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Tecnología de transmisión de datos | OPCUA 

Introducción 

 

Uno de los retos más comunes dentro de la industria de automatización o de producción especializada, es la capacidad de compartir información en tiempo real de los componentes y sensores dentro de un proceso de producción. 

En la industria de la manufactura y sobre todo de la automatización, la selección de un protocolo que se ajuste a nuestras necesidades es un tema de suma importancia que no se puede tomar a la ligera. Es necesario conocer los aspectos importantes del proyecto en el que trabajaremos, así como las características y fortalezas de cada protocolo utilizado en la industria. Así, como si fuera un idioma, los componentes de nuestro proyecto se comuniquen de la mejor manera y haya cero pérdidas de datos e información que podría ser vital en algún momento determinado. 

 

Lo anterior, surge de la necesidad de las empresas de llevar a cabo procesos productivos en busca de la ideal industria 4.0. El objetivo principal para la implementación de la automatización industrial es que las empresas logren mejores resultados y garanticen una mayor productividad. 

Todo esto se logra mediante una buena lectura en profundidad de datos e información, y su correspondiente análisis para una correcta interpretación de la información, para que así se tomen decisiones buscando una mejora en la producción o calidad de la manufactura. 

Automatizar un proceso de producción nos habilita el poder aprovechar al máximo la capacidad operativa, esto se logra al tener un considerable intercambio de datos e información que sirva a tareas estratégicas que agilicen la toma de decisiones y aprobaciones. 

 

 

Actualmente, la mayoría de los dispositivos pueden usar casi cualquier protocolo de comunicación, por eso no deberíamos tener inconvenientes al elegir un estándar para todo el desarrollo, pero es algo importante a considerar e investigar si alguno de nuestros instrumentos utilizará algún protocolo de comunicación diferente en específico. 

 

Algunos de las tecnologías de transmisión de información más utilizados en la industria son: TCP/IP, Modbus, OPC Classic, OPC UA, Profinet, MQTT, Powerlink, CANopen, ControlNet, entre muchos otros. 

 

En este artículo, vamos uno de los estándares más prometedores dentro del sector y q ue ofrecen ciertas capacidades que han traído muchísimas mejoras y comodidades en el mundo de la automatización, el estándar OPC UA, dos de los estándares más utilizados en la automatización y que nos proveen capacidades que podemos aprovechar para el tipo de proyectos que necesitamos desarrollar, a continuación, ondearemos en las características de cada uno, así como las ventajas y desventajas que ofrece cada uno de ellos. 

 

Diferencias entre OPC Classic y OPC UA 

 

Remontándonos un poco atrás en el tiempo, encontramos la creación del OPC (denominado en la actualidad cómo OPC Classic). Una forma de comunicación que nos ofrecía la capacidad de poder enlazar componentes y sistemas que utilizaran diferentes protocolos de comunicación para transmitir información. 

 

El OPC buscaba poder acceder a todos estos datos generados desde un mismo lugar. Sin embargo, este estándar presentaba algunas debilidades, entre las que se encontraba el uso de tecnologías en propiedad de Microsoft, por lo que esta comunicación estaba limitada. Así cómo también ser propensa a ciberataques, por no contar con ningún mecanismo integrado de seguridad. 

 

Por eso luego tuvimos el OPC UA, un estándar OPC revisado y mejorado, y que buscaba poder arreglar algunos de los puntos débiles del OPC Classic. 

 

En primer lugar, el protocolo de transmisión de datos cambió. De usarse tecnologías de Microsoft, pasó a utilizar conexiones TCP/IP (protocolo de control de transmisión de datos/protocolo de internet), el cuál es compatible con una gran variedad de sistemas de software, sistemas embebidos y otras plataformas de PC. 

 

En cuanto a la seguridad, el OPC UA tiene controles integrados y dispositivos que restringen quién puede acceder a información y poder autenticar y encriptar datos desde el inicio de la transmisión. 

 

Incluso OPC UA, a comparación de OPC Classic, gracias a su diseño escalable, nos permite hacer crecer nuestro sistema casi por cualquier tipo de equipo, desde teléfonos móviles, hasta aplicaciones en la nube. Está diseñada bajo una arquitectura multicapa, la cual es capaz de adaptarse a casi cualquier limitación de recursos. 

 

OPC UA 

 

El estándar OPC UA no es un protocolo en sí, sino más bien es un método de conectividad de datos, que facilita la comunicación entre equipos y sistemas de control, siendo capaz de proveer a los usuarios conectividad abierta e independiente en la transmisión de información. 

 

Es común visualizar la comunicación OPC cómo una capa de abstracción intermedia entre la Fuente de Datos y el Cliente de Datos. De esta forma es posible la transmisión de datos sin que uno sepa nada del otro, sin forzarlos realmente a reemplazar tus protocolos por OPC, se permite conservar sus protocolos nativos. Proporcionando así que la aplicación pueda intercambiar información con el dispositivo sin que éstos tengan que hablar directamente. 

 

Dependiendo de las necesidades del proyecto, existen varios tipos de OPC a utilizar: 

  • OPC DA (Data access): utilizada principalmente para la transferencia de datos en tiempo real entre sistemas de control y dispositivos de campo. 
  • Es la especificación de datos más comúnmente utilizada, y en ella se pueden establecer casi cualquier tipo de dato, desde valores enteros o cadenas de texto, hasta objetos más complejos constituidos por varios tipos de datos. 
  • Cada item contiene:  Nombre, Valor, Marca de tiempo, Calidad.

 

  • OPC HDA (Historical Data Access): Esta variante de OPC se enfoca en la obtención de datos históricos almacenados en los sistemas de control, base de datos, o una unidad terminal remota. 
  • El análisis de estos datos se puede utilizar para medir tendencias, predecir fallas, evaluación de rendimiento, entre muchos otros análisis. 
  • OPC A&E (Alarms and Events): Su enfoque es la supervisión y gestión de la configuración de alarmas, registro de eventos y el seguimiento en tiempo real de las condiciones de la planta. 

 

Una arquitectura OPC se constituye principalmente de dos componentes OPC, el Cliente OPC y el Servidor OPC. 

 

Los Servidores OPC pueden asemejarse a traductores, ya que conectan los clientes y componentes OPC al mundo de los dispositivos y fuentes de datos. Esta comunicación se realiza de forma bidireccional transfiriendo información de la fuente de datos al Cliente cada vez que este así se lo pide. 

 

Normalmente, estos servidores vienen integrados en la Base de Datos misma, por ejemplo, en nuestros equipos casi siempre utilizamos los mismos dispositivos PLC cómo servidores OPC, para que de esta forma de manera integrada el acceso a cada uno de los datos u objetos almacenados en el servidor de información pueda ser manipulado directamente desde un cliente OPC sin contar con más dispositivos de por medio. La capacidad de usar un PLC cómo servidor OPC comúnmente es una característica del propio dispositivo. 

 

Los Clientes OPC, por otro lado, representan el destino de los datos. Su trabajo consiste en iniciar y controlar la comunicación con Servidores OPC, esto a través de peticiones recibidas directamente de la aplicación en la que están embebidas. Dicho de otro modo, cuando nosotros tenemos una aplicación en la que queremos controlar directamente datos de un Servidor OPC, ocupamos integrar un Cliente OPC para poder realizar la comunicación con este estándar. 

 

 

Fuentes: 

InfoPLC.net. (n.d.). Guía para entender la tecnología OPC. Retrieved from https://www.infoplc.net/files/documentacion/comunicaciones/infoplc_net_guia_para_entender_la_tecnologia_opc.pdf

AES Global Services. (2024). Communication protocols in industrial automation. Retrieved June 20, 2024, from https://aesgs.com/blog/communication-protocols-in-industrial-automation

 

 

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