo de valores de parámetros en línea, descripción detallada de alarmas/fallas
Acceso a manuales y datasheet de producto
La conexión entre celular y variador se realiza vía Bluetooth.
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INTEGRACIÓN
La integración supone el uso de herramientas tecnológicas (HW/SW) que permitan interactuar en tiempo real en 3 niveles básicos:
• Automatización (Fábrica inteligente)• Experiencia de Usuario/Proveedor• Analísis a nivel corporativo
La integración permite conectar a diferentes sistemas para facilitar el intercambio de información. El objetivo en cada etapa es ganar eficiencia, minimizar errores y homogeneizar el acceso a la información desde otros sistemas.
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AUTOMATIZACIÓN
Es el uso de sistemas o elementos informatizados y electromecánicos para controlar máquinas y procesos industriales reduciendo al mínimo la intervención humana en las tareas más repetitivas, peligrosas o de alto esfuerzo físico; liberándose para realizar tareas de mayor valor añadido.
La automatización en Industria 4.0 se caracteriza por la aplicación de los TIC a los procesos de producción industrial
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Sensores: IO-LinkIO-Link no es bus de campo—sino más bien un protocolo de comunicación (IEC61131-9) punto a punto entre un sistema IO compatible y un dispositivo de campo. Debido a que IO-Link es un estándar abierto, los dispositivos pueden integrarse en prácticamente cualquier bus de campo o sistema de automatización.
El maestro IO-Link puede transmitir datos a través de varias redes industriales, haciendo que los datos sean accesibles para una acción inmediata o un análisis a largo plazo a través de un sistema de información industrial (PLC, HMI, etc.). Cada sensor IO-Link tiene un archivo IODD (IO Device Description) que describe el dispositivo y sus capacidades IO-Link.
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Sensores: IO-LinkNo requiere cable especial, usa el estándar de 3 hilos de E/S discretas
Se dispone de 3 tipos de datos en tiempo real o históricos: De proceso: Ej: distancia, temperatura, etc.De servicio: Ej: Valores de parámetros, números de modelo, de serie, etc.De eventos: Ej: mensajes de error o avisos de mantenimiento
Configuración remota y monitoreo a través del software del sistema de control
Sustitución simple del dispositivo (plug&play)
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PLC CON SERVIDOR WEB
Para acceso inalámbrico desde Celulares o Tabletsvía bluetooth o escaneo de código QR
Diagnóstico de fallas de equipoConfiguración de parametros de operación y/o comunicaciónAcceso en línea a manuales de equipoDiseño de pantallas WebHMI con herramientas gratuitasVisualización de pantallas WebHMI alojadas en memoria de PLCFácil acceso a soporte técnico del fabricante
Los PLCs tienen mayor capacidad de memoria y hacen uso de memorias de almacenamiento estándar para manejo de mayor cantidad de datos.
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EXPERIENCIA DE USUARIO
Hoy en día nuestros clientes y trabajadores (usuarios) están acostumbrados a una serie de aplicaciones (web y móvil ) que les ofrecen una agradable experiencia de usuario (seguros, bancos, etc.). En el mundo industrial todo evoluciona más lentamente, pero uno de los objetivos de la Industria 4.0 es introducir las nuevas tecnologías en las industrias.
Algunas de las funciones que responde este área son:
• Acceso web 100% (html5, js, 3D)
• Rápido, ágil, multinavegador, multidispositivo
• Uso de frameworks de desarrollo rápido
• Desacoplamiento del FrontEnd (visualización) del Backend (lógica)
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Cloud HMI: Para PLCs que tienen Web Server
Solución óptima para aplicaciones web HMI ejecutandose en la memoria de PLC.
Visualización en HMI vía browser HTML5
Solución de bajo costo para proyectos de mediana a baja complejidad.
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SmartPanel: Para integración con sistemas Windows
Sistema operativo Windows CE integrado.
Web Server y FTP Server integrados.
Aplicaciones Office CE (Word, Excel,PPT) integradas
Versión CE de software scada
Herramientas de manejo remoto. Ej: VNC Server
Solución ideal para proyectos de mediana a alta complejidad.
Conectividad con equipos de campo y ofimaticos
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Selección de equipos de planta
Ethernet es la interface para la integraciónde equipos de planta.
PLC o Estación Ethernet con conexión de
sensores y actuadores convencionales
Drives Ethernet o con pasarela (Gateway)
Serial (RS485/RS422/RS232) a Ethernet
Switch Industrial
Ethernet
HMI con Windows CE y
Ethernet
Access Point
Industrial Ethernet
Router industrial
Con acceso a Nube
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ANALÍSIS DE LOS DATOS I
Las nuevas tecnologías, han puesto de relevancia el valor de los datos y como traducirlo en información útil. Las herramientas de analísis de datos van muy relacionadas con el concepto de Big Data, aunque dependerá de cada proyecto decidir si aplica o no.
A nivel de planta el manejo de datos se realiza tradicionalmente con un software SCADA
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(HIPER)CONECTIVIDAD
El auge del Internet of Things (IoT) es debido a varios factores:
• Disminución de los costes de los sensores• Disminución de los costes de comunicación• Proliferación de plataformas cloud (pago por uso, escalabilidad, onpremise)• Standarización de protocolos y APIs (MQTT, API rest, etc)
El IoT está llamado a substituir, en algunos casos a herramientas tipo SCADA, o ampliar la información que se dispone de los productos una vez salen de las plantas de fabricación (trazabilidad, condiciones ambientales, etc).
También relacionado con analytics, cuanta más información dispongamos, mayor y mejor será el análisis que realicemos (posibilidad de sensorizar más a un precio reducido).
El IoT también permite la comunicación con equipos o maquinaria que se tiene remotamente.
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Conectar y dar vida a los dispositivos a través de Internet
Servicio gratuito e Ilimitado en el tiempo
Talk2M Servicio
Cloud
Montaje en riel DIN, 24 VDC,
Fácil creación de un túnel VPN a través del LAN del cliente,
LAN y puertos seriales para conectar equipos (PLC, HMI, ...)
Módem opcional
eWON Router
VPN Industrial
Router Industrial + Nube: la combinación perfecta
+
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Paso2: Se debe considerar los siguientes segmentos de ECOSISTEMA Industry 4.0
Seguridad
CLOUD PLATFORM: Se accede a la NUBE a través de Routers Industriales.
La funcionalidad permitirá:“Acceso Remoto”: cuando se requiere programar a distancia un PLC o cualquier equipo conectado a la red Ethernet de planta
“Monitoreo Remoto”: Adquisición de datos de planta con funcionalidades de Datalogger, alarmas y eventos, mensajes sms/email, generación de reportes, etc.
Existen routers solamente para Acceso remoto o Monitoreo Remoto. También routers que incluyen ambas funciones.
PLANTA
NUBE
USUARIOREMOTO
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Acceso remoto Útil para el departamento de automatización, Fabricantes de maquinarias, OEMs, integradores que ofrecen servicios:
Programación remota de equiposSoporte técnico a distanciaImplementación de mejoras, calibración de equipos, asignación de parámetros, etc.
Rapidez de comunicación similar a conexión directa con el equipo de planta
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• Visualización de displays de proceso desde web browsers como Internet Explorer, Mozilla, Google Chrome, etc.
• Los formatos html permiten visualizar y/o controlar desde cualquier dispositivo, inclusive Tablets o Smartphones
Monitoreo remoto de datosLos navegadores web se convierten en nuestros “ojos” del proceso:
Eyes Watching Over the Network!
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ALM:Sistema de Alarmas (4 niveles/tag) con variasopciones de notificación (SMS, eMail,…) LOG: Registro en intervalos de tiempo de valores de tags. Son grabados en DB interno (Hasta 1.5 millones de puntos). Dos modos de registro: Histórico y en tiemporeal. WEB:Servidor Web embebido para monitoreo de datos y HMI. BASIC/JAVA:Para aplicaciones personalizadas desarrolladas
por el usuario.
Aplicaciones integradas orientadas al usuario
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El cliente mantiene el control y la visibilidad:
o El acceso puede ser controlado por una llave externa
o “My Talk2M” (https://my.talk2m.com) provee un reporte de conexiones para poder dar seguimiento a cada conexión
Informes
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Porqué ?
o Para conectar de manera sencilla y remota
el tablero de instrumentos de la máquina
en HTML (paneles, Paginas de monitoreo, HMI web, etc)
Cómo ?
o Habilitar para acceder al servidor web
eWON remoto desde un iPhone, iPad o
cualquier dispositivo con Android…
o y también para acceder a cualquier
servidor web (en HTML) situado en el lado
LAN del eWON (Machine LAN)
Acceso Mobile Web: M2Web
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Remote Data Collection:1. El router toma datos localmente
2. EL router almacena en su memoria
3. Luego envia (pushes) los datos regularmente a servidor central
AccessMS SQLOracle
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• Túneles VPN entre el sitio central y RTUs
• Sitio central = servidor VPN visible en Internet
• Cada sitio necesita un eWONpero la visibilidad en Internet no es obligatoria
• El tráfico es encaminado desde el centro de aplicación a cada nodo
SCADA + Servidor VPN: enlace permanente vía Internet
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La fabrica del futuro implica que la empresaesté conectada con los riesgos de seguridadque esto conlleva ante la posibilidad desufrir ataques informáticos. Laciberseguridad permite blindar todos losprocesos y el acceso a cualquier intruso.
La tendencia en automatización es usar
los mismos protocolos de seguridad
utilizados por el sector financiero a nivel
mundial.
Ciberseguridad
El primer caso de virus en equipos deautomatización industrial (PLCs ySCADA) se dio con STUXNET. Se utilizópara atacar centrales nucleares de Iránreprogramando los PLCs Siemens y elSCADA Wincc
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mbNETFIX: El primer Firewall para protección de equipos de planta
El concepto de Ciberseguridad de las máquinas es un nuevo e inevitable cambio para la industria.
Al introducir el primer firewall para automatización industrial, MB Connect ayuda a fabricantes y usuarios de máquinas a dar seguridad a sus redes sin necesidad de dominar las complejas tecnologías involucradas en ciberseguridad.
El Firewall mbConnect permite:Controlar acceso para la red de producción y redes industriales de máquinasSeparación sencilla de redes de producción y redes industriales de máquinasProteger sus máquinas de ataques de Internet
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Paso2: Seguridad en todos los niveles de planta
Ejemplos: Firewalls industriales en equipos de planta, seguridad certificada en la Nube y protecciones en Apps de nivel usuario
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