Raspberry Pi + Codesys: la solución más ventajosa para la formación profesional
1. ¿Qué es un PLC?
PLC, abreviatura de Controlador Lógico Programable, es un tipo de ordenador que se encarga del control de muchos procesos de fabricación. Se puede encontrar en muchos tipos sectores y su uso está muy extendido en líneas de montaje. Lo que hace es monitorizar las entradas y tomar decisiones para controlar los dispositivos de salida.
A diferencia de los ordenadores de propósito general, el PLC está diseñado para gestionar múltiples señales de entrada y salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Asimismo, los programas para el funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en memorias no volátiles.
Cabe recordar que un PLC es un sistema de control de tiempo real, donde los resultados de las salidas deben ser producidas en respuesta a las condiciones de las entradas, y lo más importante, dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no produciría el resultado deseado. De entre los fabricantes de PLC destacamos los de Larraioz Elektronika Larraioz Basque Automation made in Basque Country y customizables.
2. La evolución de los PLCs
Estamos sufriendo una verdadera revolución tecnológica que empezó años atrás con distintos dispositivos que han transformado la forma de crear dispositivos para el control de procesos del que destacamos la famosa Raspberry Pi, de sobra conocida en todo el mundo así como por los entusiastas de la electrónica.
Para quien no la conozca, la Raspberry Pi es un ordenador de placa reducida o placa simple (SoC, System on Chip) que no incluye periféricos (como teclado y ratón) o carcasa y además, es de bajo coste. Desarrollado en el Reino Unido por la Raspberry Pi Foundation, nació con el objetivo de poner el poder de la informática y la creación digital en manos de las personas de todo el mundo. Si bien el modelo original buscaba la promoción de la enseñanza de la informática en las escuelas, acabó siendo más popular de lo que se esperaba, hasta el punto de extenderse fuera de su mercado objetivo alcanzando usos tan variados como la robótica.
El sistema Rasperry Pi, así como el resto de sistemas creados durante la revolución tecnológica, han cambiado por completo el modelo de PLC “tradicional”, hasta tal punto, que sistemas basados con esta tecnología, están realizando la función de PLCs en sistemas productivos.
Aun así, si bien una Raspberry Pi no está preparada para realizar trabajos dentro del entorno industrial, existen soluciones basadas con este sistema con categoría industrial que sí que podrían realizarlo.
3. La unión de Codesys y Raspberry Pi
Aunque el sistema operativo de este sistema está basado en una distribución de Linux, es decir, código abierto, multiplataforma, multiusuario y multitarea, no es un sistema operativo conocido, y carece de la simpleza de uso, en comparación con un PLC tradicional.
A pesar de esta paradoja, en el 2015 Codesys, tras observar la rápida y asombrosa expansión de la Rasperry Pi en diversos sectores, creó un producto que dotara a este sistema de las capacidades de un PLC, en cuanto a programación, cumpliendo con el estándar IEC61131-3, como las de control.
Además, ofrece a este sistema la capacidad de comunicarse con buses de campo industriales muy utilizados y extendidos en todos los procesos de control de hoy en día, como por ejemplo:
- CANopen
- EtherCAT Master
- EtherNet/IP
- Modbus TCP
- Modbus Serial
- PROFINET
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4. Particularidades de la simbiosis entre la Raspberry Pi y Codesys
Raspberry Pi puede trabajar como servidor y cliente de OPC UA, el protocolo de comunicación ideal para las fábricas inteligentes tan en auge estos días por la actual revolución de la Industria 4.0.
Al mismo tiempo, brinda al conjunto de Raspberry Pi y Codesys, las funcionalidades de SoftMotion, permitiéndole controlar los movimientos de un eje o de varios ejes sincronizados, como por ejemplo, levas electrónicas que son muy usadas en el mundo industrial.
Además, permite comandar accionamientos compatibles con el CiA 402 (Drive Profile) para movimientos de un solo eje, así como el control de máquinas CNC y robots industriales.
5. Formación profesional
Actualmente cabe destacar en el ámbito de la educación, más concretamente en la formación profesional, se está introduciendo y popularizando este tándem en detrimento de las tecnologías tradicionales. Esto es debido a que una Raspberry Pi es un dispositivo asequible económicamente en comparación con un PLC tradicional. Por lo que al final resulta ser la solución más adecuada para los centros formativos, quienes disponen de recursos limitados y precisan adquirir los sistemas más actuales para ofrecer una educación actual y completa.
Asimismo, cabe destacar que las licencias de Codesys para Raspberry Pi para el sector educativo son gratuitas con lo que el único gasto que han de hacer es el coste de una Raspberry Pi.
Además, gracias a la aportación del producto de Codesys a la Rasperry Pi, permite utilizar lenguajes de programación en vanguardia incluidos en la norma IEC61131-3, como por ejemplo los lenguajes de alto nivel como el ST, CFC y SFC.
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En resumen, aunque la Raspberry Pi se creara con un objetivo educacional, ha logrado objetivos más allá de los esperados, tales como alcanzar diversos ámbitos industriales, domóticos, así como otros de carácter general. Asimismo, gracias a la fusión entre la Raspberry Pi y Codesys, mediantes los lenguajes de programación de un PLC convencional, han logrado controlar procesos de automatización.