C309 - IOT2050
6C
6 Cielo Ciencia y Tecnología
·Publicada en C309 - IOT2050

Cómo instalar y ejecutar AWS IoT Greengrass en la pasarela SIMATIC IOT2050

Para ejecutar analítica de borde (Edge Analytics) con AWS IoT Greengrass en una pasarela industrial Siemens SIMATIC IOT2050, instale el entorno de ejecución sobre la distribución nativa de Linux basada en Debian (Industrial OS) utilizando la arquitectura ARM de 64 bits (ARM64/aarch64) o despliegue el servicio mediante un contenedor Docker. La CPU ARMv8 de 64 bits y la arquitectura de grado industrial a 24 V CC del IOT2050 permiten procesar datos de sensores locales y conectarse con servicios en la nube de Amazon Web Services (AWS) sin recurrir a hardware de consumo no industrial.

Tabla de contenido

Causa técnica: compatibilidad de arquitectura e infraestructura industrial

La necesidad de integrar analítica de borde en equipos heredados suele resolverse en proyectos piloto utilizando placas de desarrollo tipo Raspberry Pi. Sin embargo, estas placas carecen de aislamiento eléctrico, certificación de grado industrial, tolerancia térmica y alimentación directa a 24 V CC. El SIMATIC IOT2050 resuelve esta restricción al ofrecer un controlador industrial equipado con un procesador ARM de 64 bits (ARMv8 / aarch64) y un sistema operativo basado en Debian Linux (Example Image / Industrial OS).

AWS IoT Greengrass extiende la funcionalidad de AWS a los dispositivos de borde para procesar datos localmente mientras utiliza la nube para gestión y almacenamiento. Aunque las versiones antiguas de los dispositivos IOT2000 (como el IOT2020 e IOT2040) utilizaban procesadores de 32 bits (x86 / Intel Quark) con restricciones para los binarios oficial de AWS, el IOT2050 proporciona el soporte de 64 bits y la capacidad de memoria RAM requeridos para ejecutar:

  1. Greengrass Core Nativo: Compilado para arquitecturas aarch64 / arm64, requiriendo únicamente la configuración de dependencias del kernel Linux (como cgroups, swap control y Java Runtime Environment).
  2. Greengrass en Contenedor Docker: Encapsulado mediante las imágenes oficiales de AWS para ARM64, lo que aísla el entorno de ejecución de las dependencias directas del sistema operativo base.

Requisitos previos

  • Módulo Siemens SIMATIC IOT2050 (Advance o Basic) alimentado a 24 V CC.
  • Imagen de sistema operativo cargada en tarjeta MicroSD o eMMC (Industrial OS o Example Image basada en Debian 64 bits).
  • Acceso a la consola de comandos de Linux vía SSH o puerto serie de diagnóstico con privilegios de administrador (root o sudo).
  • Conexión a Internet activa en el IOT2050 para descargar paquetes y registrar el dispositivo en la consola de AWS.
  • Cuenta activa en Amazon Web Services (AWS) con permisos para gestionar AWS IoT Core y AWS IoT Greengrass.
  • Para el Método 1: Java Runtime Environment (JRE) versión 11 o superior instalado en el sistema.
  • Para el Método 2: Motor Docker (Docker Engine) y Docker Compose instalados en el sistema operativo del IOT2050.

Método 1: Instalación directa del entorno de ejecución Greengrass en Debian (ARM64)

Se utiliza mejor cuando: Se busca maximizar el rendimiento del sistema, minimizar el consumo de recursos de memoria RAM y acceder directamente a las interfaces de hardware local (puertos serie, GPIO o Ethernet) desde los componentes de Greengrass.

Procedimiento

  1. Conéctese al SIMATIC IOT2050 mediante una sesión SSH y ejecute la actualización de repositorios del sistema operativo:

Bash
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
2. Instale los paquetes previos requeridos, incluyendo el entorno de ejecución de Java y las herramientas de gestión de grupo:

Bash
sudo apt install -y default-jre curl unzip smbclient cgroup-tools
3. Verifique que la arquitectura del procesador sea de 64 bits (aarch64):

Bash
uname -m
4. Cree el usuario y grupo de sistema dedicados para la ejecución del servicio de forma segura:

Bash
sudo useradd -r ggc_user sudo groupadd -r ggc_group
5. Habilite el soporte de asignación de memoria e intercambio (cgroups) editando los parámetros de arranque del kernel en el archivo de configuración correspondiente de Debian si el validador de AWS lo requiere.
6. Descargue el instalador del software de integración de AWS IoT Greengrass Core (versión V2) desde los servidores oficiales de AWS:

Bash
curl -s https://www.amazonaws.com/greengrass-downloads-prod/releases/greengrass-nucleus-latest.zip -o greengrass-nucleus-latest.zip unzip greengrass-nucleus-latest.zip -d GreengrassInstaller
7. Ejecute el comando de instalación e inscripción automática utilizando las credenciales temporales de AWS IAM (o mediante certificados previamente creados en AWS IoT Core):

Bash
sudo -E java -Droot="/greengrass/v2" -Dlog.store=FILE \ -jar ./GreengrassInstaller/lib/Greengrass.jar \ --aws-region us-east-1 \ --thing-name IOT2050_Greengrass_Core \ --thing-group-name IOT2050_Group \ --component-default-user ggc_user:ggc_group \ --provision true \ --setup-system-service true

Plaintext

Estructura de arquitectura de instalación directa:

[Sensores / Equipos Heredados]
            │
  (Señales 24V / Serie / Ethernet)
            │
            ▼
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SIMATIC IOT2050 (Debian ARM64 / Industrial OS)        │
│                                                        │
│  ┌──────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │ AWS IoT Greengrass Core (Java / Systemd)         │  │
│  └─────────────────────────┬────────────────────────┘  │
└────────────────────────────┼───────────────────────────┘
                             │
                  (Protocolo MQTT / HTTPS)
                             │
                             ▼
              [Servicios en la Nube AWS IoT Core]

Resultado esperado: El instalador descarga las claves criptográficas, crea el objeto Thing en AWS IoT Core, configura el servicio de sistema greengrass.service en systemd e inicia la ejecución en segundo plano.

Verificación: Consulte el estado del servicio mediante el comando sudo systemctl status greengrass y verifique que figure en estado active (running).

Limitación: La instalación directa modifica dependencias del sistema operativo Debian local, lo que requiere supervisar las actualizaciones de seguridad de Java y paquetes del sistema.

Método 2: Despliegue de AWS IoT Greengrass mediante un contenedor Docker

Se utiliza mejor cuando: Se requiere aislar el entorno de ejecución de Greengrass de las librerías del sistema operativo anfitrión, estandarizar el despliegue en múltiples pasarelas IOT2050 o evitar conflictos de dependencias con otras aplicaciones instaladas.

Procedimiento

  1. Verifique que el motor Docker esté instalado y en ejecución dentro del IOT2050:

Bash
sudo systemctl status docker
2. Descargue o prepare la imagen Docker oficial de AWS IoT Greengrass compilada para la arquitectura arm64:

Bash
docker pull amazon/aws-iot-greengrass:latest
3. Cree una carpeta local en el almacenamiento del IOT2050 para guardar las credenciales, certificados y archivos de configuración persistentes:

Bash
mkdir -p /var/modules/greengrass/v2
4. Transfiera los certificados de seguridad (device.pem.crt, private.pem.key y AmazonRootCA1.pem) generados desde la consola de AWS IoT Core hacia el directorio local del IOT2050.
5. Inicie el contenedor Docker asignando el volumen de almacenamiento persistente y compartiendo la red con el sistema anfitrión:

Bash
docker run -d \ --name aws-iot-greengrass \ --restart unless-stopped \ --net=host \ -v /var/modules/greengrass/v2:/greengrass/v2 \ -e AWS_REGION="us-east-1" \ -e PROVISION="false" \ amazon/aws-iot-greengrass:latest

Resultado esperado: El contenedor de AWS IoT Greengrass se inicia de forma aislada sobre la pila de Docker del IOT2050, reutilizando el almacenamiento persistente para conservar los datos ante reinicios.

Verificación: Verifique la ejecución del contenedor mediante docker ps y examine los registros de inicio con el comando docker logs -f aws-iot-greengrass.

Precaución: Si los componentes de Greengrass desplegados desde la nube necesitan interactuar con puertos serie físicos (/dev/ttyS0) o líneas GPIO del IOT2050, se deben pasar explícitamente los dispositivos al contenedor utilizando el argumento --device en el comando docker run.

Tabla comparativa de métodos

CriterioMétodo 1: Instalación directa en DebianMétodo 2: Despliegue mediante DockerArquitectura de soporteNativo Debian ARM64 (aarch64)Contenedor Docker ARM64 (aarch64)Uso de memoria RAMBajo (acceso directo a librerías del OS)Moderado (sobrecarga por el motor Docker)Aislamiento de softwareBajo (comparte librerías de la imagen de Debian)Alto (encapsulado independiente del sistema base)Acceso a hardware (GPIO / Serie)Directo mediante rutas estándar de LinuxRequiere mapeo explícito de dispositivos (--device)Mantenimiento y actualizacionesVía gestor de paquetes de AWS y systemdReemplazo de contenedor / actualización de imagen Docker

Verificación

La instalación de AWS IoT Greengrass en el SIMATIC IOT2050 se considera exitosa cuando:

  • El proceso greengrass o el contenedor Docker se mantiene en estado de ejecución estable sin reinicios en bucle.
  • El dispositivo IOT2050 aparece en la consola web de AWS IoT Core (sección Greengrass -> Core devices) con estado de conexión activo (Healthy).
  • Los registros almacenados en /greengrass/v2/logs/greengrass.log muestran la autenticación correcta con los puntos de enlace (endpoints) de AWS MQTT sin errores de certificado SSL/TLS.
  • Se pueden desplegar componentes de prueba Lambda o rutinas Python localmente desde la nube de AWS hacia la pasarela IOT2050.

Limitaciones y precauciones operativas

  • Incompatibilidad con modelos IOT2020 e IOT2040: Los modelos IOT2020 e IOT2040 incorporan procesadores x86 de 32 bits (Intel Quark) que no están soportados por las versiones recientes de AWS IoT Greengrass V2. Este procedimiento es exclusivo para la arquitectura ARM de 64 bits presente en el SIMATIC IOT2050.
  • Gestión de temperatura industrial: El IOT2050 utiliza refrigeración pasiva. Si se ejecutan modelos de analítica avanzada o aprendizaje automático (Machine Learning) sobre el entorno de Greengrass que sometan a la CPU a una carga continua del 100 %, asegúrese de respetar los límites de temperatura ambiente indicados por Siemens para evitar la reducción automática de frecuencia del procesador (thermal throttling).

Preguntas frecuentes para ingenieros

¿Es posible instalar AWS IoT Greengrass en los modelos SIMATIC IOT2020 o IOT2040?

No se recomienda para versiones recientes de Greengrass. Los modelos IOT2020 e IOT2040 utilizan la arquitectura Intel Quark (x86 de 32 bits), la cual carece de binarios precompilados y soporte oficial de Java en las distribuciones actuales de AWS IoT Greengrass V2. El SIMATIC IOT2050 (basado en ARM64) es el equipo indicado para este despliegue.

¿Qué versión de sistema operativo se debe utilizar en el SIMATIC IOT2050 para ejecutar Greengrass?

Se debe utilizar la imagen de sistema operativo oficial basada en Debian de 64 bits (proporcionada por Siemens como Example Image o la versión comercial Industrial OS). Se debe confirmar que la versión del kernel Linux sea de 64 bits mediante el comando uname -m (debe devolver aarch64).

¿Cómo accede AWS IoT Greengrass a los datos de sensores conectados al IOT2050?

Greengrass puede ejecutar componentes locales escritos en Python, Node.js o C++ que lean los datos de sensores desde puertos serie (Modbus RTU/RS-485), conectores Ethernet (Modbus TCP/PROFINET/OPC UA) o nodos de entrada/salida local. Dichos componentes procesan la información localmente y transmiten únicamente los resultados filtrados hacia la nube mediante tramas MQTT.

Referencias técnicas

  • Siemens Industry Online Support (SIOS): Manual de usuario e instrucciones de operación de SIMATIC IOT2050.
  • Amazon Web Services Documentation: AWS IoT Greengrass V2 Developer Guide - Setting up AWS IoT Greengrass Core on a device.

Artículos relacionados

Etiquetas relacionadas

Code: C309

6 respuestas