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IoT para Industria – La fabrica conectada
Asunción Santamaría 2
© 2016 CeDInt UPM
¿Qué es Internet de las Cosas (IoT)?
Internet ha conectado dispositivos con interacción humana: ordenadores, tablets, teléfonos.
IoT trata de conectar objetos, cosas -> Disponibilidad de información que no depende de la habilidad o disponibilidad de los humanos para introducir datos. Los propios objetos compartirán sus datos.
Permite monitorizar, contar, localizar y analizar todo a nuestro alrededor.
Produce reducción de gastos, perdidas y costes.
Aplicaciones: 3 categorías:
- Consumidores
- Empresarial
- Infraestructuras
Internet de las Cosas
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Por ejemplo: • Hay datos de diferentes entornos (ecosistemas naturales,
estructuras, edificios, fábricas)
• Monitorización medioambiental -> planificación urbanística
• Sistemas inteligentes para la gestión y planificación del transporte
• Seguridad y automatización de edificios/hogares: calefacción, suministros de agua, electricidad, gestión de energía.
• Tecnología wearable -> análisis de información biológica
• Sistemas de compra inteligentes, donde el usuario reciba ofertas de su interés.
• Gestión de infraestructuras (puentes, vías férreas, parques eólicos, generación PV)
• Mantenimiento predictivo de maquinaria
• Coordinación de dispositivos de emergencia
• Gestión de residuos
Internet de las Cosas
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Internet de las Cosas en Industria (IIoT):
¿Por qué hay un IoT para industria?
• Mejorar la automatización.
• Aumentar la productividad
• Reducir costes e incrementar la producción.
¿Qué se puede conectar?
• Maquinaria
• Personal
• Instalaciones / infraestructuras
• Sistemas existentes
¿Cómo se debe conectar?
La oferta comercial de soluciones y servicios es enorme. Cada tecnología y plataforma ha dado lugar a un nicho/silo..
¿Qué aplicaciones se están desarrollando?
• Mantenimiento predictivo
• Optimización del uso de la energía. Eficiencia energética
• Interfaz hombre-maquina. Formación.
• Correlar datos de distintas fuentes. Crear gemelos digitales (digital tweens).
Internet de las Cosas para la Industria
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Ámbitos LAN/PAN:
• 6LowPAN: IPv6 sobre 805.15.4. Permite utilizar los protocolos de la familia Internet (IP, TCP, UDP).
Ventajas del IP: estabilidad, madurez, especificaciones abiertas, implementaciones open source (y propietarias), ubicuidad, altamente desplegado, reutilización de infraestructuras y aplicaciones existentes.
• Z-wave: desarrollo bajo licencia, tener la certificación y ser miembro de la alianza ($4.000/año)
• ZigBee: tener la certificación y ser miembro de la alianza ($4.000/año)
• Thread: Es open source (es de Google). Para certificar productos comerciales hay que ser miembro del grupo ($15,000/año)
Ámbitos LP-WAN
• Sigfox: 100bps; cada dia: 140 mensajes de subida (12B) 4 mensajes bajada (8B)
• LoRaWAN: 250bps a 50 kbps; limitaciones en bajada; implementaciones en opensource y redes privadas + red publica ciudadana comunitaria
• NB-IoT: Para operadoras de telefonía móvil. Poco maduro y poca cobertura.
Arquitecturas para sistemas IoT
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Arquitectura de la solución BATNet • Basada en protocolos de comunicaciones estándar y abiertos
• Topología en malla
• Enrutamiento dinámico: hasta 6 saltos
• Rango: 250 metros en espacio abierto
Un caso practico: Presentación de BAT-
Industry
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Monitorización:
• Medidores de consumo eléctrico en líneas trifásicas para cuadros carril DIN.
• Medida de corriente y tensión (x3 fases), factor de potencia, frecuencia, potencia activa y reactiva y energía activa y reactiva
Señalización de procesos:
• 4 entradas digitales + 2 combinaciones de ellas + 2 entradas analógicas
• Entradas digitales configurables como ESTADO o CONTADOR
• Compatible con los dispositivos PLC existentes en la fabrica
Repetidores
• Instalables en carril DIN.
Concentrador:
• Funcionalidad de border-router de la red mesh, proporcionando acceso a Internet por RJ-45
• Pasarela SW para almacenamiento y envío de medidas con funcionalidades de configuración de la red mesh
• Modulo de sincronización para medida de energía en procesos
Necesidades de la fábrica
Despliegue e instalación
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Dificultades Principales
COEXISTENCIA CON SISTEMAS (ANTICUADOS) EXISTENTES:
• SOAP en lugar de REST
ADAPTACIONES DEL SISTEMA AL ENTORNO:
• Sincronismo de relojes desde Concentrador a Dispositivos
• Señalización coincidente. Sistema de gestión de colas
• Optimización de uso de CPU y memoria: Migración a Jetty web server,
eliminar compatibilidad OSGi, BBDD ligeras (de MySQL a SQLite).
INSTALACIÓN:
• Conexión a sobretensiones
• Conexión de antenas SMA con cables muy largos
• Apagado de dispositivos y concentrador. Desconexión a Internet.
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Herramientas de monitorización
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Resultados
Lecciones aprendidas (como diseñador de soluciones IIoT):
• Confirmado: El entono industrial es muy hostil.
• Los sistemas estándar y abiertos pueden ser muy flexibles.
• Diseñar hardware ya no es tan “hard”.
• Sobredimensionar (la capacidad de los sistemas electrónicos) es bueno.
• Definición de requisitos: Nada definitivo. Mas bien es un buen punto de
partida.
En las plantas de fabricación:
Implantación de MAE que han resultado en un ahorro energético entre el 5 y el
14% (dependiendo de la fabrica)
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GRACIAS POR LA ATENCIÓN
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