En el mundo de las comunicaciones industriales hay necesidades específicas de la instalación que van más allá de las que puede resolver el switch o router, por lo que es habitual la presencia de un ordenador.

El ordenador, en la mayoría de los casos es un equipo doméstico que trabajando en un entorno distinto al de una oficina se convierte en el punto crítico de la instalación. Aunque es posible que opere siempre por debajo de su capacidad de proceso, su diseño no robusto puede amenazar la fiabilidad de la red.

 

Por otro lado, añadir un PC a los demás dispositivos de hardware que se necesitan para el proyecto (router, switch y PC) supone un aumento importante del consumo eléctrico. Cuando la aplicación está en un lugar remoto con escasa energía basada en baterías y placas solares, la existencia del ordenador puede resultar un lastre. Por otro lado, a más dispositivos, más conexiones de cables que también pueden ser fuente de disminución de fiabilidad y aumento del espacio requerido.

Nuevas tendencias
Cada vez son más las aplicaciones que requieren un PC, por lo que el mundo de las comunicaciones industriales investiga y evoluciona hacia nuevos dispositivos que permiten ir un poco más allá del switch o el router configurable.
Se están popularizando nuevos dispositivos todo en uno, con plenas capacidades switching/routing, servidor de puertos serie y E/S digitales, que además son programables fácilmente por todo tipo de técnicos. 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.

Estos dispositivos son los llamados ordenadores Embedded de Comunica-ciones 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: -25ºC a 70ºC .

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 ser estar basados en Linux son dispositivos totalmente abiertos que ofrecen un alto grado de compatibilidad y son fáciles de programar por cualquier tipo de programador, 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 nivel 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 hay 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-To Point) 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  24VDC. 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, parkings.

Ejemplo 1: Sistema Servidor VPN para control de instalaciones remotas
En una instalación con múltiples subredes remotas separadas por una red WAN/Internet, la solución más adecuada para proteger los datos es utilizar redes virtuales privadas, la conocidas VPN (Virtual Private Networks.

Las VPN permiten hacer túneles a  través de redes WAN que permiten proteger la información y la hacen sólo accesible al personal autorizado. El Jetbox 9500 puede trabajar como servidor VPN para finalizar los túneles y desencriptar la información para que sea transparente para los dispositivos que están en la red de la instalación.
También realizan la  función de Firewall mediante la conocida utilidad de Linux IPTables, por lo que la configuración es sencilla y fácil. Soportan Java VM (virtual Machine) que permite desarrollar fácilmente aplicaciones VPN basadas en Java.

Además el JetBox 9500 permite VPN con protocolos Open VPN, IPsec con autentificación PSK y RSA “left and right”.

Ejemplo 2: Conversor serie a Ethernet, a medida
Con un modelo JetBox de la gama básica como los JetBox-3300/3350i-w que disponen de   “Serial2Net” que es la función de conversor de puertos serie a Ethernet, es posible hacer que los datos de cualquier dispositivo serie pasen directamente a un servidor o bien que desde cualquier PC de la red se tenga acceso a por ejemplo, un PLC de la fábrica. Serial2net permite hacer un conversor serie a Ethernet a medida de las necesidades de la aplicación.

La aplicación Serial2Net facilitada por Korenix permite la creación de programas adaptados a medida de la aplicación y además disponen de salidas digitales, puerto Ethernet  redundante, y puerto serie aislado de 2KV, por si fuera necesario para entornos industriales.

Por su bajo coste y flexibilidad se utilizan en aplicaciones comerciales con lectores de código de barras o sistemas POS (point of Sales).

Ejemplo 3: 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.

Ejemplo 4: 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 sustituir el dispositivo ahorrando el desplazamiento de un técnico especializado que lo configure.

Ejemplo 5: Sistema Vídeo 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 o 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.

Ejemplo 6: 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.

ARTÍCULO CEDIDO POR QNV

 

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