OPC UA: cinco letras para más transparencia

Mediante el estándar OPC UA, se pueden evaluar de manera eficiente datos de la máquina y de los equipos. Los operadores de instalaciones sacan partido a las nuevas posibilidades de los sensores con certificación OPC UA de Leuze.

La pirámide se vuelve permeable

Ya sea se trate de industria 4.0, IIoT o comunicación de máquina a máquina, las instalaciones, las máquinas y los productos solo se pueden interconectar mediante estándares adecuados. En este contexto, los expertos a menudo hablan de pirámide de automatización: en función de la definición, esta va desde el nivel más bajo, el nivel de los equipos, pasando por el nivel de campo, control y controlador de procesos, hasta la punta de la pirámide, el nivel de gestión. Los estándares para intercambiar datos a través de los niveles se distinguen por sus opciones: mientras la máquina y los equipos intercambian datos en el nivel de campo y hacia el nivel de control a través de los principales protocolos como IO-Link, PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT o Ethernet TCP/IP, la vía directa hacia los niveles superiores de la pirámide de la automatización permanece bloqueada. Ya que un bus de campo no puede escalar hasta la nube, ni los protocolos como MQTT pueden comunicarse con el nivel de campo. Esta necesidad la cubre el marco OPC UA (UA = Unified Architecture). Con los sensores de Leuze que disponen de certificación OPC UA, los operadores de instalaciones se benefician de más posibilidades.

El estándar OPC UA úne los niveles de la pirámide de automatización.

Del campo a la nube

Aún no existe ningún protocolo universal con el que todas las máquinas, equipos y servidores se pueden comunicar entre sí a través de todos los niveles. El motivo es que los protocolos deben cumplir requisitos muy específicos en cada nivel. Por eso, resulta imposible representarlo todo en uno. No obstante, las máquinas y equipos producen muchos datos de gran valor, pero a menudo los niveles que podrían evaluar estos datos no tienen la posibilidad de acceder a ellos e interpretarlos. En este contexto, OPC UA es capaz de establecer una conexión. No solo se trata de un protocolo, sino de un marco, un conjunto de módulos tecnológicos. El principio detrás de todo es que el OPC UA define a través de un modelo de información qué datos se envían. El estándar controla los derechos de acceso a los niveles de comunicación y define el protocolo para el intercambio de datos. Esto hace accesibles los niveles de la pirámide de automatización que hasta ahora eran independientes y desarrolla una estructura de red abierta. Como fuente de código abierto disponible gratuitamente, el OPC UA funciona independientemente del fabricante y la plataforma de software.

Instalación rápida

Para poder intercambiar datos a través de todos los niveles de la pirámide de automatización, estos se deben preparar y proporcionar sistemáticamente. Aunque existan estándares de comunicación definidos, se aplica la siguiente regla: si un equipo envía una secuencia numérica, el receptor requiere metadatos. Únicamente en este caso se puede interpretar correctamente esta secuencia numérica, por ejemplo, como una unidad de medida. Aquí entra en juego el modelo de información de la OPC Foundation. Este describe los equipos conectados como una red de diferentes objetos. En primer lugar, se regulan las relaciones entre los diferentes nodos. En un segundo nivel, se definen los atributos estándar, que son requisitos mínimos para que un equipo se pueda detectar en la red. Además, se pueden definir atributos especiales como las capacidades y acciones de las máquinas. De este modo, se construye de forma automática una estructura legible. Con esta, los datos se pueden leer e interpretar por otros equipos con certificación OPC UA. Esto es práctico, ya que existen estándares industriales para evitar que cada fabricante tenga que establecer nuevas especificaciones desde cero para cada equipo. Estas especificaciones Companion describen como se definen los lectores de códigos 1D y qué valores y eventos proporcionan. La OPC Foundation proporciona estas especificaciones en forma de archivo PDF y XML para poder descargarlas. Las máquinas pueden leer las especificaciones, por lo que no es necesario transferirlas manualmente.

Tipos de información que se guardan en el modelo de datos de un equipo:

  • Datos para la identificación del equipo en la red
  • Datos de proceso y eventos (por ejemplo, resultado de la lectura de un escáner, comando inicio/paro)
  • Datos de calidad (por ejemplo, procesos de lectura de un escáner fallidos o completados con éxito)

El OPC UA también tiene ventajas para la instalación. Por ejemplo, cuando el lector de código de barras BCL 348i de Leuze se identifica en la red como lector de código 1D y el nivel de control comprende esta señal, se detectan automáticamente las características del equipo (AutoID). Esto resulta en una integración particularmente sencilla en el sistema. El mantenimiento de la instalación también se facilita con este estándar, porque las alarmas y mensajes de estado y error de todos los equipos se pueden registrar de forma centralizada y evaluar de manera uniforme.

El lector de códigos 1D BCL 348i de Leuze está certificado según OPC UA. Es compatible con los requisitos de la tecnología según OPC UA y puede transmitir datos al nivel de gestión.

Seguro en la red

Además, el OPC UA contribuye a una mayor seguridad de las TI. Un requisito que en la era del IIoT es cada vez más importante, puesto que los datos de la máquina se deben procesar para el Internet industrial de las cosas a través de la nube. Los operadores de la instalación se benefician de que el estándar OPC UA ya tiene integrado un cifrado de extremo a extremo. Este protege los datos de la empresa de manera eficiente contra posibles ataques externos. Además, facilita la asignación de permisos internos. Gracias a la definición de los permisos de los usuarios a leer, evaluar o modificar los datos, se minimizan riesgos como períodos de inactividad por culpa de ataques u operaciones erróneas.

Las instalaciones se pueden supervisar más fácilmente

Uno de los puntos fuertes del estándar es la posibilidad de aumentar considerablemente la eficiencia de la instalación gracias a la evaluación de datos. Las máquinas e instalaciones se pueden supervisar fácilmente a través de OPC UA y, por consiguiente, se pueden optimizar procesos. Esto se puede visualizar con un caso práctico: en un almacén pequeño pasan cajas por una línea de transporte para llevar la mercancía a los puestos de gestión de pedidos y de envío. Las cajas llevan una etiqueta con un código de barras. Los lectores de códigos 1D BCL 348i de Leuze instalados en la línea de transporte proporcionan datos para desplazar las cajas a través de la línea de transporte. Con el paso del tiempo, se puede ensuciar la óptica de los escáneres durante el funcionamiento, de modo que no se puedan detectar de forma precisa las etiquetas de las cajas. Por otro lado, las etiquetas también se pueden ver afectadas por el funcionamiento y pueden presentar daños o suciedad que las haga ilegibles. ¿Cómo puede encontrar el usuario el error?

Acceso rápido a los datos relevantes

Con el método convencional, es decir, sin OPC UA, los sensores se pueden controlar mediante un ordenador de diagnóstico. Al memorizar valores como el porcentaje de intentos de lectura fallidos, se pueden identificar los escáneres sucios o afectados por otras influencias externas. La desventaja es que el operador de la instalación debe controlar cada equipo y leer los datos individualmente. Esto supone un trabajo que requiere mucho tiempo, sobre todo para identificar las etiquetas afectadas. En este caso, los empleados deben leer los datos de cada uno de los escáneres y establecer una relación entre los datos manualmente. Este proceso se soluciona de manera mucho más eficiente con OPC UA y la tecnología de sensores adecuada para este protocolo: los lectores de códigos 1D BCL 348i de Leuze disponen de certificación OPC UA. Por tanto, los datos del escáner se pueden transferir al nivel de gestión. A través de una aplicación sencilla se pueden evaluar de manera centralizada y, por ejemplo, visualizar en un panel. Esto indica en tiempo real cuando un escáner presenta un número de intentos fallidos notablemente alto. Otro punto fuerte es la indicación del lugar de montaje, con la cual se puede encontrar fácilmente el lugar del escáner afectado. En el caso de que se indique que todos los escáneres detectan mal una etiqueta en concreto, también se puede sustituir la etiqueta en cuestión. En definitiva, este sistema supone una importante mejora de la eficiencia durante el mantenimiento y una forma sencilla de aumentar la disponibilidad de la instalación.

Sin OPC UA, a veces requiere mucho más tiempo detectar las etiquetas defectuosas o los escáneres con interferencias.

Confíe en los sistemas de sensores certificados

OPC UA se ha convertido en poco tiempo en el marco central internacional para la transmisión de datos desde el nivel de campo hasta la nube. Los niveles del sistema de automatización que antes estaban estrictamente jerarquizados se vuelven así accesibles. Esto permite, entre otras cosas, la evaluación eficiente de datos de máquinas y equipos. Sin embargo, las ventajas del estándar para la instalación, optimización del funcionamiento continuo y el servicio solo se pueden aprovechar si se utilizan los sensores adecuados. Se recomienda acudir a expertos en sensores que dispongan de productos con certificación OPC UA en el catálogo, así como el know-how correspondiente. La Sensor People de Leuze están a su disposición en todo momento. Con los innovadores sensores con certificación OPC UA de Leuze, como el lector de códigos 2D DCR 248i y el lector de códigos 1D BCL 348i, los usuarios pueden operar sus instalaciones con el máximo nivel de eficiencia.

También hay disponibles escáneres con certificación OPC UA para los códigos 2D, como el DCR 248i. Leuze incorpora consecutivamente OPC UA a otras líneas de productos para lograr un uso eficiente del IIoT y la Industria 4.0.