Los primeros pasos hacia IIoT con WirelessHART

Sin un monitoreo de salud online, se gasta más tiempo y dinero en mantenimiento.

 

 

Antes que nada, una pregunta: cuando se habla de IIoT, ¿qué imagen le viene a la mente? No es difícil de adivinar: todavía se están usando señales de 4-20 mA y no se vislumbra cambio alguno a corto plazo.

Sin embargo, todos los dispositivos de campo tienen comunicación HART, pero se la usa principalmente para leer mensajes del estado de dispositivos o para cambiar configuraciones. Y no hay que extrañarse que una implementación de IIoT puede hacerse rápidamente en un sistema 4-20 mA/HART sin cambio alguno. Los dispositivos HART tienen el mismo nivel de inteligencia e información que la mayoría de los dispositivos digitales. Además, la adquisición de esta información y su integración en un servicio de nube es mucho más sencilla de lo que uno puede pensar.

Veamos entonces el concepto de IIoT y cuáles son los primeros pasos hacia su implementación en una planta.

 

¿Qué es IIoT?

Pensando en la así llamada tercera revolución industrial, la idea era automatizar máquinas y procesos. Esto simplemente significó implementar un sistema capaz de medir un valor de proceso en particular, aplicarle un algoritmo de control y luego usar el valor de salida resultante para, por ejemplo, actuar una válvula o modificar la velocidad del motor de una bomba.

La automatización ahorró tiempo y mano de obra, además de aumentar la eficiencia y la calidad de producción.

Hoy en día, cuando se habla de la cuarta revolución industrial, IIoT o Industria 4.0, la idea es adquirir de manera eficiente grandes cantidades de datos desde sensores y máquinas inteligentes, para un análisis destinado a optimizar el proceso.

Los resultados podrán estar disponibles en varias aplicaciones, por ejemplo analítica, información de salud o una biblioteca de documentos, cada una con una interface de usuario para mostrar toda la información esencial.

 

¿Cuál es el potencial de IIoT en un entorno industrial?

La mayor parte de la información valiosa se encuentra (latente) en el campo. Esta es información que permite mejorar un proceso y evitar paradas no planificadas en la planta. Cuando alguien piensa en dispositivos inteligentes, probablemente sólo vea los dispositivos que hoy en día emplean una tecnología de comunicación innovadora, ¿no es cierto?

Sin embargo, hay dispositivos de campo HART que también tienen gestión inteligente de dispositivos (IDM – Intelligent Device Management), tal como se encuentra en dispositivos de campo fieldbus Foundation (FF) y PROFIBUS (PB). Pero a diferencia de lo que ocurre con los dispositivos FF y PB, que se comunican digitalmente con el sistema de control, los dispositivos HART probablemente tan sólo envíen señales 4-20 mA ‘inocuas’ al controlador. Al no usar comunicación HART, están guardando lo mejor de su información para sí mismos.

¡Pero no todo está perdido! Hoy en día, las soluciones IIoT pueden recolectar y analizar datos de dispositivos HART independientemente del sistema de control y aportar información relevante para el proceso. Esto se traduce directamente en una mejora del proceso, ya que los análisis de salud hacen disminuir el número de reparaciones no planificadas y paradas no programadas.

 

Red WirelessHART.

 

¿Qué es WirelessHART?

Hay varios tipos de comunicación wireless, quizás los más conocidos sean WirelessHART y Bluetooth. Ambas redes funcionan de manera confiable en un entorno industrial, ofreciendo una conectividad cibersegura y robusta.

En lo que hace a WirelessHART, si bien hay gente que todavía no está familiarizada con WirelessHART, se ha ido consolidando en muchas industrias en todo el mundo. El protocolo se desarrolló en 2004 y tuvo su lanzamiento al mercado en 2007. En 2010 se convirtió en el estándar internacional IEC 62591.

En pocas palabras, WirelessHART trabaja a una frecuencia de 2.4 GHz, usando el mecanismo TDMA (Time Division Multiple Access) para sincronizar todos los dispositivos en la red, donde cada uno se comunica con un gateway.

Además, WirelessHART opera con una red tipo mesh basada en IEEE 802.15.4, combinando dos métodos que garantizan una red confiable y segura: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) y FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum).

Los dispositivos pueden tener WirelessHART incorporado o pueden estar equipados con adaptadores WirelessHART. Estos últimos actualizan dispositivos 4-20 mA/HART y dispositivos analógicos a instrumentos wireless.

 

¿Cómo se implementa WirelessHART en aplicaciones IIoT?

En una planta que ya tiene dispositivos de campo HART que se conectan al sistema de control utilizando sólo señales 4–20 mA, la respuesta es un adaptador WirelessHART. Es una forma sencilla de recolectar toda su información inteligente y entregarla al gateway. Luego, el gateway puede transmitir la información a un dispositivo de borde, que la integra de manera segura en un servicio de nube.

De acuerdo a la aplicación, una solución WirelessHART normalmente ahorra más tiempo y dinero que usar un multiplexor para recolectar los mismos datos.

El adaptador WirelessHART puede ser alimentado por batería u obtener su energía de la alimentación por lazo del dispositivo. Se lo puede instalar directamente en el dispositivo o remotamente. Los adaptadores se pueden agregar rápida y fácilmente, sin grandes modificaciones en la infraestructura de planta.

Gracias a las características técnicas de la red, es posible extender una red o tener más de una red en la planta. Hay algunas reglas para el dimensionamiento de la red, pero un proveedor confiable de servicios IIoT que trabaje con conectividad HART podrá brindar todo el soporte necesario para la arquitectura de red.

 

Adaptador WirelessHART.

 

¿Cuáles son los beneficios de reconvertir los tags críticos?

Los tags críticos necesitan un monitoreo constante para evitar una parada no programada de un proceso. En la mayoría de los escenarios, la reconversión con soluciones digitales estándar en una infraestructura 4-20 mA existente conlleva altos costos de inversión.

En estos casos, los adaptadores WirelessHART ofrecen una manera sencilla de obtener los beneficios de un monitoreo online con un mínimo esfuerzo e inversión.

Además, sin un monitoreo de salud online, se gasta más tiempo y dinero en mantenimiento. Cuando un dispositivo tiene un problema, se necesita más tiempo para descubrir qué está sucediendo, encontrar el error y solucionarlo en comparación con un servicio de monitoreo de salud IIoT.

Un servicio de monitoreo de salud online de alta performance, por ejemplo Netilion Health de Endress+Hauser, puede seguir continuamente los dispositivos de campo. Al tener la red conectada a la nube a través de un dispositivo de borde, también se tiene acceso a todos los datos críticos desde donde sea.

Esta tecnología se basa en una comunicación wireless robusta y estable ya implementada en muchas aplicaciones que usan el protocolo HART de todo el mundo. Pero cabe señalar que todos estos datos sensibles requieren una protección especial.

 

Netilion con una red WirelessHART.

 

Pasos sencillos para el monitoreo de salud de tags críticos

Está claro que WirelessHART permite que la implementación de IIoT sea más sencilla que nunca, pero ¿cómo opera? A continuación se enumeran los pasos para comenzar el monitoreo online de tags críticos usando Netilion Health:

  • τ Establecer cuáles son los dispositivos críticos en la planta – Para comenzar, es necesario averiguar qué mediciones y dispositivos son críticos en la planta. Luego, dimensionar la red WirelessHART y establecer cuántos adaptadores wireless, repetidores y gateways WirelessHART se necesitan.
  • τ Proveer adaptadores wireless para estos dispositivos – Cada dispositivo crítico requiere su adaptador, que puede ser instalado local o remotamente.
  • τ Conectar con el gateway wireless – Asignar a todos los adaptadores una ID de red y una clave para que que se conecten automáticamente con el gateway wireless, que se encarga de recolectar toda la información de los dispositivos de campo.
  • Conectar el gateway wireless a Field Edge SGC500 – El gateway SWG70 WirelessHART es Netilion Ready, lo que significa que se lo puede conectar con Edge Device SGC500 después de configurar la dirección y el puerto en SWG70 HART según especificaciones. Luego conectar Field Edge a la Internet.
  • τ Configurar el dispositivo de borde y finalizar la conexión con Netilion – Completar la instalación configurando Edge Device SGC500 para su conexión con Netilion.

Una vez realizados estos pasos, todo está listo para comenzar a recolectar datos en Netilion Ecosystem y consumirlos vía Netilion Services. El servicio Netilion Heath, por ejemplo, aporta un conocimiento profundo de los activos utilizando un teléfono inteligente, computadora portátil o tableta, donde sea que se encuentre. Además, se puede seguir toda la información de los activos, tener una visión general gráfica de los eventos y acceder al historial de salud para obtener información detallada.

 

Preparado en base a una presentación de Fabricio Andrade, experto en Netilion de Endress+Hauser.

© 2018 Editorial Control. Desarrollado por Estudio Pionero.