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La evolución de las redes de comunicaciones hacia la eficiencia y seguridad mediante la integración

Nuevas tendencias de integración de redes y ordenador

Angel Nuño, Product Manager, y
Josep Riera, Ingeniero de Producto de QNV-Informática y Comunicaciones Industriales

28/06/2012

28 de junio de 2012

En el mundo de las comunicaciones industriales es habitual la presencia de un ordenador con una aplicación desarrollada a medida. Con ello se cubre una necesidad concreta de la instalación que no puede ser resuelta desde el mismo ‘switch’ o ‘router’ por la singularidad del proyecto. La mayoría de estos ordenadores son domésticos o poco robustos y usan ventiladores que ponen en entredicho la fiabilidad de toda la instalación ya que se instalan en entornos diferentes del típico de oficina. Por otro lado, a medida que crece el número de dispositivos de hardware que se necesitan para el proyecto (‘router’, ‘switch’ y PC) se dispara el consumo eléctrico, aspecto a tener en cuenta en lugares remotos, donde la energía suele ser escasa y basada en baterías y placas solares. Además se multiplican las conexiones de cables que también pueden ser fuente de disminución de fiabilidad y aumenta el espacio requerido.

Nuevas tendencias

Actualmente el mundo de las comunicaciones industriales evoluciona hacia nuevos dispositivos que permiten ir un poco más allá del ‘switch’ o el ‘router’ configurable. Se están popularizando dispositivos todo en uno, con plenas capacidades ‘switching/routing’, servidor de puertos serie y E/S digitales que además son programables de una forma sencilla y rápida. Se permite así el desarrollo de aplicaciones a medida dentro del mismo ‘switch’ o ‘router’ en función de las necesidades del proyecto, dando muchas más opciones de las que ofrece un menú configurable en un dispositivo clásico.

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Ordenador Linux+‘Router’+‘Switch’ PoE+sevidor puertos serie y E/S digitales.

Estos dispositivos son los llamados ordenadores ‘embedded’ de comunicaciones o ‘router embedded’, según las prestaciones. Son equipos compactos, eficientes y sin mantenimiento (sin ventilador ni partes móviles) que permiten una integración de diferentes dispositivos en uno sólo. Además de forma opcional en función del proyecto incluyen hasta GPS, wifi o 3G. De la integración que suponen a nivel de hardware, derivan otros beneficios directos como integración a nivel de software por el hecho de tratarse de un único dispositivo todo en uno. Además incluyen todas las herramientas de programación y los ‘drivers’ útiles para cubrir cualquier necesidad.

Dispositivos JetBox de Korenix Technology

La gama JetBox está compuesta íntegramente por dispositivos ‘fanless’, sin ventiladores, por lo que su grado de fiabilidad es elevado. Además los modelos estándar ya vienen de fábrica con un margen de temperatura de funcionamiento extendido: -25 °C a 70 °C.

QNV es el distribuidor en exclusiva de los dispositivos para comunicaciones industriales Korenix, compañía puntera y pionera en el campo de las comunicaciones y networking industrial, que ofrece la gama JetBox, la más extensa del mercado en equipos ‘embedded’ de comunicaciones capaces de cubrir las necesidades de cualquier proyecto
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Formatos de los equipos JetBox.

Se trata de ordenadores ‘Embedded’ Linux con un sistema operativo Linux JetOS de Korenix, versión de Fedora adaptado para los JetBox, y que dispone de dos versiones según los modelos: JETOS95 con un núcleo 2.6.21 y la versión JETOS93 con un núcleo 2.6.20 para los modelos más básicos. Integran diferentes interfaces de Ethernet, habitualmente un puerto para conexión WAN y un ‘switch’ de diferentes puertos para el interface LAN, así como varios puertos serie y entradas/salidas digitales.

Al estar basados en Linux son dispositivos totalmente abiertos que ofrecen un alto grado de compatibilidad y son fáciles de programar por cualquier nivel de programación además para facilitar el trabajo existe un entorno de desarrollo SDK gratuito.
Los propios dispositivos ya vienen integrados con todas las herramientas de comunicaciones mediante las cuales es posible configurar, de manera fácil, funcionalidades de capa 2 y capa 3 a través de interface web o mediante llamada a función.
Así, estos únicos dispositivos realizan funciones de VPN, Firewall, DMZ, OSPF, RIP, DVMRP, routing estático: protocolos NAT, PAT, así como capa 2: DHCP, QoS, VLAN, SNMP, ACL, etc.

Gracias a estas prestaciones e integración, se recupera el concepto de la pequeña aplicación desarrollada en MSDOS/Linux que permitía trabajar en un ordenador sencillo de forma muy estable, y que ahora había perdido gran parte de su fiabilidad al requerir un equipo con ventiladores basado en Windows.
Se puede acceder al PC Linux por puerto consola serie o bien por telnet desde la LAN o WAN. También permite la opción de configuración por web como cualquier otro ‘switch’ gestionable mediante el menú opcional webmin.

Finalmente también están disponibles todas las herramientas de software para los puertos serie, entradas y salidas digitales, conexiones 3G, y wifi. El núcleo contiene una gran variedad de drivers junto con las utilidades más comunes de Linux para configurar y gestionar conexiones 3G ppp (Point-ToPoint) y conexiones wifi.

Destacan los modelos con la función PoE en los puertos LAN, lo que permite alimentar directamente los periféricos conectados por el cable Ethernet, y aún más porque hay modelos con sistemas de alimentación booster que permiten la función PoE con sólo una alimentación de 24Vcc. Ideal para sistemas embarcados en vehículos.

Para las aplicaciones de automatización Industrial hay modelos compatibles con Modbus, lo cual permite una fácil integración con Scada, sin necesidad de tener un Software especial para el equipo de comunicaciones. El propio Scada puede comunicarse con el JetBox directamente.

Los campos de aplicación de estos dispositivos, pueden ser: automatización industrial, eficiencia energética, plantas de energía renovable, centrales y subestaciones eléctricas, sistemas de transporte, peajes, aparcamientos...

Ejemplo 1: Terminal de Pago

En el punto de pago de un parking, un peaje, etc., mediante un JetBox sin ventiladores ni partes móviles podemos sustituir el ordenador habitual, el punto de acceso wifi, el ‘switch’ LAN y el firewall de seguridad. Y, además, minimizamos el mantenimiento.

JetBox tiene un programa de control que gestiona los diferentes periféricos conectados al ‘switch’ con alimentación PoE por la red LAN y el resto de periféricos conectados por USB o puertos serie. Al mismo tiempo podemos activar salidas digitales y ver el estado de entradas digitales.

Las comunicaciones wifi y de red con el centro de control también las puede controlar el mismo JetBox.

De esta forma podemos realizar todo el control en un solo dispositivo de gran fiabilidad gracias a un amplio grado de integración a nivel de hardware y de software. Además ahorrando espacio, energía y por tanto también un gran ahorro de costes de desarrollo y mantenimiento posterior.

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JetBox en terminal de pago de un parking.

Ejemplo 2. Servidor DHCP para asignación de IP por número de puerto

Para facilitar el mantenimiento de un sistema remoto, se desarrolla una aplicación DHCP dentro del mismo JetBox, capaz de asignar siempre la misma IP al dispositivo conectado en un puerto LAN determinado. Así se puede conectar un dispositivo de recambio, configurado en DHCP (configuración habitual de fábrica) directamente al puerto que le corresponde y el JetBox le asigna la misma IP de antes. Gracias a esta aplicación DCHP dentro del propio JetBox se evita tener que configurar de forma manual la dirección IP o tambien que el mismo DCHP asigne una IP aleatoria que pueda dar problemas al nuevo dispositivo de recambio. Con ello cualquier persona puede susutituir el dispositivo ahorrando el desplazamiento de un técnico especializado que lo configure.

Ejemplo 3: Sistema Video Vigilancia IP en autobús

Un solo JetBox es capaz de alimentar y gestionar el sistema de vigilancia, el pago e impresión de billetes y relación con el centro de control.
Gracias a la función PoE Booster, el JetBox alimenta las cámaras PoE estándar de 48V a partir de 12 ó 24V de entrada, (la propia del vehículo).
Se comunica con el centro de control por cobertura Wifi o en su defecto por la red móvil 3G mediante una aplicación que corre en el propio JetBox, que gestiona el cambio de conexión de forma rápida para minimizar el tiempo de desconexión. De todos modos, como dispone de ranura para memoria SD, permite tambien la grabación de las imágenes de forma local.

Finalmente, mediante los puertos serie, el mismo JetBox puede controlar el sistema de ticketing del autobús, junto con las E/S digitales para los indicadores y pulsadores de alarma.

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Video vigilancia IP y control a bordo de un vehículo.

Ejemplo 4: Sistema Scada para subestaciones eléctricas

Para recoger los datos de más de 150 subestaciones eléctricas distribuidas por un extenso territorio, se utiliza un JetBox en cada subestación que soporta la función de conversión entre los protoclos Modbus y el SNMP (Simple Network Management Protocol). El JetBox trabaja como un gateway Modbus a SNMP, permitiendo a los ingenieros verificar y modificar el proceso en local de los dispositivos que están trabajando en protocolo Modbus. Los datos son almacenados en targetas SD, y luego enviados por los puertos Ethernet. Además gracias a las entradas y salidas digitales permite controlar indicadores y conmutadores del proceso, y mediante los puertos serie gestionar los dispositivos Modbus/RTU.

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JetBox en sistema Scada para gestión de subestaciones eléctricas.

QNV - Informática y Comunicaciones Industriales

QNV cuenta con una experiencia de más de 15 años, en el desarrollo, montaje y distribución de ordenadores industriales, adquisición de datos, comunicaciones industriales, visión y vigilancia IP. Su tecnología hace más eficientes los procesos productivos de la industria y optimiza las tareas de gestión y de control.

Sus equipos se ensamblan a medida de la aplicación que tendrán, a partir de componentes estándar de gran calidad y son merecedores de la confianza de las principales empresas del país en el sector industrial, energético, de servicios y redes de infraestructuras, públicas y privadas.

Más información en www.qnv.com

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