El software de código abierto se une a la automatización industrial
A medida que más proveedores de tecnología de automatización incorporan herramientas de código abierto, la capacidad para utilizar software de este tipo en proyectos de automatización ya no depende del acceso a conocimientos de software especializado
mar 16, 2020
Por James Koelsch
El fracturamiento hidráulico (o fracking) y la perforación horizontal no son las únicas tecnologías que producen beneficios hoy en día en los reservorios de petróleo del sur de Texas. Otra tecnología es el software de código abierto que se ha ido filtrando constantemente en la automatización industrial y que proporciona oportunidades para innovadores como Dan Arbeau, director general de la empresa de integración de sistemas netDNA Services.
Arbeau depende de un software de código abierto para automatizar las unidades móviles de bombeo montadas en remolques que New Wave Energy Services con sede en Calgary, construye para la gestión del agua utilizada en el fracking. Con esta tecnología, los técnicos ya no necesitan controlar manualmente los caudales y el nivel del agua almacenada en tanques y pozos, ni requieren tampoco transmitir instrucciones por mensaje de texto u otros medios manuales a los técnicos en el campo que ajustan las bombas. Ahora pueden controlar las bombas directamente desde sus dispositivos móviles.
La tecnología de código abierto que utiliza Arbeau está incorporada en groov EPIC, el controlador industrial programable de borde desarrollado por Opto 22. Arbeau puso uno de estos controladores en las unidades móviles de bombeo para añadir comunicaciones, visualización y seguridad al controlador del grupo electrógeno Modbus/TCP utilizado para supervisar las bombas. El controlador groov EPIC y los módulos de E/S no solo supervisan los niveles de descarga, la succión y los caudales, sino que también envían señales al controlador del grupo electrógeno para abrir y cerrar las bombas. También extrae datos como la velocidad de rotación de las bombas y la telemetría asociada del controlador del grupo electrógeno. Cada uno de estos controladores recibe los datos de los sensores inalámbricos a través de una puerta de enlace autónoma SignalFire usando Modbus/TCP.
Los controladores groov EPIC publican sus datos en un servidor central utilizando dos tecnologías abiertas incorporadas: la herramienta de programación Node-RED de la Fundación OpenJS y el protocolo de comunicaciones de publicación-suscripción Sparkplug MQTT (transporte de telemetría de colas de mensajes) de Cirrus Link. Como los controladores están conectados a una red celular de área amplia mediante un dispositivo de protocolo de Internet por radio en cada remolque, los técnicos en el campo pueden conectarse a la red desde sus tabletas y operar las bombas a distancia.
La búsqueda de la interoperabilidad
Además de racionalizar el acceso remoto, el software de código abierto también está desempeñando un papel fundamental en la satisfacción de la demanda de los usuarios de las industrias de procesos de contar con mayor interoperabilidad, intercambiabilidad y portabilidad. De hecho, el interés en los estándares abiertos para el control interoperable y plug-and-play fue la razón por la que ExxonMobil se acercó a The Open Group, un consorcio tecnológico de proveedores neutrales con sede en San Francisco. Como resultado de sus conversaciones, Open Group lanzó el Foro de Automatización de Procesos Abiertos a principios de 2017 para proporcionar un entorno en el que los usuarios finales, los integradores de sistemas y los proveedores de automatización colaboraran en estos estándares. Lea más sobre cobertura de Automation World sobre el Foro de Automatización de Procesos Abiertos en http://awgo.to/opaf.
Dan Arbeau, de netDNA, construyó este controlador de bombas inteligente para las unidades móviles de bombeo de New Wave Energy utilizando el procesador groov EPIC de código abierto y los módulos de E/S de Opto 22.Cortesía de Opto 22A través de este foro, ExxonMobil ha estado investigando cómo podría beneficiarse de PLCnext, un controlador lógico programable (PLC) de Phoenix Contact. Inspirado por Raspberry PI y otras comunidades de arquitectura abierta, Phoenix Contact desarrolló este PLC como un dispositivo de código abierto. ExxonMobil lo introdujo el año pasado en su planta piloto de Clinton, N.J., para ofrecer computación básica y E/S configurables en el borde.
Además de ser un PLC convencional, PLCnext es también un dispositivo con capacidad para Linux, lo que significa que permite el uso de los lenguajes tradicionales IEC 61131-3, así como de lenguajes de programación como C++, C# y Python. "Nuestro PLC de código abierto puede funcionar en Eclipse, Visual Studio, Matlab, es decir, en cualquier compilador IDE [entorno de desarrollo integrado]", dice Yuri Chamarelli, especialista en comercialización de productos para sistemas de control de Phoenix Contact.
Chamarelli explica que esto significa que ExxonMobil ya no estará restringido a un solo proveedor. La planta piloto ha estado probando el concepto utilizando PLCnext, pero el software basado en Linux creado por el personal de ingeniería de ExxonMobil puede funcionar en cualquier controlador abierto con capacidad para Linux.
ExxonMobil planea comenzar las pruebas de campo con PLCnext este año introduciendo la implementación en sitios de producción seleccionados.
Tres tipos de código abierto
Por muy popular que sea la demanda de una mayor interoperabilidad, esta no es la única razón por la que los proveedores de automatización están incorporando más software de código abierto en sus productos. Otra gran razón es la economía.
La tecnología de código abierto permite que las unidades de bombeo de New Wave Energy, montadas en remolques en lugares remotos, se comuniquen con los técnicos a través de sus tabletas.Cortesía de Opto 22"En los últimos 20 años, el entorno informático ha cambiado drásticamente", explica Michael Risse, director de Mercadeo y vicepresidente de Seeq. Este cambio dramático se ha producido con el telón de fondo de las comunidades de desarrolladores de software que ponen a disposición software y bits de código en los que han invertido millones de horas de trabajo, desarrollando y haciendo pruebas.
"Los usuarios pueden ensamblar software de estas bibliotecas y bloques constitutivos, en lugar de escribirlo desde cero", continúa Risse. "Lo que estaba antes fuera de alcance ahora es barato, y lo que era un proyecto largo ahora puede desarrollarse rápidamente".
Este software de código abierto se divide en tres categorías generales, según Kevin McClusky, codirector de Ingeniería de Ventas de Inductive Automation. La primera es la de los sistemas operativos. "Linux y Android entrarían en esta categoría", dice. "Casi todos los que ejecutan dispositivos de vanguardia usan Linux".
"Funciona en el 96,3% del millón de servidores principales del mundo y en el 90% de toda la infraestructura de la nube", añade Marcia Gadbois, presidenta de Adisra, un proveedor de software de automatización "Esto significa que, a medida que más plantas empiecen a conectarse y a aumentar su infraestructura con servidores y nubes, Linux seguirá evolucionando en el mercado de la automatización industrial".
La segunda categoría de software de código abierto consiste en aplicaciones, como bases de datos y navegadores. McClusky dice que las aplicaciones de esta categoría han tendido a no gozar de tanta popularidad en el espacio industrial como el software de las otras categorías. Entre las excepciones importantes figuran las bases de datos de código abierto como PostgreSQL del PostgreSQL Global Development Group y MySQL de Oracle.
Una categoría mucho más popular de software de código abierto ha sido la tercera, las bibliotecas de código que pueden ser incorporadas en otros proyectos de software. En nuestra conferencia de 2018, Mike Milinkovich [director ejecutivo de la Fundación Eclipse] mencionó que el 90% del código en los proyectos de software de hoy en día es estándar", dice McClusky. "Solo el 10% es el valor que un desarrollador de software aporta a su software." En consecuencia, los desarrolladores y usuarios de software que tienen el talento necesario suelen construir gran parte de su código a partir de alguna combinación de bibliotecas de código abierto, disponibles en el mercado.
Otros impulsores
Otra razón de la proliferación de los programas informáticos de código abierto es el creciente uso de Internet en la industria. La popularidad de la Internet Industrial de las Cosas (IIoT) ha promovido el uso tanto del HTML5, la última versión del lenguaje de marcado de hipertexto, como de las versiones de código abierto del TCP/IP. También ha promovido el uso del protocolo de mensajería abierto MQTT. "Según Arlen Nipper, co-inventor de MQTT, se utiliza en el 64% de todos los proyectos del IIoT", señala Gadbois. Ella dice que una versión de código abierto de este protocolo está disponible como Mosquitto, de Eclipse.
Los programas informáticos de código abierto cuidadosamente examinados desempeñan un papel en las aplicaciones industriales de visualización y manejo de datos en dispositivos de borde, hardware ubicado en el sitio, sistemas ubicados en la nube y en dispositivos móviles que acceden a todos estos sistemas.Cortesía de AdisraGadbois también cree que Microsoft se ha convertido en un factor importante en la proliferación de software de código abierto. "En el pasado Microsoft no era un fanático del código abierto, pero ahora lo ha estado promoviendo", dice. Señala que Microsoft ha puesto Linux en Microsoft Azure y se ha unido a la Red de Invención Abierta, un grupo que ayuda a proteger Linux de las demandas por patentes. Microsoft, además, no solo ha contribuido con más de 2.000 proyectos a sitios web de código abierto, como .NET core, TypeScript, código VS y PowerShell, sino que también ha adquirido GitHub, una popular colmena digital para compartir y colaborar en código abierto.
Dele un vistazo a su código
Los integradores y los usuarios finales que tomen prestado el código de esos sitios para sus proyectos tendrán, por supuesto, que examinarlo para asegurarse de que funciona bien y es seguro de utilizar. La investigación debería comenzar con una evaluación de la licencia.
Los vendedores de software han hecho un uso extensivo del software de código abierto durante el desarrollo de sus productos, como en esta aplicación analítica avanzada de Seeq.Cortesía de Seeq"En primer lugar, determine si se trata de una licencia de código abierto de fácil comercialización", dice McClusky. "Asegúrese de que su uso va a ser legal."
Luego, sugiere determinar si se permite modificar el código fuente. "Código abierto no significa necesariamente que se pueda cambiar la fuente", explica. "Solo significa que puede verse y usarse."
Además de comprobar la licencia, también considere la seguridad. Para esta tarea, los proveedores aconsejan comenzar por utilizar aplicaciones y bibliotecas de código abierto que sean respaldadas y mantenidas por comunidades de usuarios activas. "Cuantos más usuarios, mejor", dice Chamarelli. Su razonamiento es que más ojos buscando errores y proponiendo soluciones no solo mejoran continuamente el software, sino que también ayudan a mantener a la comunidad por delante de los actores maliciosos.
Dado que cada comunidad tiene su propio carácter, Chamarelli también sugiere que se investigue a cualquier persona a la que se quiera unir y que se obtenga una referencia de alguien que la conozca en la comunidad. "Además, siempre averigüe quién publicó el código", dice. "La gente dispuesta a poner su nombre detrás del trabajo que hacen es menos probable que haga algo malicioso".
Todo buen proceso de investigación de antecedentes debe incluir también pruebas de desempeño. "Cuando se toma algo de una comunidad de código abierto, es necesario asegurarse de que el código funciona para uno", señala Chamarelli. "Por lo tanto, compruebe siempre cualquier cosa que despliegue o modifique."
Otro aspecto importante de la investigación de los programas informáticos de código abierto es considerar su costo y sus beneficios a lo largo de la vida útil del producto en el que residirá. "La capacidad de operar y mantener el software de código abierto a lo largo del ciclo de vida del producto se hace más importante y más difícil cuando se compara con el software desarrollado internamente", dice Takahiro Kanbe, gerente del departamento de Planificación de la Arquitectura de Software de Yokogawa Electric.
Por esta razón, Yokogawa ha desarrollado sus propias normas y directrices internas para examinar cualquier código de código abierto que esté considerando incorporar a sus productos. "En la fase de evaluación del software, comprobamos el software desde muchos ángulos, como su historial en el campo, la calidad del producto, las comparaciones con software similar, la capacidad de proporcionar mantenimiento a largo plazo y la estructura de la licencia", explica Kanbe.
Dan Arbeau, de netDNA, construyó este controlador de bombas inteligente para las unidades móviles de bombeo de New Wave Energy utilizando el procesador groov EPIC de código abierto y los módulos de E/S de Opto 22.Cortesía de Opto 22
