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Gateways: Potencia las comunicaciones en industria e infraestructuras

 

 

Con el auge de las comunicaciones tecnológicas, cada vez hay una diversidad mayor de protocolos que barren para casa, con lenguajes específicos creados según el ámbito y organización. Si bien alguien podría considerar su existencia la solución ante las necesidades particulares de cada compañía, la realidad es que, de no entenderse con otros lenguajes presentes, pueden suponer un problema.

La riqueza de protocolos no compatibles, sean diseñados para usos determinados, como el sector industrial, Smart Building o Smart Grid, o adaptados según el ámbito, como el MQTT, genera una segmentación entre los distintos dispositivos y limita la interoperabilidad. Por si fuera poco, la búsqueda creciente de sistemas inteligentes y eficientes complica aún más las cosas, pues estos tienen que estar conectados para funcionar como toca. Aquí radica la importancia de los gateways.

Los Gateways, protagonistas de la comunicación M2M

Las pasarelas de comunicaciones, comúnmente conocidas como Gateways, son puntos de encuentro de los distintos dispositivos o redes de una planta o infraestructura. Su tarea principal es facilitar el intercambio de datos entre los sistemas que unen, independientemente del protocolo de comunicación de cada uno.

A diferencia de lo que se pueda pensar, sobresalen por su capacidad de generar más de 300 combinaciones distintas. Su papel protagonista en la vinculación de múltiples lenguajes para la posterior toma de decisiones ayuda a las organizaciones a optimizar y mejorar la eficiencia y calidad de vida de sus recursos.

Ventajas diferenciales de estas soluciones

Aunque comparten funciones con otras opciones de comunicación, como tarjetas de PC o PLC, destacan por añadir un alto grado de independencia frente al hardware. Es irrelevante quién sea el fabricante del dispositivo: mientras cumpla con los estándares, se podrá integrar en otra red a través de un gateway. En el caso de una fábrica, por ejemplo, pueden integrar un robot con otro protocolo totalmente contrario.

Y hablando de integración: además de aportar autonomía a los equipos como los que más, favorecen una integración sencilla, ya que requieren de una configuración mínima en los dispositivos de control como PLC o BMS. De igual forma, estas pasarelas están certificadas por distintas organizaciones, por lo que aseguran la compatibilidad con las redes en las que se integran.

La seguridad tampoco es un problema con los gateways. A partir de un aislamiento de las redes que comunican, tanto hardware como software, estos sistemas garantizan que solo se traspase la información específica para cada situación y entre elementos conectados. Esto no significa, ni mucho menos, que el proceso se ralentice: hay protocolos que permiten una velocidad de transferencia de datos de 10 ms, e incluso de 2 ms.

Cómo funcionan las pasarelas: paso a paso

Los gateways no tienen mucho misterio en cuanto a su comportamiento. Se componen de al menos dos interfaces formadas, a su vez, por una capa física como Ethernet, Serie (RS232/422/485) o CAN Bus, y una pila de protocolo como PROFINET, Ethernet/IP, BACNET o KNX, entre otros. Ambas interfaces comparten dos buffers para el traslado de información de una red a otra. Veámoslo en la siguiente imagen:

Hoy en día, la mayoría de protocolos han dado un paso adelante y cambiado su capa física serie o propietaria por una Ethernet: PROFIBUS por PROFINET, Modbus RTU por Modbus TCP, BACnet MS/TP por BACnet IP o ControlNet a Ethernet/IP. Como se puede observar en los gráficos inferiores, el uso de Ethernet industrial llegó a un 66 % en 2022, por encima del 46 % de 2017.

 

Áreas donde sacarles el máximo partido

Industria

Si perseguimos la automatización en nuestras plantas, integrar gateways puede ser una buena manera de empezar. Utilizados para conectar y gestionar dispositivos y sensores en estos entornos, posibilitan la recopilación de datos, la monitorización del estado de la maquinaria y la toma de decisiones basada en datos en tiempo real.

¿Y qué ocurre con el IoT industrial? En este caso, los gateways actúan como
nexos de unión entre dispositivos y sensores IoT, tanto en el entorno industrial como en la nube. Impulsan el mantenimiento predictivo, la optimización de la producción y la eficiencia operativa, gracias a su habilidad de compilar, procesar y transmitir imágenes de forma segura.

Smart Cities y Building Automation

Fuera de campo, los gateways son una buena herramienta también para la gestión del tráfico. Más allá de recopilar información de los sensores al momento, son capaces de comunicar con las señales viales, que muchas veces disponen de una interfaz serie que necesita una pasarela para coordinarse con el sistema de control.

Las ciudades inteligentes, por otro lado, utilizan gateways para obtener datos de sensores en contenedores de basura y optimizar las rutas de recolección de residuos. A mayor optimización, menos costes y más eficiencia, lo que convierte a las pasarelas en un buen aliado para la transición ecológica.

Otra área de actuación de las pasarelas es la gestión inteligente de los edificios. La unión de protocolos de control de inmuebles, como BACnet, con sistemas de iluminación, como DMX o DALI, climatización o envío de alarmas, permite administrar todo lo que ocurre o está por ocurrir desde un BMS

Así pues, los gateways dan pie a la automatización de operaciones como el ajuste de la potencia del alumbrado en función de la luz ambiental existente, la temperatura de la calefacción según el clima o el envío de señales de emergencia en caso de catástrofes. Todo, desde un software de última tecnología que evita un despilfarro de energía innecesario.

Smart Grids (Redes Eléctricas Inteligentes)

De nuevo, volvemos a hablar de monitorización y control con los gateways. En lo referente a las Smart Grids, la recogida de datos de medidores inteligentes, sensores de red y dispositivos de generación de energía distribuida ayuda a las compañías afinar la supervisión de la red.

Dejando de lado la vigilancia, los gateways permiten que exista una comunicación bidireccional entre los componentes de la red inteligente que asegure un suministro eléctrico confiable. Asimismo, son compatibles con el estándar industrial VHP READY, basado en protocolos IEC61850 y IEC60870-5-104, que equilibra la volatilidad de la energía renovable en las redes eléctricas.

No hay duda alguna de que los gateways suenan a futuro en muchos sectores. Si nos centramos en las Smart Grids, como se ha comentado, vemos la importancia creciente de estas pasarelas en las Virtual Power Plants. Su poder integrador impulsa una gestión centralizada de sistemas y cadenas de energía distribuidas por todo el mundo.

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