Sistemas de sensores en el IoT industrial

Los componentes clave de los sistemas industriales modernos son los sensores que alimentan datos a los controladores, monitores y otras tecnologías operativas que operan en la planta. La conexión en red de sensores se ha utilizado durante años, pero la llegada de Internet ha ampliado tanto las oportunidades como los desafíos del uso de sistemas de sensores. Las oportunidades y desafíos de diseño también se han expandido a medida que los sensores se convierten en parte del Internet industrial de las cosas (IIoT).

Los sensores desempeñan una variedad de funciones en la fábrica moderna. Además de proporcionar datos para el control de procesos, ayudan en la evaluación de la calidad, el seguimiento de activos e incluso la seguridad de los trabajadores. La llegada de un potente software analítico basado en la nube y la inteligencia artificial también ha permitido el uso de datos de sensores para reducir los costos de producción a través de la optimización de procesos y el mantenimiento predictivo. Y una vez enrutados a Internet, los datos de los sensores se pueden utilizar para una variedad de usos, desde la gestión de suministros hasta la coordinación global de los recursos de producción.

Para cumplir con todos estos propósitos, existe una amplia variedad de tipos de sensores disponibles, con versiones nuevas y mejoradas que aparecen continuamente. La iluminación, la temperatura, el movimiento, la posición, la presencia, la visión, la fuerza, el flujo y la composición química se encuentran entre los tipos de sensores más comunes. Prácticamente todos los tipos de procesos o condiciones ambientales tienen un tipo de sensor adecuado para su medición, disponible en empresas de una amplia cartera como TE Connectivity y proveedores especializados como Aceinna .

Existe una amplia variedad de tipos de sensores utilizados en la industria que necesitan conexión a IoT. (Imagen:Postpaisajes)

Tradicionalmente, la información que proporciona esta multitud de tipos de sensores se ha mantenido como un recurso local, confinado a una sola instalación o incluso a una sola máquina. Sin embargo, la llegada de opciones de conectividad de área amplia y de bajo costo ha abierto la puerta al acceso a los datos de los sensores desde cualquier parte del mundo. Esta accesibilidad ha desbloqueado una gran variedad de opciones para utilizar los datos y la información de los sensores. Uno que despertó un interés inmediato y generalizado es el mantenimiento predictivo, en el que las computadoras remotas (en algún lugar de la nube) que ejecutan potentes algoritmos analíticos utilizan datos de sensores para determinar el estado de la maquinaria en tiempo casi real para identificar las necesidades urgentes de mantenimiento antes de que falle el equipo. Pero se están identificando muchas otras aplicaciones para aprovechar la capacidad de conectar sensores industriales individuales a todos los recursos y partes interesadas del mundo.

Desafortunadamente, no es especialmente fácil conectar un sensor a Internet y hacer algo útil con los datos, especialmente si se trata de sistemas de sensores heredados. Los sensores industriales utilizan una variedad de protocolos para enviar sus datos a sus usuarios tradicionales. Sin embargo, Internet requiere datos en formato TCP / IP, por lo que se requiere al menos una conversión de protocolo. Es posible que se necesite un hub o una puerta de enlace para consolidar y concentrar los datos, especialmente si muchos sensores necesitan conectividad. Y los datos deben tener un destino, lo que significa utilizar algún tipo de servicio en la nube para al menos almacenar los datos para su posterior recuperación y, a menudo, para realizar el procesamiento de datos.

La conexión funciona en ambos sentidos, por supuesto, por lo que conectar el sensor a la web brinda una oportunidad para la configuración y el control remotos. También genera la necesidad de garantizar la seguridad tanto de los datos enviados como de los comandos de control que ingresan (consulte EE Times: El día en que el IoT industrial es pirateado ). Autenticar, aprovisionar y monitorear el estado de una multitud de sensores son necesidades adicionales que surgen de la conectividad. Por lo tanto, un sensor industrial IIoT es en realidad una colección compleja de hardware y software que abarca la brecha desde el dispositivo en el borde hasta los servicios en la nube. La forma de establecer esta colección varía considerablemente según la situación. Afortunadamente, también existe una gran variación en los productos y servicios disponibles para que los diseñadores los apliquen.

La incorporación de un sistema de sensores al IIoT requiere un ecosistema complejo de hardware y software. (Imagen:Tecnologías disruptivas)

Para muchos desarrolladores, los sistemas de sensores heredados serán los candidatos para IIoT. Los equipos industriales suelen tener una vida útil medida en décadas, por lo que hay una enorme base de sensores instalados que necesita conversión a conectividad a Internet. Los desarrolladores pueden comenzar agregando módulos de radio inteligentes, como los de Link Labs , que puede aprovechar las interfaces de sensores existentes y proporcionar la conversión de protocolo necesaria, así como la conectividad. Hay una variedad de redes de radio disponibles para elegir, incluidas Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN y celular. Los desarrolladores que conectan sistemas heredados deberán seleccionar entre los muchos proveedores de servicios en la nube y proveedores de software de análisis que ofrecen servicios industriales.

Para los nuevos diseños de sistemas, hay varias opciones disponibles. Una, por supuesto, es utilizar un enfoque de diseño como el de un sistema heredado, comenzando con el sensor básico. Un controlador Debe agregarse para proporcionar la interfaz del sensor y la seguridad de los datos, junto con una radio para manejar la conectividad de la red. Al igual que con el sistema heredado, los diseñadores deben organizar los servicios en la nube.

Sin embargo, los desarrolladores no necesitan trabajar completamente desde cero al crear un nuevo sistema. Han surgido varios enfoques basados ​​en plataformas que simplifican la combinación de los componentes del sensor, el controlador y la radio al permitir un ensamblaje de combinación y combinación de componentes compatibles. Un ejemplo es la plataforma M2.COM desarrollado conjuntamente por Arm, Advantech, Bosch Sensortec, Sensirion y Texas Instruments. Esta plataforma utiliza un factor de forma estandarizado e interfaces para permitir que los desarrolladores elijan un sensor conforme y un módulo inalámbrico de uno de los muchos proveedores diferentes, luego simplemente conéctelos, instale el agente de software de IoT de la plataforma y desarrolle su programa de aplicación para crear un sensor. módulo que luego se puede usar con una variedad de plataformas en la nube.

Ensamblar un sistema de sensor IIoT es más simple cuando se usan bloques de construcción estandarizados, como con la plataforma M2.COM. (Imagen:M2.COM)