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May 26, 2023

Siemens

Cuando VMware desarrolló una máquina virtual (VM) eficiente para el funcionamiento de la computadora

Cuando VMware desarrolló una máquina virtual (VM) eficiente para los sistemas operativos de las computadoras, transformó la TI y finalmente allanó el camino para la nube y los servicios de TI modernos. Ahora, Siemens está allanando el camino para una VM para el cerebro de los equipos industriales llamada controlador lógico programable (PLC).

No es el primer PLC virtual (vPLC), pero proviene de Siemens, que proporciona el cerebro para aproximadamente un tercio de los PLC que se encuentran actualmente en fábricas, plantas de energía, plantas de tratamiento de agua y otras industrias. Acaban de presentar el primero que funciona en equipos de producción y mostraron cómo podría integrarse en el ecosistema de nube industrial de Siemens que llama cartera Xcelerator.

Esto allanará el camino para llevar la tecnología operativa (OT) a la nube y conectarla a los sistemas de TI. Además, ayudará a llevar los tipos de procesos de desarrollo de software ágiles pioneros en la nube a los equipos industriales.

Tenga en cuenta que la gente no ejecutará equipos de planta directamente desde la nube. Los equipos costosos y críticos para la seguridad no pueden tolerar el tipo de retrasos que estamos dispuestos a sufrir para acceder a Slack o Zoom. Más bien, Siemens está desarrollando una estrategia de ejecución de vPLC en una nube privada que se ejecuta dentro de fábricas e instalaciones ubicadas adyacentes o directamente conectadas a equipos industriales a través de redes resilientes y de baja latencia.

Un segundo beneficio de este enfoque es que amplía la utilidad y la capacidad de prueba de los gemelos digitales para equipos. Además de poder diseñar los dispositivos físicos, los evaluadores podrán ejecutar diferentes configuraciones de vPLC en el dispositivo para identificar y remediar problemas en una etapa anterior del ciclo de desarrollo. También podrían explorar el impacto de diferentes algoritmos de control virtualmente para mejorar la calidad o el rendimiento del producto y extender la vida útil del equipo subyacente.

CODESYS ha ofrecido VLC independientes del hardware durante más de 20 años, prometiendo ahorros de costos en la adquisición de hardware, mayor flexibilidad y actualizaciones de seguridad mejoradas. La compañía promete permitir que las empresas transformen cualquier sistema moderno en un control industrial con soporte para computadoras Windows, Linux y ARM.

El año pasado, Software Defined Automation anunció una asociación con VMware para ejecutar PLC virtuales en cualquier servidor x86 con un tiempo de ciclo de menos de 10 milisegundos. SDA desarrolló un flujo de trabajo de DevOps para tecnología operativa que admitía la gestión basada en la nube de los PLC existentes, una herramienta de colaboración y control de versiones basada en Git y un servidor perimetral para ejecutar los PLC.

Debido a la integración más estrecha con su propio ecosistema industrial, Siemens ha podido reducir el tiempo de ciclo a 1 milisegundo, ampliando aún más los casos de uso. Los nuevos vPLC se ejecutan en dispositivos perimetrales virtuales, que pueden ejecutarse en máquinas virtuales como el servidor EXSI y vSphere. En el futuro, también podrán ejecutarse en Kubernetes.

Bernd Raithel, director de gestión de productos y marketing en la unidad de negocio de automatización de fábricas de Siemens Digital Industries, dice:

Antes había SoftPLC, es decir, PLC que se ejecutaban en un IPC, pero hasta ahora no ha sido posible ejecutar PLC en un entorno virtual debido a la falta de funciones en tiempo real para garantizar un tiempo de respuesta suficiente. En los últimos años, las funciones de tiempo real en las CPU y los entornos de virtualización mejoraron hasta el punto de que ahora es posible ejecutar un PLC en entornos virtualizados con tiempos de respuesta de 1 ms. Con mayores cargas de trabajo en los procesos de fabricación para control de calidad, seguimiento y localización y mantenimiento predictivo, el control PLC es solo una de las muchas aplicaciones que se ejecutan durante la fabricación. Ejecutar todos estos procesos en entornos virtualizados permite administrar e implementar de forma centralizada estas aplicaciones, lo que aumenta la flexibilidad para cambiar la fabricación según sea necesario.

La nueva tecnología virtual complementará, en lugar de reemplazar, los PLC de hardware existentes, al igual que las VM no han reemplazado la necesidad de servidores bare metal para las aplicaciones de mayor rendimiento. Los controladores de hardware son extremadamente robustos, fiables y se han utilizado durante muchos años. Los nuevos vPLC proporcionarán inicialmente el mayor valor para las empresas que busquen una producción más flexible. Facilitarán el escalado y el ajuste fino de las aplicaciones de automatización sin depender de un hardware específico.

También facilitarán la transferencia del control a una copia de seguridad si ocurre un problema con el controlador principal. Si bien es posible que los equipos industriales más críticos para la seguridad hoy en día necesiten una copia de seguridad en paralelo, permitirá que los equipos brinden resiliencia con el mismo tipo de enfoque que se usa actualmente en RAID, donde un sistema podría brindar tolerancia a fallas a múltiples sistemas primarios en lugar de solo uno.

También podría ampliar el papel de las tiendas de aplicaciones en la potenciación de equipos industriales en el futuro. Por ejemplo, los expertos en diferentes tipos de procesos de fabricación podrían codificar su experiencia en el dominio en imágenes doradas examinadas, como se hace hoy con TI. Las empresas podrían descargarlos para un proceso específico, versionarlos y luego implementarlos en una o más máquinas. Si se descubren problemas, podrían retroceder a la última versión de trabajo. Raithel dice:

Las aplicaciones virtualizadas (vPLC y otras) permiten que las empresas reaccionen más rápido a las condiciones cambiantes del mercado y los requisitos de producción. Al igual que en un teléfono inteligente, los operadores pueden agregar y eliminar aplicaciones según la necesidad actual de su producción. Tener todo virtualizado también acerca los mundos real y digital. Las empresas pueden ejecutar su PLC (vPLC) y gemelos digitales en la misma plataforma y usar gemelos digitales durante la producción como xDT (gemelos digitales ejecutables) y proporcionar información adicional al PLC para controlar el proceso de producción.

Otra gran ventaja es que mejorará la capacidad de recopilar datos de los equipos para mejorar el mantenimiento predictivo y el rendimiento operativo. Raithel explica:

Estas nuevas ofertas permiten a los clientes recopilar más datos de sus equipos de automatización (es decir, nuevas unidades SINAMICS) y mejorarlos con ERP y otros datos de TI en un dispositivo vPLC/Virtual Edge para crear algoritmos más sofisticados para el mantenimiento predictivo, lo que ayudará a los clientes para reducir el tiempo de inactividad y dirigir el mantenimiento precisamente a la necesidad de la máquina. Más datos también conducirán a más información sobre los procesos de producción, que se pueden retroalimentar a los gemelos digitales de la máquina y el proceso de producción, lo que ayudará a mejorar las operaciones de la fábrica. Las cargas de trabajo virtuales se administran de forma centralizada, lo que aumenta la velocidad para reaccionar ante los requisitos de producción cambiantes y reduce la necesidad de técnicos de PLC en cada sitio, lo que será útil debido a los cambios en la demografía de la fuerza laboral.

La innovación en la implementación y administración de máquinas virtuales ha sustentado todas las principales innovaciones en TI durante las últimas dos décadas. Este nuevo trabajo en la virtualización de PLC podría afectar de manera similar a los equipos industriales.

Un área donde esto podría volverse crítico es la seguridad. Los sistemas de control industrial tradicionalmente han estado protegidos por la oscuridad ya que los piratas informáticos familiarizados con los equipos de TI pueden no estar familiarizados con las complejidades de los sistemas OT. El impacto de Stuxnet en la destrucción de los reactores iraníes en 2010 fue una llamada de atención sobre el impacto devastador de un ataque cibernético en la infraestructura física. La evolución de los vPLC robustos facilitará la identificación y reparación de vulnerabilidades como estas.

El desarrollo de vPLC también facilitará la virtualización de una mayor parte de la infraestructura para escalar procesos más rápido y con mayor confiabilidad en una o más instalaciones. Cuando se combina con mejores gemelos digitales para representar equipos físicos, también extenderá el concepto de infraestructura como código a la automatización industrial.

Crédito de la imagen - Pixabay