Controladores virtualizados en automatización industrial

Es probable que el futuro mercado de la automatización industrial siga un camino hacia la virtualización como el que transformó el centro de datos de TI hace 15 años en los centros de datos nativos de la nube y definidos por software de hoy.

En aquel momento, los centros de datos de TI consistían en servidores de funciones dedicadas, cada uno de los cuales ejecutaba una única aplicación como base de datos, correo electrónico, intercambio de archivos/impresión, CRM, ERP, etc. Cada servidor tenía que ser administrado y configurado individualmente, y uno por uno habían de ser igualmente dimensionado para soportar la máxima demanda impuesta a su aplicación o servicio.

Con la adopción de la virtualización de servidores, los centros de datos entraron en un período de “consolidación” en el que el hardware de servidor de función dedicada fue reemplazado por hardware de servidor común que ejecutaba el mismo conjunto de aplicaciones pero en máquinas virtuales en lugar de físicas.

Este cambio hizo decrecer en gran medida la cantidad de servidores físicos necesarios, redujo el consumo de energía y proporcionó una mayor visibilidad y capacidad de administración de las operaciones de TI. La virtualización de servidores fue el primer paso hacia el actual centro de datos definido por software y la infraestructura de computación en la nube.

Virtualización en la automatización de procesos

Un reportaje firmado por Harry Forbes, director de investigación de ARC Advisory Group, pone de manifiesto que la virtualización y las máquinas virtuales no constituyen nada nuevo en el mundo de los sistemas de control distribuido (DCS) y la automatización de procesos.  “Los principales proveedores de DCS permiten a los clientes emplear máquinas virtuales que admitan interfaces hombre-máquina de DCS, herramientas de software de ingeniería y otras aplicaciones”, señala este experto admitiendo que ello ha supuesto un gran beneficio tanto para los usuarios finales como para los proveedores, ya que elimina la necesidad de soportar docenas de PC que proporcionan interfaz de operador y otros servicios. Los dispositivos ‘thin client’ que reemplazan a los múltiples PC son mucho más fáciles de mantener y soportar durante su ciclo de vida.

Pero la transición de DCS a máquinas virtuales aún no se ha extendido a los controladores dentro del DCS. Según admite Forbes, los proveedores han desarrollado versiones de software especializadas de su software de controlador para su uso en aplicaciones como simuladores de capacitación de operadores; pero hasta hace poco no han comercializado versiones únicamente de software de sus controladores DCS de función dedicada.

“Probablemente esto se deba a los estrictos requisitos de alta disponibilidad de los controladores DCS, que se realizan mediante una combinación de hardware redundante y software especializado, si bien las reticencias de los proveedores en este ámbito están desapareciendo. Varios proveedores de DCS han anunciado hojas de ruta que incluyen la virtualización de sus futuros controladores DCS, y parece claro que los futuros de sistemas de control DCS consistirán en una combinación de máquinas físicas y virtuales”.

Controladores virtualizados

El estándar O-PAS del OPAF (Open Process Automation Forum) es muy abierto con respecto a las opciones de implementación, lo cual permite que los sistemas compatibles con O-PAS empleen una amplia gama de integraciones desde dispositivos de control de funciones dedicados, hasta software de controladores industriales completamente virtualizados y basados en servidores.

El proyecto de prueba de campo de Exxon Mobil O-PAS, con Yokogawa como integrador del sistema, ha sido experimentado ampliamente con máquinas virtuales y con productos de software VMware. La configuración del sistema que se implementará en el campo a partir de 2024 aún no se ha anunciado oficialmente, pero ARC cree que es probable que utilice ampliamente la virtualización.

Otros proveedores de DCS que son miembros de OPAF han realizado asociaciones con proveedores de software de virtualización como VMware y Red Hat. Cabe destacar que ABB mantiene una alianza desde hace más de un año con Red Hat, mientras que Schneider Electric ha llevado a cabo sistemas de prueba de concepto en asociación con Red Hat e Intel.

Dos importantes proveedores de DCS (Emerson y Honeywell) no participan activamente en OPAF; sin embargo, ambos proveedores han anunciado hojas de ruta de virtualización de controladores que se parecen bastante a la visión de O-PAS.

Por su parte, Honeywell ha trabajado en colaboración con VMware durante muchos años para la virtualización de estaciones basadas en PC en su Experion DCS. En 2023, Honeywell anunció en su reunión del grupo de usuarios de Norteamérica que la virtualización se extendería a algunos de sus controladores Experion C300 que operan en su entorno Experion Control HIVE. Estos controladores se ejecutarán como dispositivos virtualizados dentro de un entorno de software VMware.