Prototipando dispositivos edge IIoT: Guía práctica

El Industrial Internet of Things (IIoT) desbloquea visibilidad sin precedentes en procesos de manufactura, impulsando toma de decisiones más inteligente y mayor eficiencia. Soluciones IIoT de grado empresarial dependen de arquitecturas multi-capa que recopilan datos de sensores diversos de forma segura, los transmiten a la nube y los analizan para revelar insights accionables. En Industrial Internet Application Development, los autores profundizan en arquitectura IIoT y delinean estrategias para cumplir estos requisitos demandantes.

Extracto del Capítulo 3 del libro, esta sección explica cómo desarrolladores pueden construir dispositivos prototipo capaces de recopilar y comunicar datos a aplicaciones de nivel superior. El contenido se divide en las siguientes entregas:

• Prototipado de dispositivos

• Implementando conectividad HTTP

• Usando WebSockets

• Usando Modbus

• Usando protocolos OPC UA

Adaptado de Industrial Internet Application Development, por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Capítulo 3. Desarrollo Edge IIoT
Por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Este capítulo guía a principiantes a través de prototipado end-to-end: seleccionar el hardware correcto, ensamblar cuatro dispositivos muestra, desplegar aplicaciones IoT básicas, y aprovechar servicios Predix para almacenar, analizar y fusionar datos de sensores.

En este capítulo, aprenderá sobre los siguientes temas:

• Elección de hardware para prototipado

• El modelo Open Systems Interconnection y sus capas

• Protocolos de capa de aplicación —HTTP y WebSocket

• Protocolos M2M industriales —Modbus y OPC UA

• Ensamblaje de un dispositivo para prototipo

• Preparación de una tarjeta SD para prototipo

• Construcción y ejecución de apps IoT simples usando protocolos HTTP, WebSocket, Modbus y OPC UA

• Servicios de gestión de datos en Predix

Hardware para prototipos

Esta sección revisa la amplia gama de opciones de hardware disponibles para prototipado y ofrece orientación sobre seleccionar la placa y protocolo de comunicación apropiados para asegurar integración fluida entre componentes.

Variedad y costo

Placas open-source como Arduino, Raspberry Pi, Orange Pi, LinkIt, BeagleBone y Tessel son todas asequibles. Por ejemplo, un Orange Pi puede comprarse por solo $33, mientras un kit de inicio que incluye sensores, pequeño display, LEDs, cables y protoboard típicamente cuesta alrededor de $70. Sensores individuales empiezan en $1.

Modificaciones

Las placas más populares —Arduino y Raspberry Pi— tienen una gama de variantes. Si necesita Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI o mayor poder de procesamiento, compare las opciones disponibles para encontrar una placa que cumpla sus especificaciones exactas.

Comparando opciones

Todas las placas son compactas —aproximadamente 8 cm ancho, 5 cm alto y 2 cm grueso (sin carcasa). Hardware más potente como Intel NUC mide 35 × 25 × 4 cm. La conectividad es un diferenciador clave; muchas placas carecen de Wi-Fi o Bluetooth integrados, y características como GSM, GPS, cámaras o módulos FM usualmente requieren módulos separados.

Otro factor crítico es el número de conectores de sensores. Evalúe los sensores que necesita y verifique compatibilidad con la placa elegida. Placas de expansión adicionales pueden extender el conteo de pines si se requiere.

Sensores soportados

Los conectores de placa pueden soportar solo sensores analógicos o solo digitales. Sensores digitales emiten señales discretas —p. ej., el sensor de temperatura DHT11 emite un entero entre 0 °C y 50 °C. Sensores analógicos producen señales continuas, permitiendo valores como 11,9 °C con el sensor TMP36, que mide de –50 °C a 125 °C. Convertir entre tipos de señal es posible pero añade complejidad y componentes extra.