CODESYS Raspberry Pi en entornos Industriales

Debido a las épocas convulsas que estamos viviendo actualmente, donde existen grandes problemas en las cadenas productivas con el suministro de semiconductores, Raspberry Pi junto con CODESYS es una alternativa válida para esquivar estos problemas, entre otros, debido a su bajo coste pero, sobre todo, a su versatilidad que permite, junto con CODESYS, emplear la periferia hardware que mejor disponibilidad tenga en cada momento.

1. Raspberry Pi y CODESYS: el PLC que necesitas

Raspberry Pi junto con el SoftPlc de CODESYS se convierte en un PLC con todas las características que estos tienen. Es por ello que es una herramienta capaz de hablar diferentes protocolos de comunicación y de esta forma comunicarse con periferia hardware de diversos fabricantes mediante un único dispositivo.

2. Brevemente qué es una Raspberry Pi (Sistema SoC)

Qué es RASPBERRY: Es un ordenador de bajo coste y formato compacto, que fueron ideados para impulsar la enseñanza de la informática en las escuelas. Sin embargo, dado a su gran aceptación por el público, se han empleado en otros entornos como el industrial para realizar tareas que antaño realizaban los PLCs.

Raspberry en la industria

Es por ello que estos pequeños sistemas electrónicos han cambiado lo que se conoce como el paradigma del PLC industrial tradicional y cada vez se apuesta más por este tipo de sistemas. Un claro ejemplo son los ordenadores industriales basados en Raspberry Pi que están modificados para que se adapten mejor a entornos industriales, integrando un carril DIN, mejores protección ESD o alimentación a 24V.

3. Qué es CODESYS

Qué es: CODESYS es una plataforma de software orientado a las tecnologías de automatización industrial. La plataforma se basa en el Sistema de Desarrollo CODESYS, una herramienta de programación IEC 61131-3. Se trata de una plataforma de programación independiente del hardware.

Runtime(Soft PLC)

CODESYS cuenta con softwares (denominados Runtimes) que se instalan en dispositivos electrónicos, desde ordenadores con Windows o Linux hasta dispositivos como Raspberry Pi, para emular las funcionalidades de un PLC. Al tratarse de Softwares, las funcionalidades de los mismos pueden ser ampliables mediante la instalación de paquetes que ofrece CODESYS, por ejemplo, uso de ModBus o habilitar una plataforma IoT, entre otros.

El Runtime específico de CODESYS para convertir Raspberry Pi en un PLC se denomina Control for Raspberry Pi.

Control for Raspberry Pi (Runtime de CODESYS):

Este producto puede ser instalado en la distribución de Linux para Raspberry Pi (Raspberry Pi OS) desde el propio IDE de CODESYS. De esta forma al iniciar la Raspberry Pi, se iniciará automáticamente este servicio.

Por otro lado, CODESYS brinda la posibilidad de usar sus productos sin necesidad de adquirir una licencia, eso sí, con una limitación de 2 horas para el caso del Control for Raspberri Pi. Una vez pasado ese tiempo, el sistema se detiene. Si necesita más tiempo para realizar las pruebas pertinentes, con solo reiniciar el sistema se obtendrán otras dos horas de uso.

4. Características del Runtime ‘Control for Raspberry Pi’

Interfaces

Este Runtime para Raspberry cuenta con el soporte para diferentes interfaces como OPC-UA, I2C, SPI, GPIOs y comunicación 1-wire.

V isualización

Además, cuenta con la capacidad de desarrollo de interfaces hombre-máquina (HMI) en un único y mismo entorno de desarrollo IEC 61131-3. El sistema permite la creación y animación de pantallas en el editor integrado basado en variables PLC, así como la visualización de las mismas en clientes web o directamente en la herramienta IEC61131-3.

Buses de campo

Otra característica de CODESYS es el soporte que da a diferentes buses de campo, como son:

• CODESYS CANopen Manager / Device
• CODESYS EtherCAT Master
• CODESYS EtherNet/IP Scanner / Adapter
• CODESYS J1939
• CODESYS Modbus TCP Master / Slave
• CODESYS Modbus Serial Master / Slave
• CODESYS PROFINET Controller / Device

  
  

Sistema modular

La Raspberry Pi junto con CODESYS se convierte en un sistema modular en el cual se pueden instalar diferentes módulos dependiendo de los requerimientos de la aplicación en cuestión, unos ejemplos son:

• SoftMotion SL. Habilita la función de control de motores tanto de eje único como la sincronización multi-eje.
• SoftMotion CNC + Robotics SL. Habilita el control de maquinas CNC y Robots.
• Redundancy SL. Da la capacidad de ejecutar la aplicación en dos dispositivos a la vez para evitar paradas tras un fallo en uno de ellos.

  
  

Seguridad

Al mismo tiempo, una Raspberry Pi con CODESYS puede satisfacer los requerimientos de seguridad PL-e según la ISO 13849 y SIL3 de acuerdo a la IEC 62061 mediante el uso de módulos certificados por TÜV de la marca Beckhoff , como, por ejemplo, EL6900, EL6910 y EK1960 y empleando el bus de comunicación EtherCat.

Otro tipo de Funcionalidades:

Todas estas características dan como resultado que una Raspberry Pi con CODESYS además de las típicas aplicaciones de un controlador lógico como pueden ser trabajar con E/S para activar y desactivar elementos, también se puede realizar otro tipo de tareas vinculadas con la Industria 4.0.

Por ejemplo, debido a las necesidades que existen hoy en día en la gestión de los datos en entornos industriales para su posterior explotación, estos equipos pueden convertirse en servidores OPC-UA para enviar los datos a clientes que pueden ser HMIs, SCADAS u bases de datos, para la visualización de datos, almacenamiento o tratado de los mismos.

5. Ventajas y Desventajas de Raspberry Pi con CODESYS

Ventajas

• PLC OPEN Estándar IEC 6131
• CODESYS en una Raspberry Pi tiene la capacidad de trabajar con diferentes marcas de componentes de automatización, así como buses de campo. Dando lugar a que no esté ligado a un único fabricante componentes/periferia.
• Posibilidad de trabajar con dos Raspberry en modo Redundancia para evitar paradas inesperadas debidas a fallos en alguna de las Raspberrys.
• Fácil integración de elementos I4.0 gracias a su amplio repositorio de librerías con distintas funcionalidades (MQTT, OPC-UA, HTTPS)

  
  

Desventajas

• La Raspberry Pi junto con CODESYS, pese que se comporta como un PLC convencional, el hardware que integra no está tan preparado para trabajar en entornos industriales como podría estarlo el hardware de un PLC industrial convencional.

6. Por qué se están empleando Raspberrys en entornos industriales

Actualmente, la crisis de los semiconductores, está causando que los fabricantes de productos de automatización no puedan ofrecer plazos determinados a sus clientes o que estos plazos sean incluso superiores a 12 meses.

Esto ha provocado que muchos de estos clientes busquen alternativas más rápidas. Para la problemática de abastecimientos de PLCs, muchos han optado por reemplazar estos PLCs por Raspberry Pi con el Runtime de CODESYS. Esta crisis de semiconductores y esta gran demanda en estos dispositivos electrónicos ha provocado que los plazos de entrega de estos se demoren más de lo normal, sin embargo, siguen siendo un bien preciado y gratamente valorado por el personal en instalaciones industriales.

7. Larraioz Elektronika

Larraioz Elektronika, por su parte, es una empresa de gran reputación en el área de la automatización industrial con 30 años de experiencia a sus espaldas, y es servicio técnico, consultoría, training y canal de ventas oficial de CODESYS en España.   

Larraioz Elektronika

www.larraioz.com

Este artículo aparece publicado en el nº 542 de Automática e Instrumentación págs. 57 a 59.