La clave para una transparencia total en la evaluación de datos de máquinas y dispositivos
Cómo los sensores certificados de Leuze están ayudando a los operadores de sistemas a aprovechar al máximo las posibilidades de OPC UA.
El estándar OPC UA conecta los niveles de la pirámide de automatización.
La pirámide pasa a ser permeable
Tanto si se trata de la Industria 4.0, IIoT o la comunicación máquina-máquina, los sistemas y los productos solo se pueden conectar en red por medio de los estándares adecuados. Los expertos mencionan en este contexto a menudo la pirámide de la automatización en este contexto: dependiendo de la definición, ésta abarca desde el nivel más bajo, el nivel del dispositivo, pasando por los niveles del campo, control y el nivel de control del proceso hasta el vértice de la pirámide, el nivel de gestión. Los estándares para el intercambio de datos por los diferentes niveles ofrecen varias opciones: si bien máquinas y dispositivos intercambian datos al nivel de campo y al nivel del control por medio de los protocolos correspondientes, como IO-Link, PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT o Ethernet TCP/IP, la conexión directa a los niveles más altos de la pirámide de automatización permanece bloqueada. Esto se debe a que el bus de campo no llega hasta la nube ni existen protocolos como MQTT capaces de comunicarse con el nivel de campo. El entorno OPC UA (UA = Unified Architecture) cubre este vacío. Con los sensores de Leuze certificados por OPC UA, los operadores de sistemas se benefician de muchas opciones adicionales.
Del campo a la nube
Hasta ahora no existía un protocolo universal que permitiera a todas las máquinas, dispositivos y servidores comunicarse entre sí a todos los niveles. La razón es que los protocolos deben cumplir unos requisitos muy concretos en sus respectivos niveles. Es imposible reproducir todo en un solo protocolo. No obstante, máquinas y dispositivos generan una gran cantidad de datos valiosos. Sin embargo, los niveles que podrían evaluar estos datos, a menudo no tienen la capacidad para acceder a ellos e interpretarlos. Es aquí donde OPC UA crea una conexión. No es un protocolo sino un entorno, un conjunto de tecnologías. El principio en el que se basa OPC UA es utilizar un modelo de información para definir los datos que son transmitidos. El estándar regula los permisos de acceso al nivel de comunicación y define el protocolo para el intercambio de datos. Como resultado de ello, los niveles de la pirámide de automatización que hasta ahora estaban separados ahora son permeables y se convierten en una estructura de red abierta. Al tratarse de código abierto de disponibilidad gratuita, OPC UA funciona con independencia de cuál sea el fabricante y la plataforma de software.
Sin OPC UA, el tiempo necesario para identificar etiquetas defectuosas o escáneres dañados es mucho más alto en la mayoría de los casos.
Instalación más rápida
Para permitir el intercambio de datos a todos los niveles de la pirámide de automatización, los datos deben estar sistemáticamente preparados y disponibles. Porque incluso si se han definido estándares de comunicación, se aplica lo siguiente: cuando un dispositivo proporciona una secuencia numérica, el receptor necesita metadatos. Esta es la única manera de interpretar esta secuencia numérica correctamente, por ejemplo,como unidad de medida. En este caso entra en juego el modelo de información de la OPC Foundation, que describe los dispositivos conectados como una red de objetos diferentes. En primer lugar, se regulan los vínculos entre los nodos. En segundo lugar, se definen los atributos del estándar, que son los requisitos mínimos para permitir que un dispositivo sea reconocido en una red. Además, se pueden definir atributos especiales como capacidades y acciones de las máquinas, lo cual crea una estructura que se puede leer automáticamente. El resultado es que ahora los datos pueden ser leídos e interpretados por otros dispositivos con certificación OPC UA. Un aspecto práctico es que hay estándares industriales a disposición de los fabricantes, de modo que no tienen que elaborar especificaciones desde cero para cada dispositivo. Estas especificaciones complementarias describen cómo se definen, por ejemplo, los lectores de código de barras 1D y qué valores y eventos proporcionan. La OPC Foundation las suministra para su descarga en formato PDF y XML. Esto significa que las especificaciones son interpretables por la máquina y no se tienen que transferir manualmente.
El lector de código de barras 1D BCL 348i de Leuze tiene la certificación OPC UA, por lo que es compatible con los requisitos técnicos de OPC UA y puede transferir datos al nivel de gestión.
Estos son los tipos de información almacenados en el modelo de datos de un dispositivo:
- Datos para identificar el dispositivo en la red
- Datos y eventos del proceso (por ejemplo, el resultado de la lectura de un escáner, comando de inicio/parada)
- Datos de calidad (p.ej., procesos de lectura exitosos y fallidos de un lector)
Por tanto, OPC UA ofrece ventajas considerables para la instalación. Por ejemplo, cuando el lector de código de barras BCL 348i de Leuze se identifica a sí mismo como un lector de código de barras 1D en la red y el nivel de control comprende esta señal, las características del dispositivo se detectan de manera automática (AutoID). El resultado es una integración especialmente rápida en el sistema. El mantenimiento del sistema también está simplificado porque las alarmas, así como los mensajes de error y estado de cada dispositivo se pueden registrar de forma centralizada y se pueden evaluar de modo estandarizado.
Los escáneres con certificación OPC UA, como el DCR 248i, también pueden leer código de barras 2D. Para el eficiente de IIoT y la Industria 4.0, Leuze está añadiendo OPC UA progresivamente a sus restantes líneas de productos.
Seguridad en la red
OPC UA además contribuye a aumentar la seguridad de IT. Un requisito cada vez más importante en la era de IIoT es que los datos de la máquina se deben procesar para IIoT a través de la nube. Una ventaja para los operadores del sistema es que la encriptación total ya está integrada en el estándar OPC UA. Los datos de la empresa se protegen de modo efectivo frente a ataques externos. También facilita la asignación de permisos internos. Dado que especifica cómo acceder, leer, evaluar o cambiar datos, se minimizan riesgos como el tiempo de inactividad debido a ataques o al funcionamiento incorrecto.
Los sistemas se monitorizan con más facilidad
Uno de los principales puntos fuertes del estándar es la posibilidad de incrementar la eficiencia del sistema por medio de la evaluación de los datos. Las máquinas y los sistemas son más fáciles de monitorizar a través de OPC UA y los procesos se pueden optimizar. Esto se puede ilustrar con un ejemplo práctico: en un almacén de piezas pequeñas, un sistema transportador traslada las cajas que contienen los productos hasta las estaciones de preparación de pedidos y el área de envío. Cada caja lleva una etiqueta con el código de barra. Los lectores de código de barras 1D BCL 348i de Leuze se montan a lo largo del sistema transportador y suministran los datos necesarios para transportar las cajas. Debido a su uso, la óptica del escáner se puede ensuciar con el paso del tiempo, por lo que las etiquetas de las cajas ya no se pueden detectar correctamente. Por otro lado, las etiquetas también pueden estar afectadas por el funcionamiento y es posible que ya no sean legibles a causa de los daños o a la suciedad. ¿Cómo se puede encontrar la avería?
Acceso rápido a datos relevantes
Según el método convencional – es decir, sin OPC UA – se puede acceder a los sensores con un ordenador de diagnóstico. Como almacenan valores como la participación en los intentos de lectura fallidos, es posible identificar los escáneres ensuciados o deteriorados por otro motivo. El inconveniente es que el operador del sistema ha de controlar y leer cada dispositivo por separado. Esta tarea exige mucho tiempo, en especial para identificar las etiquetas afectadas. En este caso, los empleados necesitan leer cada escáner por separado y poner los datos manualmente en este contexto. Esto se puede lograr con mucha más eficiencia mediante OPC UA y la tecnología adecuada del sensor: los lectores de código 1D BCL 348i de Leuze tienen la certificación OPC UA, por lo que es posible transferir los datos del escáner al nivel de control. Con una aplicación sencilla se pueden evaluar y visualizar de forma centralizada, por ejemplo, en un panel de control. Así se muestra en tiempo real si un escáner tiene un número excepcionalmente grande de intentos fallidos. Una ventaja añadida es que también se transmite la ubicación de la instalación del sensor y el personal de mantenimiento puede trabajar directamente sobre este. Si se determina que todos los escáneres tienen dificultades para detectar una determinada etiqueta, esta se puede sustituir de forma similar según lo previsto. En resumen: un aumento significativo de la eficiencia del mantenimiento y un método sencillo para incrementar la disponibilidad del sistema.
Ventajas de la tecnología de sensores con certificación
OPC UA se ha consolidado en poco tiempo como un entorno central para la transferencia de datos desde el nivel de campo hasta la nube. Los niveles de los sistemas de automatización, que antes estaban organizados siguiendo una jerarquía estricta, ahora son permeables. En otros aspectos, esto contribuye a evaluar de manera eficiente los datos de la máquina y el dispositivo. Sin embargo, las ventajas del estándar para la instalación, la optimización de las operaciones en curso y el mantenimiento solo se pueden usar con la tecnología adecuada del sensor. Aquí se recomienda recurrir a expertos en sensores que cuentan con una gama de productos que incluye productos con certificación OPC UA y los conocimientos correspondientes. La Sensor People de Leuze siempre está disponible. Con la innovadora tecnología de sensores de Leuze con certificación OPC UA, como el lector de código de barras 2D DCR 248i y el lector de código de barra 1D BCL 348i, los operadores pueden llevar sus sistemas a nivel de eficiencia totalmente nuevo.
