Pasarelas universales | Intérpretes para la automatización de edificios
/Las pasarelas son componentes importantes en las arquitecturas de redes de automatización de edificios. Como intermediarios entre los distintos dispositivos y protocolos de comunicación, garantizan un intercambio de datos fluido.
En consonancia con el gran número de dispositivos y protocolos de la automatización de edificios (BA), las pasarelas universales de MBS son literalmente "universales": no sólo incluyen protocolos de bus individuales, sino todos los protocolos de bus comunes que pueden implementarse en el ámbito de las interfaces físicas disponibles. Tanto si se montan como un componente en un riel superior de un armario de control o como un dispositivo de borde en un entorno virtual, las pasarelas universales cubren todas las interfaces de hardware, así como todos los protocolos de comunicación. No sólo pueden enlazar hasta cinco sistemas de bus, sino que también ofrecen una amplia gama de puntos de datos con un mínimo de 25 hasta un máximo de 40.000.
Muchos protocolos de comunicación, una única interfaz
Es obvio que la automatización de edificios no puede prescindir de las pasarelas. Esto se debe a que todos los dispositivos se conectan en red, se supervisan y se controlan a través de un sistema de bus. Éste proporciona un sistema de línea común entre los distintos participantes -como sensores, actuadores, DDC o tecnología de control- por el que se pueden transmitir los datos. Desde que se utiliza el protocolo de Internet en la AG, los términos protocolo de comunicación o bus se han impuesto entre los expertos.
Existen muchos sistemas diferentes por razones técnicas: Dependiendo del uso previsto, los requisitos son muy diferentes. Por ejemplo, al transmitir los datos de los contadores con el bus M, las líneas de datos se utilizan simultáneamente para alimentar los contadores.
Pero la evolución histórica también influye: por ejemplo, sobre el terreno, al principio se utilizaban sensores para la recogida de datos que funcionaban con señales analógicas. Desde la década de 1980, también se utilizan cada vez más los sensores digitales. Inicialmente, se utilizaban sistemas cableados y líneas eléctricas para la conexión en red. Con la introducción del Protocolo de Internet (IP) en GA, cada vez se utilizan más las redes basadas en IP, que ahora se complementan con tecnologías inalámbricas.
También existe una distinción fundamental entre los sistemas de bus cerrados y abiertos. Los sistemas cerrados son propietarios, es decir, específicos de un fabricante, y sólo pueden utilizarse en los dispositivos del fabricante correspondiente. Los sistemas abiertos, en cambio, permiten interconectar dispositivos de distintos fabricantes, lo que ofrece ventajas tanto técnicas como económicas. Los protocolos de bus correspondientes para la automatización de edificios han sido normalizados por distintos consorcios y siguen adaptándose a los requisitos actuales.
BACnet, KNX, LON, DALI, M-Bus ...
Entre ellos se incluyen los siguientes sistemas:
Alrededor de 25 millones de dispositivos intercambian actualmente datos a través de BACnet (Building Automation and Control Networks). Con BACnet Secure Connect, el estándar de comunicación entre fabricantes cuenta desde 2019 con su propia arquitectura de seguridad.
Un protocolo de comunicación popular a nivel de campo en Europa es el bus KNX Konnex, el sucesor del bus de instalación europeo EIB. Este estándar transmite datos por cables trenzados de dos hilos, pero también por radio o IP.
El estándar de bus de campo LON (Local Operating Network) con el protocolo de comunicación LonTalk fue una de las tecnologías más populares en todo el mundo. Permite la conexión en red interdisciplinar y aún hoy puede encontrarse en muchas propiedades, a menudo en el ámbito del control de habitaciones individuales.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) es un sistema de bus de eficacia probada para la instalación, el control y la comunicación de todos los componentes de un sistema de iluminación, por ejemplo para ajustar los colores de la luz o regular las luminarias.
El M-Bus (bus de contador) se utiliza sobre el terreno para registrar los datos de consumo. Funciona según el principio de petición-respuesta o maestro-esclavo; la comunicación se organiza mediante modulación de tensión.
Modbus tiene su origen en el campo de los controladores lógicos programables (PLC). El estándar se basa en una arquitectura cliente/servidor: El cliente -por ejemplo, un PC- puede combinarse con varios servidores, como sistemas de medición y control.
La norma OCF se está desarrollando actualmente para allanar el camino a la viabilidad futura de la GA clásica. Alrededor de 500 miembros del grupo industrial OCF (Open Connectivity Foundation) están desarrollando actualmente especificaciones para el Internet de las cosas (IoT).
MQTT (Message Queue Telemetry Transport) es el protocolo de red más importante para la comunicación entre máquinas (M2M). Se utiliza a menudo para transferir datos de las propiedades a los servicios en la nube de distintos operadores.
Thread es un protocolo de radio abierto para la transmisión inalámbrica de datos entre dispositivos con bajo consumo de energía y baja velocidad de transmisión de datos. Thread ofrece soporte IP nativo para una conexión sin complicaciones a Internet.
... CAN, Profinet, OPC UA
También existen otros controladores de protocolo de bus que se utilizan principalmente en la automatización industrial:
CAN (Controller Area Network) se utiliza para el intercambio de datos digitales por cable. Esta norma constituye la base de CANopen, un protocolo para la tecnología de automatización moderna.
Con Profinet, los elementos de control distribuidos pueden vincularse a un controlador centralizado. La norma abierta Industrial Ethernet define los dispositivos de campo descentralizados como dispositivos IO (entrada/salida) que son controlados por un controlador IO.
La Arquitectura Unificada de Comunicaciones de Plataforma Abierta (OPC UA) es una arquitectura independiente de la plataforma para el intercambio de datos independiente del fabricante en el entorno industrial y en el Internet de las Cosas (IoT).
Si añadiéramos a esta lista los protocolos de comunicación propietarios, superaría ampliamente el centenar. Esto demuestra una vez más muy claramente por qué la automatización de edificios no puede prescindir de sus "intérpretes".
Traductores indispensables
En cuanto a la estructura técnica, las pasarelas universales de MBS se basan en el siguiente concepto: En el centro se encuentra el gestor de puntos de datos (gestor DP) como instancia neutral que media entre todos los controladores de protocolo de bus instalados y habilitados. Cuando llegan datos, el controlador de protocolo de bus correspondiente los pasa primero al gestor DP. Dependiendo de la programación, el gestor DP lo asigna a uno o varios protocolos de destino. También existe una interfaz para bus serie y una interfaz IP, que puede utilizarse para ejecutar varios controladores de protocolo IP simultáneamente. Lo más frecuente es que una pasarela universal medie entre dos buses diferentes.
Depende de los sistemas de bus qué interfaces de hardware se utilicen. Para satisfacer los distintos requisitos técnicos, MBS ofrece sus pasarelas en dos series: la serie X y la serie A. Al estar basadas en una plataforma de firmware, son tan versátiles como flexibles. Y gracias a su diseño modular, pueden instalarse directamente en el dispositivo placas complementarias específicas. La lista de productos muestra qué protocolos de bus pueden combinarse con la serie X. Con 20.000 o 40.000 puntos de datos, la serie A es el dispositivo más potente del mercado, pero sólo tiene un tercio del tamaño de los dispositivos convencionales. Con estas series de pasarelas, es posible encontrar una solución para casi cualquier requisito personalizado.
Por cierto, el punto de datos de una pasarela no denota un objeto específico ni un valor concreto o similar. Para entender su definición, debe saber que cada protocolo de bus lo define de forma diferente: En BACnet, por ejemplo, un punto de datos designa el nombre y el valor de un objeto BACnet específico. En KNX, en cambio, no existen nombres individuales, sino direcciones de grupo más valores. Dependiendo del sistema, los puntos de datos también pueden ser físicos o virtuales. En la tecnología de control, en cambio, se entiende por tal un punto de desvanecimiento que se define con un componente de valor nominal y real. Estas definiciones difieren enormemente, tanto en términos técnicos como administrativos y financieros.
Punto de datos y gestor de puntos de datos
En el flujo de trabajo de la pasarela MBS, el punto de datos se define como el reenvío de información de un protocolo de bus a otro. Si se imagina una pasarela que "interpreta" entre dos sistemas, entonces se define una dirección técnica distinta en cada uno. Cada una de estas dos direcciones representa un punto de datos. Si entran datos con el primer protocolo de bus, el valor del punto de datos perteneciente a esta dirección técnica cambia. El gestor DP neutro se activa entonces reenviando este cambio a la dirección técnica del segundo protocolo de comunicación, el segundo punto de datos.
La transmisión de información de un protocolo de bus a otro se cuenta como un punto de datos con las pasarelas universales MBS.
Las pasarelas universales cubren todos los oficios: desde la climatización, el suministro de agua fresca y la evacuación de aguas residuales hasta el control de accesos, el control de la iluminación y las alarmas contra incendios, pasando por las tareas generales de control y los actuadores. El fabricante de Krefeld las ofrece desde mediados de los años noventa. Desde entonces, su diseño modular ha permitido una gran flexibilidad.
Del campo a la nube
Con esta amplia experiencia, MBS también está respondiendo a los cambios actuales en el mundo de la automatización de edificios. Por ejemplo, actualmente está aumentando la demanda de soluciones que enlacen diferentes sistemas. Con el desarrollo de los servicios basados en la nube, estos enlaces se están extendiendo más allá de las propiedades individuales y se están convirtiendo en el Internet de las cosas. MBS está respondiendo a esta tendencia desarrollando aún más sus pasarelas universales para convertirlas en dispositivos de borde que utilizan el protocolo de bus MQTT. El fabricante de Krefeld también seguirá la tendencia hacia la comunicación inalámbrica digital -con hilo- en el futuro.
