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Además de su sistema operativo en tiempo real, muchas máquinas también deben disponer de un sistema operativo de uso general para realizar tareas como añadir datos y enviarlos a la nube o para ejecutar análisis de inteligencia empresarial o aplicaciones de HMI para realizar cálculos informáticos intensos. Tradicionalmente, ello ha requerido el uso de dos elementos de hardware independientes. Con un hipervisor de hardware, ahora es posible implementar ambos sistemas en un solo PC industrial sin que ello comprometa el rendimiento.

Los controles modernos y los sistemas operativos en tiempo real ofrecen un rendimiento extremadamente alto y pueden realizar un gran número de funciones. Sin embargo, a menudo es conveniente ejecutar funciones adicionales y aplicaciones de software en un sistema operativo separado. "Los programas especializados para simulación o animaciones 3D a menudo se ejecutan en un sistema Linux o Windows", explica Gerd Lammers, presidente de Real-Time Systems. Las aplicaciones web también suelen ejecutarse en entornos Linux o Windows en lugar de hacerlo en sistemas en tiempo real.

El hipervisor RTS permite que todos los recursos de hardware de un PC industrial se asignen inequívocamente.

Reducción de costes

Se puede usar hardware independiente para el control y para funciones adicionales sin comprometer el rendimiento. "Las ventajas de una solución integrada son evidentes", explica Lammers: una comunicación más rápida y menores requisitos de espacio en el armario eléctrico. Los recursos de hardware disponibles también se utilizan de una manera más eficiente. Los costes se reducen.

Durante muchos años, la solución para ejecutar múltiples sistemas operativos en un solo dispositivo de hardware ha sido la virtualización. "La tecnología de virtualización tiene un gran inconveniente", explica Manfred Mitterbuchner, director de software de automatización de B&R. "Los sistemas operativos interfieren entre sí. Si uno falla, causa problemas en el otro. Si uno de los sistemas operativos es responsable de controlar una máquina o una línea de producción, ello podría tener graves consecuencias, ya sea una interrupción no planificada, averías en la máquina o incluso lesiones a un operario".

Sin interferencia

Por lo tanto, lo que se necesita es una solución que evite la interferencia entre los dos sistemas. "No se puede tener un sistema servidor con el otro sistema ejecutándose simultáneamente", subraya Mitterbuchner, "y se necesita un rendimiento suficiente para garantizar un comportamiento en tiempo real". La única forma de conseguirlo es asignando el hardware a cada sistema operativo de una manera inequívoca. Ello es posible gracias a lo que se conoce como un hipervisor de hardware. "Se denomina 'de hardware' porque se ejecuta directamente sobre el hardware en lugar de estar vinculado a un sistema operativo".

En cooperación con el especialista en hipervisores de Real-Time Systems, B&R ha integrado un hipervisor de hardware en su sistema de automatización. Gracias a ello, ahora puede ejecutarse tanto Automation Runtime como un sistema operativo de uso general en el mismo hardware.

"El hipervisor permite que múltiples sistemas operativos se ejecuten en un solo dispositivo, de forma totalmente independiente el uno del otro". Manfred Mitterbuchner, director de tecnología para software de automatización de B&R

Todos los recursos claramente asignados

"El hipervisor permite asignar claramente todos los recursos disponibles", destaca Mitterbuchner. No solo los núcleos del procesador y las interfaces RAM y Ethernet, sino que también el puerto USB y otros puertos pueden asignarse claramente a un sistema operativo específico. "También somos compatibles con la última tecnología de Intel en este sector", añade Lammers. "Gracias a la tecnología de asignación de caché, la caché de último nivel también se asigna claramente a los sistemas operativos específicos". Esto maximiza la estabilidad de todos los sistemas operativos.

Configuración sencilla

Configurar el hipervisor es sumamente fácil. En el entorno de ingeniería Automation Studio de B&R, el usuario simplemente habilita el hipervisor y asigna los recursos. Entonces, el archivo de configuración se guarda en una unidad flash USB y se instala en el autómata a través del menú de inicio. "Después de eso, el hipervisor está listo para funcionar", dice Mitterbuchner.

Las últimas versiones de Linux y Windows pueden utilizarse como sistema operativo de uso general (GPOS, por sus siglas en inglés). Mientras que otras soluciones previas para lograr la paralelización se construyen a medida para una versión concreta de Windows, el hipervisor es completamente independiente del sistema operativo utilizado. Instalar actualizaciones, parches y mejoras resulta fácil y sencillo. Ahora que cada vez más PC se conectan directamente a Internet, se está convirtiendo en una característica especialmente importante.

El hipervisor puede ejecutarse en cualquiera de los PC industriales de B&R, desde el ultracompacto Automation PC 2200 con procesador Intel Atom hasta el potente Automation PC 910 con procesador i7.

Puerta de enlace para el IIoT

"El hipervisor es perfecto para convertir un control industrial en un dispositivo Edge o en una puerta de enlace al IoT", añade Mitterbuchner. Para hacerlo, el sistema operativo en tiempo real (RTOS) utiliza una interfaz Ethernet virtual para enviar datos a una aplicación en el GPOS. Allí, los datos se comprimen y se envían a sistemas de nivel superior a través de OPC UA. Estos sistemas también pueden ubicarse en la nube.

El hipervisor RTS se ejecuta en cualquier PC industrial de B&R que disponga como mínimo de dos núcleos del procesador. Los usuarios podrán elegir entre un gran número de opciones: desde el ultracompacto Automation PC 2200 con procesador Intel Atom hasta el potente Automation PC 910 con procesador i7. Mitterbuchner: "La combinación de la avanzada tecnología de hipervisor con nuestro amplio abanico de PC industriales permite a nuestros usuarios crear una solución óptima para cualquier aplicación".

Acerca de Real-Time Systems

Real-Time Systems es un proveedor, con presencia a nivel mundial, de tecnología de hipervisor especializado en la virtualización en tiempo real. La compañía, con sede en la localidad alemana de Ravensburg, fue fundada en 2006 y desde principios de 2018 es una compañía de congatec AG con socios en Europa, EE. UU. y Asia. Para más información, visite www.real-time-systems.com.

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