Bridges y gateways, las claves

La diversidad de equipos que conviven en una planta industrial puede ser enorme. La variedad de protocolos y estándares de comunicación en el ecosistema industrial es inmensa. Desde los buses de campo sobre capas RS232/RS485 hasta las actuales y variadas versiones del ETHERNET Industrial. La realidad nos indica que todos estos protocolos deben sobrevivir y coexistir durante tiempos indeterminados. Las soluciones de interconexión entre redes, también denominados puentes (bridges) o pasarelas (gateways), han ido adquiriendo cada vez mayor relevancia, convirtiéndose en elementos críticos de alta importancia en la intercomunicación entre sistemas de control y equipos existentes.

Cuando queremos comunicar datos de dos sistemas de control industrial que trabajan con protocolos de comunicación diferentes, necesitamos una gateway que haga de ‘traductor’ entre ambos, explica Xavier Cardeña, Channel Partner Manager de HMS Networks, “de esta manera podemos intercambiar información bidireccionalmente entre redes que aun y estando basadas en ethernet incorporan protocolos diferentes, como ocurre, por poner un ejemplo, con Profinet y EthernetIP. Una gateway permite también integrar datos de protocolos no basados en ethernet tales como serie, CAN o de buses de campo, como Profibus y Devicenet. Ejemplos de aplicaciones típicas serían integrar variadores de frecuencia, sensores, actuadores, HMI (human machine interfaces) lectores de códigos de barras, lectores RFID básculas industriales, etc…”.

Según considera, usando gateways evitamos tener que cambiar el sistema de red que un dispositivo tiene nativamente para integrarlo con otra red. Básicamente lo que hace un gateway es coger datos de un sistema, interpretarlos y transferirlos a otro que trabaja con un protocolo diferente. “En HMS Networks soportamos múltiples protocolos industriales, protocolos para la SmartGrid (IEC61850, IEC60870, DNP3), así como protocolos para Building Automation (KNX, BACNet, DALI2, MBus y todos los propietarios de las máquinas de HVAC), y también es posible configurar un protocolo propietario para leer datos de cualquier dispositivo serie o ethernet e integrarlo en una red estándar de un modo seguro y sencillo”, puntualiza Cardeña y, al preguntarle por si este tipo de dispositivos añaden funciones diferentes a las descritas en la introducción del texto, concluye que las gateways actuales soportan la integración de IT/OT para la digitalización de los procesos y sistemas a través de protocolos como OPCUA y MQTT. “Es decir, podemos coger datos de un PLC, robot, básculas de pesaje, etc… e integrarla directamente en una plataforma Cloud o en un sistema SCADA sin prácticamente tener que modificar la configuración del dispositivo. Las gateways de HMS son verdaderos habilitadores para la Industria 4.0”.

¿Tiene sentido mantener redes ya obsoletas o en proceso de obsolescencia?

Por otra parte, y respondiendo a esta pregunta, Xavier Cardeña, considera que una red industrial está formada por componentes o sistemas de diferentes proveedores y en muchas ocasiones no es fácil cambiarla. “El coste de cambiar toda una red industrial suele ser muy elevado e, incluso, conlleva riesgos operativos y económicos.  El uso de gateways facilita ir integrando dichos componentes o sistemas con otros según necesidad, de un modo no invasivo y a un coste asumible. Incluso las tecnologías wireless están cogiendo mucho espacio porque permiten llevar a cabo estas integraciones y cambios de un modo mucho más económico y efectivo”, añade.

Pero, los bridges, ¿son elementos que irán desapareciendo con el tiempo? Desde HMS lo tienen clado: “A diferencia del mundo IT, donde prácticamente todo está basado en ethernet, los protocolos industriales son específicos para la tarea que deben llevar a cabo, de ahí que veamos tantos estándares diferentes. Si bien es cierto que se está empezando a implementar tecnología TSN sobre ethernet - lo que dará una mayor posibilidad de homogeneización - los protocolos a nivel de aplicación seguirán existiendo y seguirán careciendo de interoperatibilidad. Por lo tanto, no vemos que por ese lado los gateways vayan a dejar de ser necesarios. Pero es que además estamos viendo un crecimiento importante en el uso de gateways en los últimos tiempos porque, si bien hasta hace unos años se utilizaban como ‘problem solver’ cuando el integrador se encontraba con sistemas usando diferentes protocolos que había que comunicar, la integración OT/IT ha convertido las gateways en un elemento habilitador de la Industria 4.0 de muchos equipos que requieren formar parte de la red de planta, tales como dispositivos serie, CAN o buses de campo. Adicionalmente, las pasarelas pueden también hablar protocolos tales como MQTT y OPC”.

El formato más utilizado

“Existen diferentes estándares en el mercado industrial de comunicaciones Ethernet”, continúa hablando Cardeña desde HMS, “dependiendo de la aplicación, e incluso de la zona geográfica de implantación, encontraremos mayor penetración de uno u otro protocolo. En HMS editamos anualmente un informe con el Market share de los protocolos industriales más comunes cuya gráfica de 2021 os muestro. Es interesante ver que todavía casi 1/3 parte de las comunicaciones industriales no son ethernet, y que el crecimiento de las comunicaciones inalámbricas es de un 24% anual. Actualmente, los equipos inalámbricos actúan a modo de bridge, y configurados correctamente ofrecen unas prestaciones en cuanto a fiabilidad, velocidad y seguridad muy elevadas”.

Y la última cuestión: ¿Son los bridges elementos críticos con respecto a la ciberseguridad necesaria de un sistema de control industrial? Cardeña también lo tiene claro: “Los gateways industrial son componentes críticos de una red industrial y, por lo tanto, candidatos a sufrir ataques si no disponen de funciones y configuración de seguridad adecuadas. Las gateways de Anybus disponen de diferentes funciones a tal efecto, incluyendo un Security chip, Switch de seguridad y Seguridad de arranque. HMS Networks dispone desde hace más de un año de la certificación IEC62443-4-1  que especifica los requisitos del ciclo de vida del desarrollo seguro de productos”.

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