Aurel Buda y Sai Seidel-Sridhavan están convencidos de que la SPE tendrá su lugar como complemento de las tecnologías disponibles en la actualidad.
IO-Link sin límites
Como especialista en tecnología de sensores inteligentes, Turck aporta inteligencia a la máquina, creando así el vínculo con la Industria 4.0 y la IIoT. En una entrevista con Andreas Gees de la revista especializada elektroAutomation, el Director de Marketing de Producto de Turck, Sai Seidel-Sridhavan, y Aurel Buda, Director de Gestión de Producto de Sistemas de Automatización de Fábrica, discuten el papel de IO-Link como la tecnología básica en la cartera y qué desarrollos adicionales se pueden esperar en esta tecnología
IO-Link ha ganado en importancia sobre todo en relación con los conceptos para la IIoT. ¿Qué papel desempeña esta tecnología de comunicación para Turck?
Seidel-Sridhavan: Como miembro fundador de la comunidad IO-Link, siempre hemos trabajado con nuestros clientes para alcanzar el objetivo de la comunicación digital desde el nivel de control hasta el último metro de la máquina. En aquel momento, invertimos en una tecnología cuyo desarrollo no podíamos prever inicialmente. Hoy en día, IO-Link es una parte importante de nuestra estrategia corporativa. Todos los sensores y productos de comunicación que desarrollamos para la automatización de fábricas están disponibles al menos en una versión IO-Link. La elección de IO-Link suele ser una decisión estratégica y los dispositivos IO-Link se lanzan al mercado en primer lugar. Además de su uso para RFID, IO-Link es una de nuestras dos tecnologías principales para datos digitales de la máquina y su uso en automatización. IO-Link es, ante todo, una interfaz entre el sensor y el controlador, pero también proporciona la base para implementar conceptos IIoT.
Buda: Turck no solo produce muchos tipos diferentes de sensores para tareas de control o monitorización de procesos, sino también muchos más para amplias soluciones IIoT. En última instancia, nuestros clientes encontrarán en Turck la cartera completa de IO-Link, desde sensores hasta dispositivos de lectura/escritura RFID, fuentes de alimentación y luces, pasando por concentradores y maestros para sistemas de E/S y módulos de bloques, prácticamente desde el sensor hasta la nube. Todo ello se complementa con la oferta de software inteligente que facilita enormemente a los usuarios el despliegue de la tecnología. Vemos IO-Link como la interfaz entre los mundos del control y la IIoT, por lo que también participamos intensamente en la monitorización de condiciones.
Al principio, IO-Link tenía problemas de aceptación. Esto ha cambiado. ¿Por qué Turck ha desarrollado una cartera tan amplia de dispositivos con IO-Link
Buda: La conexión en red eficiente incluso de un simple interruptor en una máquina y, por tanto, la comunicación bidireccional a nivel de campo es un caso de uso significativo en Turck. IO-Link es abierto e independiente del bus de campo. También apoyamos esto con nuestra estrategia multiprotocolo Ethernet en los maestros. Los sensores van desde simples interruptores de proximidad hasta dispositivos complejos que proporcionan información adicional sobre su estado de funcionamiento, así como sobre las condiciones ambientales. Nuestros sensores de radar, por ejemplo, soportan la monitorización de estado con análisis integrados de humedad, vibración, temperatura, etc. Con IO-Link, Turck opera en un ecosistema en el que también están disponibles soluciones estandarizadas de actuadores de otros fabricantes. Por eso nos hemos preparado para la tecnología de actuadores en el lado del dispositivo IO. Conectamos IOs al maestro a través de IO-Link para recoger señales de sensores simples, pero también para conmutar válvulas con corrientes más altas.
Seidel-Sridhavan: La aceptación ha crecido con la creciente disponibilidad de actuadores con capacidad IO-Link y muchos fabricantes de dispositivos han descubierto esta interfaz por sí mismos. Inicialmente, la monitorización de condiciones y el IIoT generaron interés, pero el ecosistema no estaba completo. Hoy hablamos de una amplia ecología de sensores, terminales de válvulas o fuentes de alimentación. Ha quedado claro que IO-Link no solo es relevante para sensores, E/S y controladores. Los fabricantes se ahorran el deber de integrar distintas interfaces. Los usuarios se benefician de esta interfaz única, con cables, conectores y software idénticos.
IO-Link ganó aceptación cuando aparecieron los primeros conceptos de IIoT. En el pasado, los usuarios utilizaban IO-Link para configurar sensores.
Buda: IIoT, la monitorización de condiciones, el mantenimiento predictivo, la optimización de procesos y la gestión de activos han impulsado la aceptación de IO-Link. Nuestro mensaje siempre ha sido que IO-Link también permite una infraestructura rentable. IO-Link se comunica a través de un económico cable estándar. Aunque los terminales de válvulas o los concentradores también pueden conectarse en red mediante Ethernet industrial, los costes son significativamente superiores en este caso, mientras que los costes de un sensor no han aumentado debido a la integración de IO-Link. Y la transferencia de datos de proceso, identificación y acceso constituye en última instancia la base de los gemelos digitales y la gestión de activos.
Turck ofrece soluciones desde el sensor hasta la nube. ¿Qué variantes de software IO-Link se utilizan para apoyar la configuración y el funcionamiento?
Seidel-Sridhavan: Hoy en día, implementamos la configuración IO-Link directamente en los controladores Profinet mediante la integración de los datos de la configuración IO-Link en el archivo Profinet GSDML del maestro. Esto significa que los usuarios también pueden configurar sus componentes en el mismo sistema de ingeniería que utilizan para el mundo de los controladores. También hemos integrado una herramienta en los servidores web de nuestros componentes que permite acceder al IODD Finder, una base de datos global de casi todos los dispositivos IO-Link del mercado. La descripción del dispositivo IO-Link está entonces disponible en el sistema de ingeniería o en un sistema de configuración a través de interfaces automatizadas.
Buda: Nuestra herramienta de configuración basada en web dispone de la misma interfaz para cargar automáticamente los IODD de la red. La herramienta es adecuada para la configuración, pero también para la puesta en servicio inicial. Esto también se aplica, por ejemplo, a los dispositivos de lectura/escritura RFID, para los que la configuración a través de IO-Link es muy sencilla. También podemos, por ejemplo, programar aplicaciones web que faciliten la calibración de los sensores. Lo hemos implementado para nuestros sensores de radar, pero también para nuestros sensores de vibración, y estamos ampliando continuamente la gama. Los perfiles IO-Link también definen el comportamiento estandarizado de dispositivos o clases individuales. Ya existen algunos perfiles, por ejemplo para dispositivos RFID sensores inteligentes. Esto significa que los dispositivos del mismo tipo pueden tratarse de la misma manera en términos de software, independientemente del fabricante.
¿Qué importancia tiene IO-Link para modelos de negocio como la monitorización de condiciones y el mantenimiento predictivo?
Seidel-Sridhavan: La estructura clásica de automatización prevé una conexión a un PLC. Los datos pasan, por ejemplo, de ahí a los sistemas MES. Sin embargo, los distintos grupos de clientes exigen cada vez más un acceso paralelo directo a los datos de los maestros IO-Link. De este modo, el sistema de monitorización de estado puede ampliarse o modificarse en función de las necesidades a lo largo de la vida útil de una planta. Llevamos muchos años ofreciendo este tipo de interfaz paralela en nuestros maestros. Permite implementar la monitorización de estado utilizando nuestras pasarelas de borde, así como servicios en la nube adecuados. Nuestro concepto de automatización descentralizada no solo incluye los componentes fuera del gabinete de control en IP67, sino también el preprocesamiento de datos directamente en la máquina. Para ello, también ofrecemos funciones lógicas para nuestro controlador de borde. También estamos abiertos a estándares industriales como OPC UA y MQTT para la comunicación con la capa de TI.
Buda: Cuando surgieron los temas IIoT e Industria 4.0, se habló mucho de big data para luego poner en marcha proyectos de machine learning. Sin embargo, muchos datos generan mucho tráfico y requieren mucho ancho de banda y memoria. Hoy en día, normalmente solo se transmiten datos inteligentes. Puede tratarse de una evaluación de los datos o de sus cambios, también puede ser una agregación de datos o la evaluación de correlaciones entre diferentes valores de sensores. También está el aspecto de la latencia. Los tiempos de respuesta rápidos se garantizan cuando las decisiones se toman directamente en controladores de borde descentralizados.
¿Es por tanto IO-Link ideal como base para los servicios digitales
Buda: Nuestros controladores de borde proporcionan la plataforma para preprocesar los datos utilizando la lógica o para visualizarlos o enviarlos a la nube a través de protocolos como OPC UA. Para ello ofrecemos bloques de funciones y módulos listos para usar. Nuestros ingenieros de aplicaciones globales y equipos de ventas discuten la tarea con el cliente y elaboran una prueba de concepto. A menudo, esto llega hasta la visualización. Sin embargo, a menudo también incluye el acoplamiento a sistemas MES o en la nube. También trabajamos con integradores de sistemas que programan aplicaciones llave en mano. Nuestros dispositivos pueden comunicarse con cualquier sistema, pero también ofrecemos nuestra propia nube siguiendo el lema "configurar, no programar". El grupo objetivo son los fabricantes de maquinaria que no están tan familiarizados con el mundo de los servicios digitales. Empiezan con el acceso remoto y pueden visualizar, almacenar y analizar todos los datos utilizando nuestro servicio en la nube. El resultado final son soluciones llave en mano que se pueden adaptar.
IO-Link+ o IO-Link sobre Ethernet a través de un par es actualmente un tema candente. ¿Cómo valora los últimos avances?
Buda: Los orígenes de Single Pair Ethernet proceden de la industria del automóvil para sustituir al bus CAN. SPE ha dado lugar a diversas normas que definen longitudes de transmisión y velocidades de datos que también son adecuadas para su uso en automatización y en la industria de procesos. En la comunidad IO-Link también hemos seguido de cerca los avances y hemos especificado la tecnología con 10 Mbit en distancias más largas como IO-Link+. Aunque se trata de un medio de transmisión diferente, queremos conservar las ventajas de IO-Link. No queremos competir con Profinet, Ethernet IP u otros protocolos Ethernet. IO-Link+ está pensado más bien para clases de dispositivos a los que hoy no podemos dar servicio. IO Link está limitado a 20 m entre el maestro y el dispositivo. La velocidad de transmisión de datos también es inferior a 1 Mbit. Con la llegada de los conceptos IIoT, a menudo se necesitarán mayores flujos de datos. Además, IO-Link no puede utilizarse actualmente en la automatización de procesos. IO-Link+ sienta aquí las bases para poder transmitir también datos hasta las zonas 0 y 1. Sin embargo, IO-Link seguirá siendo siempre una conexión punto a punto.
SPE y protocolos como Profinet podrían convertirse en una alternativa a IO-Link. ¿Cuáles son las diferencias, dónde están los límites y qué papel desempeña el costo
Buda:
Una de las expectativas de SPE es que permita la conexión de sensores a un coste comparable al de IO-Link. Sin embargo, esto es muy improbable según las estimaciones actuales. Tampoco será posible conectar sensores a través de largas distancias y cables sin apantallar. En la comunidad Profinet, los cables bifilares no apantallados, en particular, se consideran una ventaja económica. Por lo tanto, es poco probable que SPE proporcione una comunicación tan robusta como IO-Link. También hay diferencias en cuanto a los dispositivos. Hay sensores complejos en los que la interfaz de comunicación no representa una parte significativa del coste total. En este caso, SPE debería entrar en juego más rápidamente. Para un sensor sencillo, IO-Link se impondrá como solución independiente del bus de campo.
Hoy en día, un maestro IO-Link tiene cuatro u ocho puertos IO-Link y, por tanto, conecta hasta ocho dispositivos al controlador a través de una única conexión. En cambio, si conecto ocho sensores a través de SPE, tengo que gestionar ocho conexiones de control individuales. Esto consume ancho de banda, también debido a la sobrecarga de protocolo necesaria. Como cada enlace de comunicación debe configurarse y gestionarse en el controlador, esto también requiere recursos en términos de memoria y potencia de cálculo.
SPE no será un sustituto, sino un complemento de IO-Link. Se trata, pues, de una coexistencia de alternativas. Esto también se aplica a los dispositivos de campo Profinet y otros protocolos Ethernet, ampliamente utilizados en la actualidad. Estamos convencidos de que SPE encontrará su lugar como complemento de las tecnologías actualmente disponibles.
Seidel-Sridhavan: IO-Link como tecnología ofrece un potencial considerable para abrir también nuevas áreas de negocio, pero el rendimiento es limitado. Los dispositivos que requieren una mayor velocidad de transmisión de datos no son el objetivo de IO-Link. Por eso, en la comunidad IO-Link estamos estudiando muy de cerca dónde podemos utilizar esta tecnología de forma útil, para que el sensor de fluidos que ayer seguía proporcionando datos perfectos con IO-Link no se desarrolle mañana de repente sólo con IO-Link+. La comunidad está presionando para que haya coexistencia también en este aspecto. El mensaje es claro, IO-Link+ es una extensión, no el sucesor de IO-Link.
Otro tema es la seguridad IO-Link. ¿Qué importancia concede Turck a esta tecnología como proveedor de seguridad?
Buda: Estamos observando el mercado muy de cerca. Turck ofrece varios productos de seguridad, especialmente en el área IP67: Profisafe y dispositivos híbridos que combinan canales de seguridad e IO-Link, con una función de desconexión integrada que puede utilizarse para desconectar actuadores de forma segura. Sin embargo, esto no cumple el protocolo de seguridad IO-Link. La tecnología como tal es interesante y hará avanzar aún más a IO-Link. Actualmente estamos observando cómo se está formando el ecosistema. La primera versión del estándar IO-Link Safety ya se completó en 2017. Enfoques alternativos como Profisafe sobre IO-Link han tendido a crear incertidumbre. Una vez lista la especificación, se desarrollaron conceptos de prueba como base para desarrollar el dispositivo. También consideramos que IO-Link Safety es un enfoque interesante porque el sector de la seguridad en particular se caracteriza por sistemas de sensores y actuadores propietarios. IO-Link Safety es la primera norma armonizada en el nivel inferior. Esto nos proporcionará un campo mixto de distintos fabricantes para interruptores y sensores de seguridad, que también podrán conectarse a maestros de distintos fabricantes.
Seidel-Sridhavan: En los últimos años, la mayoría de los fabricantes han desarrollado dispositivos para el área de seguridad que enlazan IO-Link con Profisafe. Dado que se trata de dos conceptos, la comunidad IO-Link no lo admitía. En cambio, IO-Link Safety es independiente de Profinet, Ethercat o Ethernet IP. En el PNO ya se han elaborado especificaciones sobre cómo integrar IO-Link Safety en Profinet, y seguro que las demás organizaciones seguirán el ejemplo. Es importante que los fabricantes de sensores y actuadores de seguridad se centren en una norma. Un enclavamiento de puerta, por ejemplo, ha requerido hasta ahora un gran esfuerzo de cableado. IO-Link Safety, con su comunicación bidireccional, aportaría ventajas considerables en este sentido.
Autor | La entrevista fue realizada por Andreas Gees, editor de la revista especializada elektroAutomation
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