Vivimos en una era en la que la tecnología se está apoderando de todas las industrias existentes. Desde el sector académico, con las clases en línea, hasta el sector sanitario, con las aplicaciones de control de la salud. Sin embargo, el sector en el que probablemente se ha infiltrado más la tecnología es la industria manufacturera. En el siglo XXI, casi todos los procesos de producción deben utilizar la tecnología para que el procedimiento de fabricación sea correcto. Ahí es donde entran en escena los ICS (sistemas de control industrial).
Se han implantado muchos tipos distintos de sistemas de control industrial en muchos sectores diferentes. El uso de algún sistema de control industrial junto con los procesos y equipos relacionados es necesario para prácticamente todas las infraestructuras esenciales, las áreas de producción industrial, la gestión de la energía, el transporte y el tratamiento del agua. Sin embargo, aunque estas aplicaciones ICS son muy útiles en la producción, deben ejecutarse en una PCB compleja para funcionar adecuadamente y aumentar la eficiencia y la productividad. Además, utilizarlas en un proceso de producción es una tarea bastante compleja. Sin embargo, ¿hay fabricantes que dominan la habilidad de utilizar ICS en el proceso de producción de sus productos?
Los sistemas de control industrial en pocas palabras
El término sistema de control industrial (SCI) hace referencia a varios CS (sistemas de control) más los instrumentos relacionados, incluidos los equipos, el control, los sistemas y las redes necesarios para automatizar y hacer funcionar los procesos industriales. Cada ICS funciona de forma diferente y está diseñado para gestionar eficazmente las tareas de forma electrónica en función de un par de factores, como el sector en el que se utilice. Sin embargo, hoy en día casi todos los sectores industriales utilizan los equipos y procedimientos de un sistema de control industrial.
El control industrial es la automatización de los sistemas de fabricación, minería y energía para aumentar los índices de producción, mejorar la calidad y fiabilidad de los productos u optimizar el uso de los recursos.
Los sistemas de control industrial son la columna vertebral de muchas industrias. Son útiles en todos los sectores industriales, desde la fabricación hasta la generación y distribución de energía. La automatización industrial es un subconjunto del control industrial que consiste principalmente en automatizar procesos industriales como la manipulación de materiales (por ejemplo, paletizado), líneas de montaje, operaciones de mecanizado y envasado.
La automatización digital de procesos (DPA) es una tecnología emergente que promete automatizar tareas más complicadas en la industria mediante el uso de agentes de software capaces de supervisar y ajustar los procesos en función de las condiciones cambiantes.
Hay un par de tipos de ICS. Sin embargo, el sistema de control distribuido, el control de supervisión y la adquisición de datos son los más populares en el mercado. Además, los dispositivos de campo, que reciben órdenes de supervisión de estaciones distantes, gestionan con frecuencia las actividades locales.
Control de supervisión y adquisición de datos (SCADA)
Un sistema como SCADA no puede ofrecer un control total. Sin embargo, se concentra en proporcionar un control a nivel de supervisión utilizando sus capacidades. Además, los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos tienen componentes dispersos en varios lugares, la mayoría de las veces PLC (controladores lógicos programables) y otros módulos comerciales. Una HMI (máquina de interfaz humana) conectada a un sistema SCADA permite controlar y supervisar de forma centralizada diversas salidas y entradas del proceso, así como adquirir y transmitir datos.
El sistema SCADA se utiliza principalmente para la gestión y supervisión a distancia de las instalaciones a través de un sistema de control centralizado. Los sistemas SCADA pueden automatizar este proceso de forma eficiente, de modo que los empleados no tengan que desplazarse distancias significativas para completar tareas o recopilar datos. El cierre y la apertura de disyuntores y válvulas, la supervisión medioambiental y la recopilación de datos de un sistema de sensores se controlan localmente mediante dispositivos de campo.
Los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos son buenos sobre todo en industrias relacionadas con la distribución y transmisión de energía eléctrica, centros de tratamiento y distribución de agua, y control y supervisión de tuberías.
Sistemas de control distribuido
El DCS es un sistema que utilizan los técnicos para gestionar los equipos de fabricación que se encuentran en un mismo lugar. En un sistema de control distribuido, la comunicación con los puntos de ajuste se realiza a través del controlador del sistema, que puede indicar a los actuadores o incluso a las válvulas que funcionen de una forma específica para mantener el punto de ajuste previsto. Además, los datos recogidos sobre el terreno pueden utilizarse para el control directo del proceso, archivarse para su uso futuro o incluso combinarse con información de otras partes de la planta del sistema para crear sofisticados planes de control.
Cada DCS controla varios dispositivos o controladores que son componentes de todo el proceso de fabricación mediante un control de supervisión en bucle que está centralizado. Gracias a esta tecnología, las industrias disponen ahora de acceso instantáneo a la información sobre las operaciones y la fabricación. Además, un DCS puede reducir el efecto de los “fallos individuales” en todo el sistema utilizando múltiples dispositivos durante la fabricación.
Los sistemas DCS tienen múltiples aplicaciones en sectores como:
-Tratamiento de aguas residuales
-Refinerías de petróleo y agua
-Fabricación de productos químicos
-Generación de energía eléctrica
-Fabricación
Implementación real de ICS
La implementación de entornos ICS utiliza principalmente una combinación de SCADA y DCS que incorpora características de estos dos sistemas.
Componentes vitales de un entorno ICS
Los sistemas de software y hardware que supervisan y gestionan eficazmente los aparatos físicos reales en el campo tienden a ser variables de tecnología operativa o OT. Además, cada industria tiene diferentes funciones OT. Los dispositivos OT incluyen, por ejemplo, equipos que miden la temperatura en entornos industriales.
Unidad terminal remota
Un terminal remoto es un aparato de campo eficiente que lleva un microprocesador. El microprocesador recibe instrucciones y transmite datos a la UTM.
Bucle de control
Los componentes de hardware, como los actuadores y los PLC, forman parte de cada CL (bucle de control). El CL interpreta las señales procedentes de motores, interruptores, disyuntores, válvulas de control, sensores y otros dispositivos similares. Además, el controlador utilizará las variables que han medido estos sensores para gestionar los trabajos o finalizar los procesos de forma eficiente.
Interfaz hombre-máquina
Un programa GUI (interfaz gráfica de usuario) permite la comunicación entre el operador humano y el hardware del controlador. Además, puede proporcionar datos previos adquiridos a través de los gadgets en el entorno del sistema de control industrial e información de estado. Además, los técnicos lo utilizan para construir y modificar parámetros en el punto de ajuste configurado, el algoritmo de control y los controladores.
Mantenimiento y diagnóstico a distancia
El mantenimiento y diagnóstico remotos se refieren a reconocer, detener y recuperarse de operaciones y fallos inusuales.
Servidor de control
Los dispositivos de control de nivel inferior (LL) reciben comunicación con los servidores de control que también alojan los programas de control supervisorio PLC o DCS.
Unidad terminal maestra o SCADA
El gadget SCADA también envía instrucciones a las RTU fuera de banda.
Dispositivos electrónicos inteligentes
Un IED es un gadget inteligente que puede recopilar datos, intercambiar mensajes con otros gadgets inteligentes y llevar a cabo el control y procesamiento local. Los controles automáticos de nivel local (LL) son posibles gracias al empleo de dispositivos electrónicos inteligentes en sistemas de control como DCS y SCADA.
Historiador de datos
Los historiadores de datos son bases de datos centralizadas que registran toda la información del proceso en un entorno de sistema de control industrial antes de exportar esta información al sistema de información (SI) de la empresa. Los conocimientos adquiridos se utilizan posteriormente para la planificación de EL (a nivel de empresa), el análisis de procesos y el control estadístico de procesos.
¿Qué es exactamente un sistema de control industrial?
Los sistemas SCADA realizan varias funciones que permiten una correcta gestión remota de las instalaciones. Estas son las principales funciones de los sistemas SCADA.
Adquisición de datos
Los técnicos utilizan conversiones analógicas a digitales en la recopilación de información SCADA. Además, los técnicos utilizan distintos grados centígrados para expresar la temperatura cuando trabajan con sistemas SCADA.
Un sistema SCADA convierte la intensidad de la señal de transmisión en dBm. Además, los segundos de error sirven como un tipo de medida de la calidad del canal.
Comunicación de datos en red
Los datos recogidos se trasladan a un consolidador maestro por iniciativa propia o como respuesta a solicitudes de datos.
En la comunicación de datos de red son posibles canales de comunicación analógicos (T202, POTS) o digitales (RS485, TC/IP). Por otra parte, además de cualquier certificación de contenido, la arquitectura de las redes SCADA suele incluir alguna forma de validación de tránsito.
Presentación de datos
Es necesario organizar y procesar los datos recopilados y, a continuación, presentarlos para que el operador del sistema pueda tomar la decisión de control y la respuesta correctas. Además, la presentación puede variar desde una simple presentación tabular que abarque los eventos registrados hasta una presentación gráfica compleja.
Control
Si los sistemas admiten salidas y la decisión de control está justificada, los técnicos pueden enviar los comandos adecuados a configuraciones específicas o cambios operativos. La mayoría de las acciones de control suelen ser realizadas por PLC y RTU.
Comunicación en los sistemas de control industrial
Los módulos y dispositivos de control utilizan protocolos de comunicación en los sistemas de control industrial para comunicar información. Además, las distintas configuraciones de los sistemas de control industrial emplean diversos métodos de comunicación. La mayoría de estos protocolos de sistema fueron creados para usos particulares, incluyendo la automatización de procesos, sistemas y estructuras de energía, y muchas otras cosas. Además, el desarrollo de estos eficaces protocolos garantiza la compatibilidad entre distintos fabricantes. Sin embargo, algunos protocolos específicos sólo pueden utilizarse con equipos del mismo fabricante industrial. Los protocolos de sistemas de control industrial más utilizados son:
Ethernet para tecnología de autómatas de control (EtherCAT)
Protocolo de comunicación de código abierto y uso gratuito que utiliza la tecnología Ethernet en entornos industriales. EtherCAT ayuda en la aplicación que implica la automatización con un jitter de un segundo y ciclos de actualización cortos (alrededor de 100 segundos).
Protocolos industriales comunes (CIP)
Los servicios y mensajes de configuración, sincronización, seguridad, control y otros fines conforman un CIP. Además, puede combinar Internet y la red Ethernet con el CIP para mejorar la funcionalidad. Numerosas modificaciones del CIP ofrecen intercomunicación e integración para varios tipos de red.
Redes de control y automatización de edificios
La detección de incendios, el acceso a edificios, la iluminación, el aire acondicionado, la ventilación y la calefacción se controlan mediante este protocolo.
Comunicación de plataforma abierta (OPC)
Para la comunicación industrial, existen varias especificaciones y estándares conocidos como OPC. Microsoft creó estas tecnologías hace mucho tiempo para adaptarlas al sistema operativo Windows. Son la base del estándar de comunicación Open Platform (DCOM, COM y OLE).
Modbus
El protocolo de sistema Modbus es uno de los primeros protocolos de sistemas de control industrial introducidos en la industria en 1979. Modbus es el protocolo de comunicación estándar en la mayoría de los entornos ICS, si no en todos, y emplea conexiones serie con los PLC. El Modbus serie que transmite datos utilizando el estándar HDLC (control de enlace de datos de alto nivel) y el Modbus-TCP que transmite datos utilizando el protocolo de sistema TCP/IP son los dos tipos diferentes de implementación del protocolo Modbus.
Protocolo de red distribuida
El protocolo DNP funciona en tres capas: transporte, aplicación y conexión. Como resultado, el enfoque DNP es frecuentemente aplicable en instalaciones de tratamiento de agua y residuos de agua.
Bus de campo de proceso
Durante las operaciones de campo, PROFIBUS emplea comunicaciones RTU a RTU, MTU a MTU y RTU a MTU. Además, sólo existen dos opciones:
-Profibus PA, que es la abreviatura de Process Automation) – supervisa eficazmente los equipos de medición a través del sistema de control de procesos (PC).
-Profibus DP, que es la abreviatura de periféricos descentralizados – Controla actuadores y sensores de control a través de controladores centrales.
Amenazas más comunes para los ICS
Cada ICS integra continuamente nuevas aplicaciones y tecnología en OT e IT para mejorar la funcionalidad y productividad del sistema. Sin embargo, dado que OT e IT forman ahora parte de ICS, los defraudadores pueden atacarlos con mayor facilidad. Uno de sus puntos débiles prevalentes es la falta de soluciones de seguridad utilizadas en la infraestructura OT para proteger los sistemas de control heredados (LC) como SCADA.
Además, las empresas deben hacer frente a los crecientes problemas de seguridad en tecnologías de vanguardia como la computación en la nube, el IoT y el análisis de big data. Por otra parte, la centralización expone debilidades previamente no descubiertas en el ecosistema cibernético.
La mayoría de los ataques contra los sistemas de control industrial suelen ser ataques focalizados que aprovechan el punto de entrada proporcionado por el sistema de control industrial para obtener acceso al sistema y migrar dentro de la empresa. El virus Stuxnet, que los hackers utilizaron para controlar las centrifugadoras de las instalaciones nucleares iraníes, y el BlackEnergy, que dañó las instalaciones generadoras de energía ucranianas, son sólo dos ejemplos de cómo se produce la infiltración en los sistemas ICS. Aunque la mayoría de los ataques se concentran en el espionaje industrial y el robo de datos, los dos ejemplos anteriores muestran cómo el malware puede tener un impacto cinético.
El sector minero se ha convertido en un objetivo excelente para los hackers que buscan actividades de ciberespionaje. Estas operaciones de ciberespionaje tienen como objetivo recopilar la inteligencia tecnológica y la información más recientes para apoyar el crecimiento y la ventaja competitiva de determinados grupos de interés.
Ejemplos de cómo funcionan los ICS en la industria de las placas de circuito impreso
Los PCB en pocas palabras
Las placas de circuitos impresos son láminas de material aislante, por ejemplo, fibra de vidrio, con pistas o circuitos metálicos grabados o impresos sobre ellas para generar conductividad eléctrica. Las placas de circuito impreso se encuentran en casi todos los aparatos electrónicos, desde teclados a ordenadores portátiles, ordenadores, televisores, tabletas, teléfonos móviles y mucho más. Los ICS se aplican en la producción de PCB debido a la necesidad de exactitud y precisión.
Montaje de placas de circuito impreso
Las placas de circuito impreso tienen un objetivo principal: transmitir corriente eléctrica a los distintos componentes de la placa. Sin embargo, para que esto suceda, los componentes deben montarse en la placa mediante un proceso conocido como montaje de PCB. Durante este proceso, los técnicos utilizan SMT (tecnología de montaje en superficie), que requiere la utilización de ICS para hacerlo bien.
Tras soldar cada componente eléctrico, la placa puede funcionar correctamente.
Materiales que componen una placa de circuito impreso
La base o núcleo de una placa de circuito impreso se puede fabricar con distintos materiales. La única pega a la hora de elegir los componentes de la base es que el elemento debe ser:
-Duradero
-Aislante
-Resistente al calor
Estos requisitos aparecen porque las placas de circuitos impresos se utilizan principalmente en entornos difíciles y deben soportar altos niveles de calor.
Los materiales más comunes que los técnicos utilizan para fabricar placas de circuitos impresos incluyen:
-Cerámica
-Cobre recubierto de resina
-Vidrio no tejido más epoxi
-Papel de algodón, epoxi y papel de algodón fenólico
Tipos de circuitos impresos
Las placas de circuito impreso presentan muchas variaciones en función de cómo las produzca el fabricante. Estas variaciones incluyen:
-Placas de circuito impreso rígido-flexibles o placas de circuito impreso rígidas y flexibles.
-Placas de circuito impreso flexibles o flexibles
-Circuitos impresos rígidos
-Circuitos impresos multicapa
-Circuitos impresos de doble capa o doble cara
-Placas de circuito impreso de una capa o de una cara
Fabricantes de circuitos impresos
Existen muchos fabricantes de circuitos impresos en todo el mundo. La mayoría de ellos residen en China y Estados Unidos. Sin embargo, sólo algunos fabricantes de PCB disponen de la tecnología y la capacidad necesarias para gestionar la producción de PCB ICS. Sin embargo, empresas como Solo Electronica tienen la capacidad y la tecnología para utilizar ICS de forma eficiente para generar PCB.
Solo Electronica PCB
Solo Electronica es una empresa de montaje de circuitos impresos con sede en China que utiliza ICS para ofrecer servicios completos de montaje de circuitos impresos. Además, en lo que respecta a la producción de placas de circuito impreso, Solo Electronica es una de las empresas líderes mundiales en montaje y fabricación de placas de circuito impreso. La empresa salió a la luz en 2005 y ha estado operativa desde entonces, proporcionando productos de calidad en todo momento. A lo largo de estos años, Solo Electronica ha dominado la habilidad de utilizar el control industrial para producir placas de circuito impreso de forma más eficiente.
Servicios ofrecidos en Solo Electronica
Solo Electronica se especializa en ofrecer los siguientes servicios a empresas de todo el mundo:
-Fabricación de circuitos impresos de alta calidad
-Montaje de circuitos impresos
-Servicios de aprovisionamiento de componentes
Además, Solo Electronica también ofrece servicios en placas de circuito impreso de alta gama, por ejemplo, placas de circuito impreso rígidas flexibles, placas de circuito impreso de aluminio, placas HDI, placas de circuito de alta frecuencia, placas de circuito impreso de teflón y placas de circuito impreso Roger. Utilizando tecnología e ICS, Solo Electronica puede producir placas de circuitos de calidad cada vez.
Además, Solo Electronica ofrece servicios de montaje de PCB llave en mano parcial y llave en mano completa para producir todas las placas de circuito. Para el montaje de PCB llave en mano completa, Solo Electronica se encarga de todo el proceso de fabricación de la placa de circuito impreso, que incluye:
-Fabricación de la placa de circuito impreso
-Fabricación de componentes de producción
-Pruebas de la placa de circuito impreso
-Supervisión continua de la PCB para comprobar la calidad de la placa de circuito.
-Montaje final
Además, Solo Electronica lleva más de 15 años en el sector. Por lo tanto, sus capacidades de adquisición son de primera categoría. Además, sólo compran componentes originales, por lo que puede estar seguro de que su PCB será de alta calidad. Y puesto que la calidad es un aspecto importante a considerar cuando se trata de PCB, que ofrecen la mejor placa de circuito que se puede encontrar en el mercado.
Proceso de montaje de placas de circuito impreso seguido por Solo Electronica para generar las mejores placas de circuito impreso mediante ICS
Para la producción de placas de circuito impreso, Solo Electronica utiliza tanto técnicas manuales como automatizadas. Por otra parte, al utilizar la colocación de componentes THT, Solo Electronica coloca los componentes manualmente en la placa. Sin embargo, al emplear SMT, los técnicos utilizan eficazmente gadgets pick-and-place para localizar y colocar los componentes en una placa de circuito impreso.
Soldadura
En cuanto a la soldadura, el equipo de Solo Electronica utiliza la soldadura por ola para realizar el montaje de PCB THT. Sin embargo, cuando se realizan colocaciones de PCB de montaje en superficie, los técnicos utilizan soldadura por reflujo, que requiere la utilización de ICS.
Al realizar el montaje de PCB THT, los técnicos colocan manualmente los componentes en una placa de circuito. A continuación, utilizan la soldadura por ola para soldar los componentes en la placa de circuito impreso de forma eficaz. Sin embargo, cuando se trata del montaje de PCB SMT, los técnicos aplican la pasta de soldadura utilizando una plantilla de soldadura en la placa de circuito. Una vez hecho esto, los técnicos colocan las piezas en las almohadillas y luego pasan la placa por un horno de reflujo único, que funde la soldadura. Además, las placas de circuito impreso con tecnología híbrida se sueldan por ola y se someten a reflujo.
Limpieza de la placa de circuito impreso
Una vez finalizado el proceso de soldadura, el personal de Solo Electronica utiliza aparatos para limpiar la placa de circuito impreso y eliminar cualquier contaminante. Los técnicos de Solo Electronica limpian a fondo la placa de circuito construida utilizando el método más reciente para eliminar cualquier residuo de fundente.
Además, se emplean múltiples métodos -que a menudo combinan productos químicos de limpieza, agitación y calor- para eliminar el fundente. A continuación, se realiza una inspección minuciosa de la placa de circuito impreso para verificar la disposición precisa de los componentes mediante gadgets ICS.
Inspección
En Solo Electronica, los especialistas utilizan herramientas de inspección de alta tecnología para comprobar la calidad de la placa de circuito impreso. Algunas técnicas utilizadas por los técnicos para llevar a cabo la inspección de PCB incluyen:
-Inspección por rayos X
-Inspección óptica automatizada (AOI)
-Comprobación de muestras
Después de realizar las pruebas de calidad de PCB, los técnicos entregan el circuito impreso al cliente.
Entrega
Solo Electronica entrega Circuitos Impresos ensamblados a través de su corporación a cualquier país vía mensajería. Por lo tanto, usted no tiene que preocuparse por el envío del pedido. Además, Solo Electronica asegura que el envío de la placa de circuito se entrega con éxito en cualquier lugar dentro de un TT aceptable (tiempo de respuesta).
Beneficios de trabajar con ICS
Mayor seguridad y salud
Los fabricantes que trabajan con ICS disfrutan de un beneficio principal, el aumento de la seguridad y la salud de sus empleados. Esto se debe a que, al utilizar ICS, los fabricantes comprenden los distintos entornos antes de enviar a los trabajadores a ese lugar. Esto ayuda a mantener la seguridad de los trabajadores mientras realizan múltiples tareas.
Minimización de la exposición nociva
La siguiente ventaja de la que disfrutan los fabricantes al trabajar con ICS es la capacidad de minimizar y controlar eficazmente la exposición o las amenazas creadas por fallos o averías.
Cuando falla una línea eléctrica, un sistema SCADA o ICS detecta el fallo y alerta a los técnicos antes de que lleguen al lugar. De este modo, se evita que los empleados se expongan a riesgos que podrían perjudicarles.
Protección de activos
Mediante el uso de ICS, los fabricantes pueden proteger fácilmente sus activos a través de la técnica de prevención. Por ejemplo, siempre que un ICS detecta un fallo, alerta a los técnicos, y entonces pueden asegurar los activos alrededor de ese fallo antes de que la situación se agrave.
Conclusión
Los sistemas de control industrial son, sin duda, cruciales para la industria manufacturera. Sin estos sistemas, la producción en masa podría ser difícil de llevar a cabo. Sin embargo, la producción de placas de circuito impreso mediante la utilización de ICS puede ser una tarea complicada de llevar a cabo. Sin embargo, Solo Electronica puede hacerlo posible mediante aparatos de alta tecnología y técnicos altamente cualificados. Por lo tanto, si tiene un proyecto que requiere tales servicios, Solo Electronica podría ayudarle.
