UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA

PLANTEAMIENTO DEL USO DE INSTRUMENTACIN VIRTUAL PARA ADQUISICIN DE DATOS

Mario Edgar Luis Tarot Glvez ASESORADO POR ING. GUSTAVO ADOLFO VILLEDA VSQUEZ

GUATEMALA, OCTUBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

PLANTEAMIENTO DEL USO DE INSTRUMENTACIN VIRTUAL PARA ADQUISICIN DE DATOSTRABAJO DE GRADUACIN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR MARIO EDGAR LUIS TAROT GLVEZ ASESORADO POR ING. GUSTAVO ADOLFO VILLEDA VSQUEZ

AL CONFERRSELE EL TTULO DE

INGENIERO ELECTRNICOGUATEMALA, OCTUBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA

I

NMINA DE JUNTADECANO Milson VOCAL I VOCAL II VOCAL III VOCAL IV VOCAL V SECRETARIO Ing. Sydney Ing. Recinos Lic. Ing. Br. Ruiz Br. Leiva Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

DIRECTIVAAlexander Samuels Murphy Olympo Paiz

Amahn Snchez lvarez Julio David Galicia Celada Kenneth Issur Estrada Elisa Yazminda Vides

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADODECANO EXAMINADOR EXAMINADOR EXAMINADOR SECRETARIO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson Ing. Enrique Edmundo Ruiz Carballo Ing. Jorge Fernando lvarez Girn Ing. Erwin Efran Segura Castellanos Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:

PLANTEAMIENTO DEL USO DE INSTRUMENTACIN VIRTUAL PARA ADQUISICIN DE DATOSII

Tema que me fuera asignado por la direccin de la Escuela de Mecnica Elctrica con fecha del 26 de septiembre de 2001.

Ingeniera

___________________________ Mario Edgar Luis Tarot Glvez.

AGRADECIMIENTOS

A DIOS Y A LA VIRGEN MARA A MIS PADRES

Por el regalo de la vida, y por todas las bondades recibidas en ella. Por su apoyo, consejos, y su esfuerzo para que todos los momentos de mi vida. triunfe en

A MIS HERMANOS A MIS HIJOS A MI ESPOSA A MIS ABUELOS A MI FAMILIA

Por la unin que siempre nos ha caracterizado. Por hacerme tan dichoso. Por su cario, nobleza y su apoyo incondicional. Por guiarnos a m y a mi familia por el camino del bien. Por su aporte a mi desarrollo integral. III

A MIS AMIGOS A MI ASESOR . . . A LA FACULTADDE INGENIERA

Por ser parte de mi vida. Por su colaboracin para el desarrollo de este trabajo. Por la formacin que he recibido.

DEDICATORIAA DIOS A LA VIRGEN MARA A MIS PADRES Nuestro seor. Madre de Dios. Mara Olga Galvez Aldana de Tarot y Mario Eugenio Tarot Lanza Con especial cario por todos sus sacrificios. A MIS HERMANOS Evelyn Jhannette Mario Eugenio Lidia Carmelina A MIS HIJOS A MI ESPOSA A MIS SOBRINOS Anais y Jafet. Para que sea un parmetro en su vida. Karla A. Chavarra M. de Tarot Evelyn Mara Regina (QEPD). Para mi angelito con mucho cario de tu to EKA. Carlos Efran Ana Mara del Rosario Mario Eugenio IV

Para que sea un ejemplo a seguir. A MIS ABUELOS Jos Domingo Tarot (QEPD) Carmelina Lanza de Tarot Gregorio Glvez (QEPD) Lidia Aldana (QEPD) A MI FAMILIA Luis Rodolfo, Gusela Primos y primas Byron Glvez Tos y tas A MI CUADO A MI CUADA Carlos E. Chacn Gonzlez. Wendy Chavarria Montesflores

A MIS AMIGOS

Juan Carlos Flores Mayen (QEPD). Viejo, te dije que algn da iba a ser Ingeniero.Heber Meda, Jaime Sepulveda, Guillermo de la Vega Angel y Anael Argueta, Arnoldo Garca, Rodolfo Lpez Vega. Kenneth Estrada, Estuardo Tello, Romeo Muoz, Erick Reyes, Rualdo Soto, Erick Cruz, Harold Letona, Mario Guillen, Vctor Sandoval, Abel Gmez, Jos Mara Del Cid, Jimmy Gonzlez , Sergio Jurez, Guillermo Cotto, Carlos Muoz Wung, Obed Ajanel, Sergio Gonzlez, Hector Ovalle, Edie Esau Gonzlez, Juan F. Cataln, Ferdi Rodrguez, Ivan Morales.

V

NDICE GENERAL

NDICE DE ILUSTRACIONES...........................................................................VI LISTA DE SMBOLOS....................................................................................... IX GLOSARIO.................................................................................................... XRESUMEN........................................................................................................XIX OBJETIVOS....................................................................................................XXI INTRODUCCIN............................................................................................XXIII

1. INSTRUMENTOS TRADICIONALES VERSUS VIRTUALES........................11.1 Instrumentos tradicionales. ........................................................................1 1.1.1 Sistemas de instrumentacin.............................................................1 1.1.2 Sistemas de medida.........................................................................1 1.1.3 Sistemas electrnicos bsicos de medida........................................2

1.1.4 Sistemas de medida de datos mltiples.........................................21.1.5 Sistemas de telemetra.....................................................................3 1.1.6 Sistemas de control..........................................................................3 1.2 Instrumentos virtuales................................................................................6 1.3 Comparacin de instrumentacin tradicional versus virtual....................8 1.3.1 Beneficios de los instrumentos basados en PC...........................11 1.3.1.1 Mayor rapidez en las pruebas.........................................11 1.3.1.2 Menor costo de inversin. ...............................................11 1.3.1.4 Integracin simplificada del sistema...............................11

2. INSTRUMENTACIN VIRTUAL..................................................................13 VI

2.1 Construccin de instrumentos virtuales..................................................14 2.1.1 Estrategia base para diseos de instrumentos virtuales..............16 2.1.2 Estrategia para implementar un sistema de instrumentacin.......... . virtual...........................................................................................17 2.2 Patrones, calibracin, precisin de la instrumentacin virtual...............18 2.2.1 Clasificacin de los patrones.......................................................18 2.2.2 Calibracin...................................................................................19 2.2.2.1 Calibracin de las tarjetas de adquisicin de datos........20 2.3 Aplicacin en la industria en general.....................................................21 2.3.1 Aplicaciones de prueba y medicin.............................................21 2.3.2 Aplicaciones de automatizacin industrial...................................22 2.3.3 Aplicaciones en las telecomunicaciones.....................................22 2.4 Aplicacin didctica...............................................................................23 2.4.1 Caractersticas de las aplicaciones.............................................23 2.4.2 Entrenadores didcticos basados en instrumentacin virtual......24 2.4.3 Potenciacin de entrenadores existentes....................................25 2.4.4 . Entrenador de electricidad bsica asistido por. ............................. computadora................................................................................26 2.5 Sistemas de computacin......................................................................26 2.5.1 Plataforma de computacin y tipo de sistema.............................26

3. SOFTWARE ASOCIADO A LA INSTRUMENTACIN VIRTUAL................29 3.1 Software..................................................................................................29

3.2 PROGRAMACIN TRADICIONAL VERSUS PROGRAMACIN GRFICA.........................313.2.1 Programacin tradicional..............................................................31 3.2.2 Programacin grfica...................................................................32 VII

3.3 VVE.........................................................................................................33 3.4 Labview ..................................................................................................36 3.4.1 Caractersticas de Labview...........................................................38 3.4.2 Adquisicin de datos con Labview...............................................39 3.5 Lookout. .................................................................................................41 3.5.1 Caractersticas de Lookout............................................................43

3.5.1.1 objetos........................................43

Arquitectura

basada

en

3.5.1.2 Conexin en red..............................................................43 3.5.1.3 Listo para internet.. ..........................................................43 3.6 LabWindows/cvi......................................................................................45 3.6.1 Caractersticas de Labwindows/cvi................................................46 3.7 Interface con autmatas.........................................................................47 3.7.1 Simatic WinCC..............................................................................47 3.7.1.1 Caractersticas de WinCC...............................................48 3.7.1.2 Requisitos previos del entorno de trabajo de WinCC.....49 3.7.1.3 Interfaces con WinCC.....................................................50 3.7.2 Rsview..........................................................................................52 3.7.2.1 Caractersticas adicionales de RSView32......................54 3.7.2.2 Aplicaciones con RSView32..........................................55 3.8 Caractersticas econmicas del software asociado a la instrumentacin... Virtual.....................................................................................................57 3.8.1 Anlisis econmico de WinCC......................................................57 3.8.2 Anlisis econmico de RSView................................................... 59 3.8.3 Resumen econmico de Labview.................................................61 3.8.4 Resumen econmico de Lookout................................................62 4. EJEMPLO PRCTICO DE INSTRUMENTACIN VIRTUAL......................63 4.1 Uso de la computadora para crear sistemas de registro de datos.........64 4.1.1 Partes de un sistema de registro de datos...................................65

5. ADQUISICIN DE DATOS Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES.......67 5.1 Adquisicin de datos...............................................................................67 5.1.1 Sistema de adquisicin de datos local..........................................67 VIII

5.1.2

Sistema de acondicionamiento de seales para tarjetas de.......... . .

adquisicin de datos.....................................................................71 5.1.3 Sistema de adquisicin de datos remoto......................................73 5.2 Acondicionamiento de transductores......................................................75 5.2.1 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.2.10 5.3.1 Acondicionamiento de seales....................................................76 ............5.2.2 Aislamiento de seales.................................................................77 Amplificacin de seales..............................................................77 Atenuacin de seales.................................................................77 Multiplexin de seales................................................................78 Filtrado de seales.......................................................................78 Excitacin de transductores.........................................................78 Linearizacin de seales..............................................................79 Compensacin de junta fra de transductores.............................79 Muestreo simultaneo de seales................................................79 Termopares termocuplas..........................................................80

5.3 Tipos de transductores utilizados comnmente.....................................80 5.3.2 RTD..............................................................................................82 5.3.3 Galgas extensiomtricas..............................................................83 5.3.4 Acelermetros...............................................................................85 5.3.5 Seales de corriente.....................................................................86 6. SIMULACIN Y CONTROL DE PROCESOS CON PROGRAMACIN.......... . GRFICA......................................................................................................87 6.1 La simulacin de sistemas de control en la empresa.............................91 6.2 Sistemas que utilizan programacin grfica...........................................95 6.3 Simulacin de sistemas..........................................................................98 CONCLUSIONES.............................................................................................105 RECOMENDACIONES....................................................................................107 BIBLIOGRAFA................................................................................................109

IX

NDICE DE ILUSTRACIONES

Figuras

1. 2. 3.

Ejemplo de programacin grfica...............................................................32 Objeto de dialogo de archivo VEE..............................................................34 Modelo de VEE...........................................................................................34

4. Panel de interfase con el usuario en VEE..................................................355. 6. 7. Diagrama de bloques y su respectivo panel frontal....................................36 Instrumento virtual realizado con Labview..................................................37 Monitoreo remoto y control.........................................................................38

X

8. Diagrama bloque...................................................................................389. Ejemplos de instrumentos virtuales............................................................39

de

10. Captura de una forma de onda senoidal por medio de Labview................4011. Aplicaciones de Lookout.............................................................................41 12. Ejemplo de control de proceso industrial....................................................41 13. Panel frontal de Labwindows/cvi................................................................45 14. Grfica de muestreo de temperatura..........................................................46 15. Sistema cliente / servidor usando WinCC..................................................51 16. Arquitectura con OPC................................................................................52

17. Conectividad usando Rsview.....................................................................54 18. Pantalla de HMI/SCADA utilizando Rsview..............................................5419. Adquisicin de datos en una hoja de clculo..............................................63 20. Adquisicin de datos en una planta de produccin....................................66

21. MODULO DE ADQUISICIN DE DATOS.................................................................6822. Sistema Fieldpoint...................................................................................70 23. Sistema de la serie 6B...............................................................................70 24. Ejemplo de adquisicin de datos remoto...................................................73 25. Acondicionamiento de seales...................................................................75

26. Termopar....................................................................................................81 27. RTD............................................................................................................83

28. Conexin de extensiomtricas........................................................8429. Galgas extensiomtricas............................................................................84 30. Acelermetros.............................................................................................85 31. Seales de corriente...................................................................................86

galgas

32. Porcentaje de tiempo..................................................88

presupuesto

contra

33. reas de una industria............................................................................... 92 34. Tipos de seales elctricas........................................................................92

XI

35. Simulacin de RLC....................................................................94

un

circuito

36. Simulacin de un proceso PID...................................................................95

37. Diagrama de bloques de programacin grfica..........................................96 38. Programacin grfica..................................................................................97 39. Simulacin de sistemas..............................................................................99 40. Ejemplo de un sistema en una industria...................................................100 41. Sistema de control....................................................................................101

TABLASInstrumentos tradicionales vrs. virtuales.....................................................8Caractersticas de medicin.....................................................................10

I.II.

III. Plataformas de instrumentos basados computadora..........................12 IV. Definiciones utilizadas instrumentacin..............................................19 V. Prueba medicin..................................................................................21XII

en en y

VI. industrial........................................................................22VII. VIII. IX. X. XI. XII. XIII. XIV. XV. XVI. XVII. XVIII. XIX.

Automatizacin

Aplicaciones de telecomunicaciones......................................................22 Tipos de computadora............................................................................26 Sistemas operativos................................................................................27 Tipo de bus o canal de comunicacin.....................................................27 Ejemplo de configuracin de sistema.....................................................28 Algunos programas para instrumentacin virtual...................................30 Caractersticas de VEE...........................................................................33 Lista de funciones de Lookout...............................................................44 Aplicaciones con WinCC.......................................................................49 Configuracin de sistema.......................................................................50 Precios de WinCC segn los tags requeridos.......................................58 Caractersticas importantes del hardware de medicin........................65 Opciones disponibles para un sistema de adquisicin de datos local...68

XX. XXI.

Algunas de las opciones de sistemas disponibles................................72 Comparacin de transductores de temperatura...................................83

LISTA DE SMBOLOS

A C dB Hz K M

Ampere, unidad de corriente Centgrado, unidad de temperatura Decibel Hertz, un ciclo por segundo Kilo (1x103) Mega (1x106)

AmA

Miliampere(1X10-3) XIII

MICROAMPERE (1X10-6)

VmV V

Milivoltio (1X10-3)

MICROVOLTIO (1X10-6)

Ohm, unidad de resistencia Voltio, unidad de voltaje

XIV

GLOSARIO

Acelermetro

Dispositivo utilizado para medir aceleracin y

.

.

.........................................vibracin. Active x Tecnologa que permite reutilizar cdigo (escrito en .

cualquier lenguaje) que tiene una interfase definida. Ansi c Lenguaje de programacin C estndar. Interfaz de programacin de aplicacin.

Api

Ascii information .Ate automtica.

American standard code for interchange Cdigo estndar americano para intercambio de informacin.Automated test equipment. Sistema de prueba . .

Bit ByteC++

Binary digit. Dgito binario. Cadena de ocho bits.Lenguaje de programacin.

Compensacinde junta fra

Nivel artificial de referencia que compensa lasvariaciones de temperatura ambiente en las

..................................... mediciones de termocoplas. Data acquisition. Recopilar informacin de las fuentes de

Daq

..................................... medida por medio de sensores y transductores.

1

Data logger

Instrumento que registra y/o traza uno o ms canales de ........................

datos anlogos o digitales. Distributed control systems. Sistemas de control . .

Dcs distribuido.

Dee

Intercambio dinmico de datos.

Dll

Data link library. Controlador que permite gestionar los perifricos que . . .

Driver

estn conectados a la computadora. Ethernet Red de rea local de medios compartidos. Todos los . .

mensajes se diseminan a todos los nodos en el . ....................................segmento de red. Sistema modular, distribuido e inteligente de entradas y

Fieldpoint

.

salidas para aplicaciones de monitorizacin y control.

Filtro paso bajo Circuito que atena los componentes de alta frecuencia ..................................... en una seal analgica y slo pasan las frecuencias ...................................... bajas. Foundationfieldbus multicaida. Lgica difusa. Tcnica matemtica que se utiliza para problemas de una sola, que en tienen sistemas varias de soluciones tiempo real en en

Sistema serial de comunicaciones digital, bidireccional y

Fuzzy logic ......................................resolver ......................................lugar

......................................condiciones voltiles o imprevisibles. Galga extensiomtrica Dispositivo comnmente usado en pruebas y . mediciones mecnicas.. . . .

2

Galga variaextensiomtrica de resistencia ........................................ . Gpib .

Matriz de bobinas o cable muy fino el cualsu resistencia linealmente dependiendo de la carga aplicada al dispositivo.. .................................... . General purpose interface bus. Puerto diseado por Hewlett Packard, para establecer .

........................................comunicacin con instrumentos de medicin. Se trata de todos los componentes fsicos de . .

Hardware

....................................... una computadora.

Hmi mquina.

Human machine interface. Interfaz hombre . . .

.

Html estructurar documentos. Ip

Hyper text markup language. Sistema para

.

Internet protocol. Protocolo internet. Conjunto de

............................................. .reglas que regulan la transmisin de paquetes ...............................................de datos a travs de internet. Instrumento Dispositivo para determinar el valor o la . . .

...............................................magnitud de una cantidad o variable. Instrumento virtual Capa de software y hardware que se le agrega . .

..............................................a una computadora en tal forma que permite a

..............................................los usuarios interactuar con la computadora . . . ..............................................como si estuviesen utilizando su propio . . . . . . . . instrumento electrnico hecho a la medida. Lenguaje de programacin de alto nivel, de tipo .

Labview

..............................................grfico, y enfocado al uso en instrumentacin.

3

LABWINDOWS/CVI ENTORNO DE DESARROLLO DE SISTEMAS DE ..............................................INSTRUMENTACIN DE PRUEBA AUTOMTICA PARA ..............................................GENERAR APLICACIONES DE PRUEBA Y MEDIDA, ..............................................ADQUISICIN DE DATOS, SUPERVISIN Y CONTROL DE ..............................................PROCESOS.Lvdt... desplazamiento lineal. Linear voltage differential transformer. Transformador . . de voltaje lineal diferencial. Utilizado para medir

Medidor Darsonval

Consiste en una bobina que apoyada sobre cojinetes, ....puede girar debido al torque que sufre dentro de unmagntico uniforme al circular la corriente

.......................................campo

.......................................continua a travs de la misma. Multiplexor Conjunto de semiconductores o interruptores

.......................................electromecnicos en un arreglo para seleccionar una .......................................de varias entradas a una sola salida.

Ole

Object linking and embedding.

Opc

Ole process controlled.

Osi

Open system interconnect. Personal computer. Computadora personal. Peripheral component interconnect. Bus local

Pc

Pci

......................................desarrollado por Intel.

4

Pcmcia ......................................expansin,

Asociacin internacional de tarjetas de memoria para personales. del tamao de En personales. Tarjeta una tarjeta estandarizada de crdito, uno de para de

......................................ordenadores ......................................ordenadores

telecomunicaciones

......................................sus principales usos es la transmisin de mensajes, ......................................datos, faxes, etc. Proportional, integral, derivative. Proporcional, integral,

Pid

......................................derivativo. Es un sistema de control que elimina la ......................................continua atencin del operador ya que por medio de ......................................retroalimentacin se trata de mantener el punto de ......................................ajuste. Controlador lgico programable. Caracterstica del sistema operativo de una computadora reconocer y los ponerlos dispositivos en hardware de a l forma funcionamiento

Plc

Plug and play ......................................para

......................................conectados

......................................rpida y sencilla.

Puerto paralelo Interfase estndar multipin para computadoras, .......................................bidireccional y de alta velocidad. Puerto serie Dispositivo asncrono utilizado para transmisin y ......................................recepcin de datos a travs de distancias relativamente ......................................grandes, compatible con las normas RS232.Pxi PCI extensions for instrumentation. Extensiones para . . . instrumentacin del bus pci.

5

Router

Enrutador. Dispositivo que distribuye trfico entre redes. La decisin sobre a a donde de enviar nivel los de datos se red y realiza en tablas de informacin

......................................base

......................................direccionamiento. Recommended Standard 232. Estndar de .....................................

Rs 232

"Electronic Industries Association" (EIA) que ......................................especifica las caractersticas elctricas, ......................................requerimientos de conector, y funciones de seal para ......................................una interfase serial.

Rs 485 Recommended standard 485. Ampliamente utilizado ...................................... para..adquisicin de datos. Soporta 32 transmisores y .......................................32 receptores, pueden conectarse con 2 cables o .......................................cuatro.Rtd . . Resistance-temperature detector. Dispositivo . que incrementa su resistencia con la temperatura. Remote terminal unit. Unidad terminal remota. Programa que se ejecuta en la computadora y que . .. . . .

Rtu Software

controla los elementos hardware y procesa los datos. Sistema de control y supervisin de adquisicin de . . .

Scada datos.

Scxi

Extensiones de acondicionamiento de seal para la

Instrumentacin.Strain Gages Vase galgas extensiomtricas.

6

Teorema de hacerseNyquist

La digitalizacin de una seal analgica ha demuestreando al menos al doble de la frecuencia mxima que se pretende capturar.

Termocopla

Transductor de temperatura que consiste en dos . . .

.

alambres de diferentes metales unidos entre si.

Tcp/ip Transductores resistencia.

Transmission control protocol/ internet protocol. Dispositivos que convierten fenmenos fsicos como . . . . como voltaje y

temperatura, carga, presin o luz a seales elctricas

Ttl UirUsb

Lgica transistor transistor. Recurso para interfaz de usuario.Universal serial bus. Bus serial universal.

VeeVisa

Visual engineering environment.Virtual instrument software architecture. Software para .

arquitectura de instrumentacin virtual.

Visual basic Lenguaje de programacin basado en Basic (Beginners .......................................all purpose symbolic instruction code) y en la .-.......................................programacin orientada a objetos. Vxi VME extensions for instrumentation.

7

RESUMEN

Es necesario que los ingenieros conozcan los fundamentos bsicos de los instrumentos industriales, los principios en que se basan, sus funciones y sus caractersticas, para hacer una correcta aplicacin de ellos, tanto en los procesos industriales tradicionales o modernos en los que se desempee.Por otra parte, es importante el conocimiento de la instrumentacin virtual para familiarizar al estudiante con los conceptos modernos de instrumentacin basados en instrumentos virtuales VI que procesan las seales del mundo real de acuerdo al tipo de anlisis y diseo lgico que ste haya programado. La instrumentacin basada en computadora es la seleccin correcta para aumentar la productividad y reducir el costo de las mediciones. A medida que trabaja para extender los alcances de las pruebas, mientras encara presupuestos cada vez ms reducidos, la seleccin de la instrumentacin se torna muy importante. Los instrumentos basados en computadora aumentan el rendimiento y reducen el costo de las pruebas, mediciones y aplicaciones de adquisicin de datos.

LOS INSTRUMENTOS BASADOS EN COMPUTADORA SON MODULARES Y SE INTEGRAN FCILMENTE PARA

8

SATISFACER LOS REQUISITOS PARTICULARES DE PRUEBAS.Considerando que en nuestro pas la instrumentacin virtual es un tema que no se conoce a fondo, este trabajo de graduacin dar a conocer a los estudiantes la importancia que tiene el uso de esta tecnologa.

OBJETIVOS

General Proponer el uso de la instrumentacin virtual para la adquisicin de datos.

ESPECFICOS1. Familiarizarse con los conceptos de instrumentacin virtual. 2. Dar a conocer las ventajas y desventajas del uso de la instrumentacin virtual, referentes a utilizacin, precisin, fiabilidad, etc. 3. Introducirse en la programacin grfica mediante un lenguaje de ltima generacin. 4. Mostrar ejemplos del uso de instrumentacin virtual. 5. Resaltar las ventajas de la implementacin de la instrumentacin virtual y mostrar el costo aproximado del mismo.

9

10

INTRODUCCIN

Ya sea que se requiera un sistema adaptable que simule los instrumentos tradicionales o que se busque una forma eficaz de modernizar un proceso de automatizacin, se puede tener mejores soluciones implantando un sistema basado en computadora. En la actualidad el uso de la instrumentacin estndar o tradicional como: osciloscopios, multmetros, generadores de datos, registradores de datos, controladores de temperatura y presin, entre otros tienen muchas limitaciones, como el rango de operacin, el numero de canales, la resolucin, precisin, etc. Por lo que la funcionalidad de estos tipos de instrumentos es definida por el fabricante del equipo, y no por el usuario mismo. Los sistemas basados en computadora hardware & software pueden efectuar las mismas tareas que los instrumentos y las herramientas de automatizacin tradicionales, con los beneficios adicionales de una mayor adaptabilidad y eficacia. Con mnimas limitaciones dado el caso que se requiera un sistema de muy alto riesgo en el que se involucren procesos vitales que pongan en peligro la vida de las personas. En cuyos casos se podra tener un sistema diseado con cierta redundancia y sistemas que cubran fallas energticas.

Cuando se opta por un sistema basado en computadora, se define la funcin y combina la plataforma de computacin, el hardware, software y todos los accesorios necesarios para su aplicacin especfica. Una vez que se ha creado un sistema, es fcil modificarlo y configurarlo para satisfacer aplicaciones diferentes o hacer cambios en la aplicacin existente sin tener que comprar nuevos equipos.

11

La eficiencia y adaptabilidad ofrecida por un sistema basado en computadora no puede ser igualada por instrumentos tradicionales de funciones fijas, definidas por sus proveedores.

CON CADA NUEVO AVANCE EN LA TECNOLOGA CONVENCIONAL DE COMPUTACIN, LA MEDICIN Y LA AUTOMATIZACIN BASADAS EN COMPUTADORA SE VUELVEN MS DINMICAS Y PODEROSAS.El constante mejoramiento del precio y el rendimiento de las computadoras actuales hace que los instrumentos basados en la misma tecnologa sean ms accesibles a los usuarios que estaban previamente limitados por mtodos inadaptables y costosos de medicin y automatizacin.

1. INSTRUMENTOS TRADICIONALES VERSUS VIRTUALES

12

1.1 Instrumentos tradicionales El proceso de medicin generalmente requiere el uso de un instrumento como medio fsico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensin de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podra medirse utilizando solamente las facultades sensoriales. 1.1.1 Sistemas de instrumentacin Los sistemas de instrumentacin estn ampliamente categorizados tanto en sistemas de medida como en sistemas de control. En un sistema de medida una magnitud es medida y su valor es convenientemente visualizado. En los sistemas de control la informacin acerca de la magnitud que est siendo medida es usada para controlar la magnitud, de manera que su valor medido iguale un valor deseado. El valor medido puede ser visualizado o no. 1.1.2 Sistemas de medida El sistema ms sencillo consiste en un dispositivo de medida que, adems, visualiza el valor medido. Si se desea indicar el valor medido en un punto situado a cierta distancia del punto de medida, es preciso introducir un medio de transmisin de informacin entre el sistema de medida y el sistema de visualizacin. Los sistemas de transmisin de medidas remotas ms populares son los sistemas de medida electrnicos.

13

1.1.3 Sistemas electrnicos bsicos de medida a) El transductor (sensor) convierte una magnitud fsica en una magnitud elctrica en su salida. b) Acondicionador de seal que transforma la seal del transductor en una magnitud elctrica adecuada a las exigencias de entrada del dispositivo visualizador. c) Fuente de alimentacin que proporciona la energa elctrica necesaria y adecuada para el circuito. d) Dispositivo visualizador que despliega la informacin sobre la magnitud a medir. 1.1.4 Sistemas de medida de datos mltiples En este tipo de sistemas se pueden utilizar transductores del mismo tipo o de distinto tipo. El sistema ms simple es aquel en que el transductor que se desea leer es seleccionado manualmente, por medio de un conmutador rotativo. Si se quiere visualizar una serie de magnitudes medidas en un monitor durante cortos intervalos de tiempo se puede conseguir mediante un seleccionador o secuenciador automtico que explore las salidas de los transductores, y el visualizador incluye un nmero que identifica al transductor ledo. La visualizacin simultanea de varias medidas puede realizarse mediante un registrador multicanal. 1.1.5 Sistemas de telemetra

14

Este trmino est usualmente reservado para los sistemas de medida mltiple que utilizan una portadora de alta frecuencia modulada para transmitir la informacin desde un punto a otro. Este modo se suele transmitir va radio o tambin se puede transmitir mediante cable. En este sistema se utilizan multiplexores y demultiplexores. La modulacin de portadora, es la manera en que la seal portadora transmisora es modulada. En la modulacin de amplitud, la frecuencia permanece constante, mientras que la amplitud vara con la seal modulada. En la modulacin en fase, tanto la amplitud como la frecuencia permanecen constantes siendo su fase la que vara con la seal modulada. En la modulacin en frecuencia, la amplitud de una portadora permanece constante en tanto que su frecuencia vara con la seal de moduladora. 1.1.6 Sistemas de control Los sistemas de control son utilizados para controlar un proceso de algn sistema. Puede ser de forma automtica o de forma manual. Por ejemplo: Control de todo / nada, como puede ser el controlar la temperatura de un horno domstico. Control proporcional, como puede ser el mantener el interior de una nave de secado a una temperatura constante, precisa y sin variaciones. Control derivativo, en donde la salida del controlador es proporcional a la velocidad de cambio de la entrada. Control integral, en donde la velocidad de cambio de la salida es proporcional a la entrada.

15

Los instrumentos indicadores electromecnicos tales como: Galvanmetro de suspensin. Ampermetros de CD. Multmetro. Electrodinammetros en mediciones de potencia. Termo instrumentos. Watthormetro. Medidores de factor de potencia, etc. Entre otros, utilizan el movimiento de un medidor electromagntico para medir voltaje, corriente, resistencia, potencia etc. Aunque puentes y multmetros hacen uso de componentes elctricos para estas mediciones, los instrumentos descritos no utilizan amplificadores para incrementar la sensibilidad de las mediciones. La parte principal de los instrumentos indicadores electromecnicos es el medidor D'Arsonval, que no se puede construir con una sensibilidad a escala completa menor de 50A. El instrumento electrnico se basa en principios elctricos o electrnicos para realizar una medicin. Un instrumento electrnico puede ser un aparato relativamente sencillo y de construccin simple, como por ejemplo: El medidor de corriente directa. Voltmetro de CA. Multmetro electrnico. Voltmetro vectorial, etc. Medidor del vector de impedancia.

16

Sin embargo, el desarrollo de la tecnologa, demanda la elaboracin de mejores instrumentos y ms exactos. sta se ha incrementado, producindose nuevos diseos y aplicaciones de instrumentos. Para optimizar el uso de estos dispositivos se necesita entender sus principios de operacin y valorar la importancia de las aplicaciones deseadas. La base de los instrumentos tradicionales de medicin est en las consideraciones de lo que se conoce como teora electromagntica, esta teora nos muestra todas las aplicaciones y deducciones que se pueden obtener de ella para eventualmente llevar acabo aplicaciones. El uso de la instrumentacin y comprender el funcionamiento de los instrumentos de mediciones comunes es de suma importancia para una gran variedad de personas, tcnicos, ingenieros, etc. ya que es la base para la toma de decisiones de determinado proceso. Hoy la mayor parte de estos instrumentos ha quedado casi obsoleto, esto, por el advenimiento de los nuevos equipos electrnicos y la miniaturizacin que ha venido a reemplazarlos.

1.2 Instrumentos virtuales

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La industria de la instrumentacin est sufriendo importantes cambios como resultado de la revolucin de las computadoras personales. Estos cambios estn ocurriendo tanto en el componente hardware como en el software. Un elevado nmero de cientficos e ingenieros en todo el mundo usan computadoras personales para automatizar sus tareas de investigacin, diseo y fabricacin. En este sentido, las compaas de instrumentacin National Instruments Corporation, Hewlett Packcard, Tektronix, estn introduciendo en el mercado nuevas herramientas que estn revolucionando las interfaces de programacin y el usuario. Ejemplos de estas herramientas son VEE de HP y LabVIEW y LabWindow de National Instruments. Este desarrollo hardware y software de la PC, ha dado lugar a que aparezca un nuevo tipo de instrumentacin, que es la denominada instrumentacin virtual. El trmino virtual, empleado en la industria de la instrumentacin, hace referencia a la combinacin de instrumentos programables con las computadoras personales. Un instrumento virtual se define como un nivel de software y hardware aadido a un computador de propsito general de tal modo que los usuarios pueden interactuar con el computador como si fuese un instrumento electrnico tradicional.

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Por tanto, un instrumento virtual consta de un elemento hardware y otro software. El primero est constituido por un computador personal, que realiza el procesamiento y visualizacin de los datos y un sistema especfico, cuya funcin es la de adquirir los datos. Este ltimo elemento, generalmente, est constituido por una placa de adquisicin de datos, que se inserta en una ranura de expansin en la tarjeta principal de la computadora. El componente software consiste en un programa que se ejecuta en la computadora y que controla los elementos hardware, procesa y visualiza los datos. Mientras ms rpidas se realicen las pruebas de produccin, ms pronto se podr aumentar la capacidad para enviar esos productos a los clientes. Los instrumentos basados en PC aumentan el rendimiento y reducen el costo de las pruebas, mediciones y aplicaciones de adquisicin de datos.

1.3 Comparacin de instrumentacin tradicional versus virtual19

Tabla I. Instrumentos tradicionales vrs. virtuales Instrumento tradicional Definido por el fabricante Instrumento virtual Definido por el usuario ilimitada, orientado a

Funcionalidad especfica, con Funcionalidad conectividad limitada. Hardware es la clave. Alto costo / funcin Arquitectura "cerrada" Lenta incorporacin

aplicaciones, conectividad amplia. Software es la clave Bajo costo / funcin, variedad de funciones, reusable. Arquitectura "abierta". de Rpida incorporacin de nuevas

nuevas tecnologa.

tecnologas, gracias a la plataforma PC. economas de escala, bajos

Bajas economas de escala, Altas

alto costo de mantenimiento. costos de mantenimiento.

La flexibilidad, el bajo costo de mantenimiento, la reutilizacin, la personalizacin de cada instrumento, la rpida incorporacin de nuevas tecnologas, el bajo costo por funcin, el bajo costo por canal, etc. Son algunos de los beneficios que ofrece la instrumentacin virtual. La instrumentacin virtual puede tambin ser implementada en equipos mviles laptops equipos distribuidos en campo RS-485, equipos a distancia (conectados va radio, Internet, etc.), o equipos industriales NEMA 4X, etc.

Existe una tarjeta de adquisicin de datos para casi cualquier bus o canal de comunicacin, protocolos de comunicacin y manejos de datos en PC ISA,

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PCI, USB, serial RS-232/485, paralelo EPP, PCMCIA, CompactPCI, PCI, etc. y existe un controlador driver para casi cualquier sistema operativo WIN 3.1/95/NT, DOS, UNIX, MAC OS, etc.). Las tcnicas utilizadas normalmente para evaluar las caractersticas de medicin de un multmetro digital DMM o Digital Multi-Meter pueden ser utilizadas para evaluar las caractersticas de medicin de un instrumento virtual VMM o Virtual Multi-Meter.

Entre dichas caractersticas se encuentran las siguientes: Tabla II. Caractersticas de medicin

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VMM con DMM tarjeta especializada Hardware utilizado No. de Canales Conversin AC Resolucin (convertidor de 16-bits) Rango de entrada (ACV) Sensibilidad (ACV) Rango de Entrada (DCV) Sensibilidad (DCV) NMRR CMRR Velocidad de medicin (lecturas/seg.) HP 34401 A DMM 1 True RMS 61/2 41/2 dgitos 100 mV 750 V 0.1 uV 100 mV 1000 V 0.1 uV 60 dB 70 dB (AC), 140 dB (DC) 5-1 K lecturas/seg. DAQCard 4050 1 True RMS

VMM con tarjeta de propsito general

PCI-MIO-16XE-10 16 (Diferencial) True RMS (por software)

51/2 dgitos

41/2 dgitos

20 mV 250 V

100mV 250 V (con acondicionamiento SCXI) 1.5 uV

0.1 uV

20 mV 250 V

100 mV 250 V

0.1 uV 80 dB 90 dB (AC), 30 dB (DC) 10, 50, 60 K lecturas/seg.

1.5 uV Variable (80-120 dB) Variable (80-120 dB)

100 K lecturas/seg.

1.3.1 Beneficios de los instrumentos basados en PC

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1.3.1.1 Mayor rapidez en las pruebas El tiempo de preparacin y transferencia de datos es menor con instrumentos basados en PC que con instrumentos controlados por GPIB. Los instrumentos basados en PC usan directamente los buses de alta velocidad PCI y CompactPCI para mejorar la productividad del sistema de mediciones en ms de 20 veces, cuando se compara con sistemas basados en instrumentos individuales. 1.3.1.2 Menor costo de inversin Los precios de compra de instrumentos basados en PC son ms econmicos, costando aproximadamente la mitad del costo de instrumentos comparables. Adems, el mantenimiento cuesta menos y requieren menos espacio en el banco de pruebas o en el bastidor que los instrumentos individuales. 1.3.1.3 Integracin simplificada del sistema Los instrumentos basados en PC son modulares y se integran fcilmente para satisfacer los requisitos particulares de pruebas. Software completo de desarrollo y herramientas de integracin, ambientes LabVIEW y LabWindows/CVI y software ejecutivo de pruebas TestStand, simplifican la integracin del sistema. El software le ofrece mayor adaptabilidad para crear la capacidad necesaria e implementar las rutinas de anlisis no disponibles en instrumentos individuales.

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Debido a que el software es familiar y diseado sobre estndares abiertos, tales como Windows, la capacitacin requerida por el usuario es mnima y el tiempo de desarrollo del sistema se reduce dramticamente. Adems, a medida que se desarrollan sus necesidades de medicin, se conserva el valor de su inversin en el software. Tabla III. Plataformas de instrumentos basados en computadora Instrumentos basados en PC Osciloscopio Multmetros digitales Interruptores Generadores de formas de onda arbitraria Analizadores de seales dinmicas Analizadores de datos en serie Probador ISDN Registradores de temperatura PXI/CPCI PCI PCMCIA ISA USB

2. INSTRUMENTACIN VIRTUAL

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Un instrumento virtual se define como un nivel de software y hardware aadido a una computadora de propsito general de tal modo que los usuarios pueden interactuar con el computador como si fuese un instrumento electrnico tradicional. La instrumentacin virtual es un rea de la ingeniera en la que se busca obtener dispositivos para registrar diferentes variables fsicas, empleando tcnicas de implementacin hbrida hardware y software. Aplicando estos principios se logran instrumentos de medida muy flexibles, que facilitan el anlisis y la presentacin de resultados y que permiten reconfigurar sus parmetros de funcionamiento, hacindolos a la medida para diferentes aplicaciones.

El concepto de instrumentacin virtual nace a partir del uso de la computadora personal PC como instrumento de medicin de tales seales como: Temperatura Presin Caudal, etc. Es decir, la computadora comienza a ser utilizada para realizar mediciones de fenmenos fsicos representados en seales de corriente por ejemplo 4-20 mA y/o voltaje por ejemplo 0-5 Vdc, como rangos estndar de los elementos de medicin. Sin embargo, el concepto de instrumentacin virtual va ms all de la simple medicin de corriente o voltaje, sino que tambin involucra el procesamiento, anlisis, almacenamiento, distribucin y despliegue de los

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datos e informacin relacionados con la medicin de una o varias seales especficas. Es decir, el instrumento virtual no se conforma con la adquisicin de la seal, sino que tambin involucra la interfaz hombre mquina, las funciones de anlisis y procesamiento de seales, las rutinas de almacenamiento de datos y la comunicacin con otros equipos. El trmino virtual nace precisamente a partir del hecho de que cuando se utiliza la computadora como instrumento es el usuario mismo quin, a travs del software, define su funcionalidad y apariencia y por ello se dice que virtualizamos el instrumento, ya que su funcionalidad puede ser definida una y otra vez por el usuario y no por el fabricante. El instrumento virtual es definido entonces como una capa de software y hardware que se le agrega a una computadora en tal forma que permite a los usuarios interactuar con ella como si estuviesen utilizando su propio instrumento electrnico hecho a la medida. 2.1 Construccin de instrumentos virtuales Para construir un instrumento virtual, slo se requiere de una computadora, una tarjeta de adquisicin de datos con acondicionamiento de seales PCMCIA, ISA, XT, PCI, etc. y el software apropiado, los tres elementos clave en la conformacin de un instrumento virtual, teniendo un chasis de acondicionamiento de seales como elemento opcional.

El acondicionamiento de seales es opcional, porque dependiendo de cada seal y/o aplicacin, se puede o no requerir amplificacin, atenuacin, filtraje, aislamiento, etc. de cada seal. Si la seal est en el rango de los +/- 5Vdc y no se requiere de26

aislamiento o filtraje, la misma puede ser conectada directamente a la tarjeta de adquisicin de datos. Las caractersticas de los transductores definen muchos de los requerimientos de acondicionamiento de seales de un sistema de adquisicin.La mayora de las seales requieren de preparacin antes de poder ser digitalizadas. Por ejemplo, una seal de una termopar es muy pequea y necesita ser amplificada antes de pasar por el digitalizador. Otros sensores como RTD, termistores, galgas extensiomtricas y acelermetros requieren de poder para operar. An las seales de voltaje puro pueden requerir de tecnologa para bloquear seales grandes de modo comn o picos. Todas estas tecnologas de preparacin son formas de acondicionamiento de seal. En el instrumento virtual, el software es la clave del sistema, a diferencia del instrumento tradicional, donde la clave es el hardware. Con el sistema indicado anteriormente, se podra construir un osciloscopio personalizado, con la interfaz grfica que uno desee, agregndole inclusive ms funcionalidad. Sin embargo, este mismo sistema puede tambin ser utilizado en la medicin de temperatura, o en el control de arranque / parada de una bomba centrfuga. Es all donde radica uno de los principales beneficios del instrumento virtual, su flexibilidad. Este instrumento virtual no slo me permite visualizar la onda, sino que a la vez me permite graficar su espectro de potencia en forma simultnea.

2.1.1 Estrategia base para diseos de instrumentacin virtual A la hora de disear un sistema basado en el uso de instrumentos

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virtuales, deben tomarse en cuenta algunos factores de importancia.

a) Identificar los tipos de seales de entrada y salida.Cuando se usa una tarjeta de adquisicin de datos se debe identificar los tipos de sensores y seales de entrada y salida con los que se trabajar. En cuanto a los tipos de entradas y salidas de un sistema de adquisicin de datos, usualmente se consideran segn el siguiente aspecto: - Entradas analgicas, temperatura, precisin, voltaje, corriente, seales ....acsticas y vibracin. - Salidas analgicas, voltaje, corriente.

- Entradas y salidas digitales, entradas y salidas compatibles TTL, . . . . . . . . . . comunicacin paralela, regulador de control. - Entradas y salidas cronometradas, cronmetros y eventos, entradas y ....salidas de frecuencia. En estndar de 4-20mA, 05Vdc 0-10Vdc.b) Escoger un mtodo de acondicionamiento de seal. Muchos tipos de seales, provenientes de diversos sensores, deben acondicionarse antes de ser conectados a la tarjeta de adquisicin de datos. En esta parte se tiene que hacer una buena eleccin de transductores y convertidores que se ajusten a los requerimientos del proceso y cuyo costo no resulte muy elevado, para lograr un acople entre los elementos que integran el lazo de control.

Existen, en el mercado, dispositivos de acondicionamiento que pueden adquirirse de acuerdo a las necesidades e, incluso, puede pensarse en disearlos e implementarlos para el problema en particular, pues stos son circuitos bastante sencillos.

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c) Escoger una tarjeta de adquisicin adecuada de acuerdo a los criterios de . . . seleccin.

d) Escoger el cableado adecuado para la conexin entre la tarjeta y la . . . computadora.e) Seleccionar el mtodo de programacin adecuado (software).

2.1.2 Estrategias para implementar un sistema de instrumentacin virtual a) Estudiar si es necesaria la implementacin de un instrumento virtual. Esto se consigue reconociendo que el instrumento virtual solucionar la necesidad existente produciendo beneficios palpables. b) Formar un equipo de funcionamiento cruzado. El cual est conformado por diferentes expertos de distintas reas para compactar la informacin necesaria para el desarrollo del software. c) Entrenar el personal. Cada miembro del equipo estratgico de prueba entender la tecnologa y base de la instrumentacin virtual y cmo el hardware y el software se aplican a la situacin en particular. d) Realizar un proyecto piloto. Se basa en probar la efectividad del instrumento virtual y comparar su desarrollo con el del instrumento tradicional. e) Implementar el Instrumento. Es la fase final donde se obtendr el desarrollo y beneficio de la implementacin de la estrategia.

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2.2 Patrones, calibracin, precisin de la instrumentacin virtual 2.2.1 Clasificacin de los patrones Un patrn de medicin es una representacin fsica de una unidad de medicin. Una unidad se realiza con referencia a un patrn fsico arbitrario o a un fenmeno que incluye constantes fsicas y atmicas. Por ejemplo la unidad de masa del sistema internacional SI es el kilogramo. Adems de las unidades fundamentales y derivadas de medicin, hay diferentes tipos de patrones de medicin, clasificados por su funcin aplicacin en las siguientes categoras: a) Patrones internacionales b) Patrones primarios c) Patrones secundarios d) Patrones de trabajo y

Tabla IV. Definiciones utilizadas en instrumentacin Exactitud es la aproximacin con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida. Precisin es la medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisin es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra.

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Sensibilidad es la relacin de la seal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida. Resolucin es el cambio ms pequeo en el valor medido al cual responde el instrumento. Error es la desviacin a partir del valor real de la variable medida.

2.2.2 Calibracin Un instrumento no calibrado constituye un peligro potencial y no puede ser un dispositivo de medicin y control confiable. La calibracin es parte esencial de la medicin y el control industrial, adems es la nica garanta que los instrumentos controladas los sistemas. tienen la exactitud y el rango requerido para mantener en operacin y en condiciones econmicamente

Aunque la calibracin no garantiza el buen funcionamiento de un instrumento, por lo general indica si su funcionamiento puede satisfacer o no las especificaciones de precisin y rango en las que se va a utilizar.

2.2.2.1

Calibracin de las tarjetas de adquisicin de datos ..

La calibracin de un dispositivo de adquisicin de datos es muy similar a la de un instrumento de escritorio. El objetivo es comprobar la precisin de una medicin que se verifica contra un valor conocido de alta precisin. El resultado obtenido es entonces31

comparado contra las especificaciones del instrumento.Si la medicin cae dentro del rango de las especificaciones, no es necesario ningn ajuste. Si la medicin se sale del rango de la especificacin, entonces se debe realizar un ajuste en el hardware. La mayora de los sistemas de adquisicin de datos cuentan con dos tipos de calibracin, la interna y la externa, las cuales ofrecen diferentes beneficios. La calibracin interna le permite al usuario ajustar su instrumento para ambientes diferentes a los lugares donde se realiza la calibracin externa. En esencia la calibracin interna funciona como una autocalibracin o autocero en los instrumentos de escritorio. La calibracin externa requiere de estndares externos de alta precisin. Este tipo de calibracin generalmente es reservado para los laboratorios de metrologa o instalaciones con estndares documentados.

2.3 Aplicacin en la industria en general 2.3.1 Prueba y medicin Tabla V. Prueba y medicin

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Pruebas acsticasPruebas de maquinaria Equipos de prueba automatizada Inspeccin ptica automtica (AOI) Pruebas automotrices Investigaciones biomdicas Calibracin Pruebas de electrnicos Alineacin de fibras pticas Metrologa y calibracin ptica Investigacin y desarrollo Pruebas de semiconductores Pruebas de telecomunicaciones Pruebas de vibracin

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2.3.2 Aplicaciones en automatizacin industrial

Tabla VI. Automatizacin industrialAutomatizacin de fbricas Procesamiento de alimentos Interfaz hombre maquina (HMI) Automatizacin de laboratorios Control de mquinas Visin de mquinas Procesamiento de petrleo y gas Procesamiento farmacutico Robots para colocacin de elementos

Automatizacin de procesosSCADA

Control estadstico de procesos Robots para manejo de semiconductores

2.3.3 Aplicaciones en las telecomunicaciones Tabla VII. Aplicaciones de telecomunicaciones AT&T monitores sitios remotos Evaluacin de estaciones base celular Automatizacin de sistemas de ayuda Siemens para evaluacin de cableado telefnico

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2.4 Aplicaciones didcticas 2.4.1 Caractersticas de las aplicaciones Registro en bases de datos o en archivos planos de los estudiantes al accesar a la aplicacin, Informacin, conceptualizacin utilizando archivos de sonido y vdeo por medio de activex. Evaluacin interactiva de trminos o conceptos archivados en bases de datos actualizables, registro de evaluacin, archivos, comunicacin continua con el correo electrnico del profesor u orientador, activacin de alarmas va correo electrnico, simulacin del proceso en cuestin, anlisis del fenmeno, evaluacin de la simulacin, control real del proceso por medio de mmicos elaborados como subVI o por medio de fotografas dinmicas de los entrenadores existentes. Programa cliente / servidor que permite multiplicar el entrenador desarrollado a travs del control remoto desde diferentes terminales conectadas a la red interna o externa por medio del protocolo TCP/IP, insercin de fallas y evaluacin en tiempo real suave, el estudiante tiene la posibilidad de armar sistemas relacionados con el rea, de acuerdo a la seleccin del estudiante en la aplicacin de los instrumentos virtuales, el computador se encarga de ordenar a los controladores seleccionados por el estudiante para actuar, si el estudiante selecciona una inadecuada configuracin, el software activa las diferentes alarmas y precauciones permitiendo un anlisis prctico del fenmeno.

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Por ltimo permite la evaluacin de la etapa de control y realizar control estadstico cualitativo y cuantitativo de la evaluacin, la evaluacin es interactiva, instantnea, individual o colectiva, permite la generacin de reportes para impresin o para guardar archivos con otra extensin. Si se tiene una direccin IP valida se puede brindar capacitacin a travs de la red, slo teniendo el programa cliente servidor, de tal forma que el estudiante pueda acceder al entrenador a travs de la red, desde su casa.

Los entrenadores que se pueden elaborar pueden tener caractersticas de control y monitoreo de las variables relacionadas de forma manual (pulsadorese interruptores) o automtico (a travs de instrumentos virtuales). 2.4.2 Entrenadores didcticos basados en instrumentacin . . virtual a travs de LabVIEW

Si se tiene como reto, desarrollar software educativo, aprovechando la red de computadoras existente, los sistemas de adquisicin de datos y las tcnicas de multimedia para repotenciar y multiplicar los entrenadores didcticos con los que se cuenten en un centro educativo. Se puede dar como solucin el desarrollo de prcticas virtuales en

Labview tipo cliente servidor, permitiendo: registro de estudiantes, informacin sobre prcticas, simulacin de fenmenos fsicos, evaluacin interactiva, control del entrenador manual o desde el computador, mediante tarjeta PCI6025E y mdulos de sensores segn las prcticas, anlisis de resultados,

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evaluacin del control, alarma de activacin va e-mail.

El propsito de los entrenadores es familiarizar al estudiante con el comportamiento de las variables para las cuales fueron desarrollados. Estos entrenadores son costosos y cerrados para prcticas, al complementarlos con instrumentacin virtual se obtienen ventajas como software para adquirir ms informacin sobre la variable en cuestin. Gracias al uso de protocolos como TCP/IP y las grandes ventajas de Labview, pueden permitir desarrollar aplicaciones en refrigeracin y aire acondicionado, electricidad, electrnica, y controles elctricos, de modo que al entrenador se acceda desde aulas de formacin virtual con 20 computadoras en red. Esta aplicacin puede tener todas las caractersticas de ndole didctica. 2.4.3 Potenciacin de los entrenadores existentes

Si un centro educativo cuenta con una cantidad de entrenadores que datan de aos atrs, se podran hacer aplicaciones elaboradas con LabVIEW, utilizando el sistema de adquisicin de datos apropiado y el mdulo de transductores adecuado, para lograr el fortalecimiento de las caractersticas propias del entrenador creando as un sistema alterno que permite el acceso a l a travs del computador. As mismo se puede desarrollar comunicacin a travs de puerto serial entre computador y osciloscopio para potenciar el anlisis de seales reales y controlar en forma virtual todos los parmetros del osciloscopio.

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2.4.4 Entrenador de electricidad bsica asistido por computadora El entrenador podra constar de tres grupos de elementos pasivos variables: resistencia variable, capacitancia variable, inductancia variable, estos grupos pueden ser habilitados o deshabilitados por software, se puede configurar en serie o en paralelo o mixto a travs de rels y lgica cableada, el entrenador tendra un transductor de corriente que permitir a travs de rels medir la corriente que circula en cada objeto o la corriente total del circuito ya sea en paralelo, en serie o mixto, de tal forma se obtiene instrumentos virtuales como voltmetros, vatmetros, ampermetros, medidor de ngulo de fase multiplicados a travs de la red por medio del programa cliente servidor por medio del protocolo TCP/IP. 2.5 Sistemas de computacin 2.5.1 Plataforma de computacin y tipo de sistema La plataforma de computacin sobre la cul se pretende implementar el sistema de adquisicin de datos y control debe ser definida. La definicin de la plataforma incluye: Tabla VIII. Tipos de computadora

PC de escritorioPC portable (laptop) PC industrial (rack mount, panel mount, Nema4x, etc) Estacin de trabajo (unix workstation)

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Tabla IX. Sistemas operativos DOS MS Windows 3.1 MS Windows 95/98 MS Windows NT/2000/XP MAC OS Solaris (Unix) AIX (Unix) HP-UX (Unix) Lynux

Tabla X. Tipo de bus o canal de comunicacin XT/ISA/EISA PCI Compact PCI PXI (compactPCI-compatible) PCMCIA o PC-card Serial (RS-232, RS-422, RS-485, USB, IEEE-1394) Puerto paralelo, EPP GPIB o IEEE-488 VXI o VME

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Por ejemplo, un sistema para cualquier aplicacin podra ser: Tabla XI. Ejemplo de configuracin de sistemaTipo Procesador Sistema Operativo MS Windows NT 4.0 Memoria Bus RAM Espacio en Disco duro Requerido 64MB PCI 100MB Resolucin de pantalla 1024 x 768 pixel

PC Escritorio

Pentium MMX. 233 MHz

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3. SOFTWARE ASOCIADO A LA INSTRUMENTACIN VIRTUAL

3.1 Software El Software es la clave del instrumento virtual, ya que ste es el que sustituye al instrumento tradicional. El software juega un rol vital en el desarrollo de sistemas de adquisicin de datos y control, adems de dirigir la interaccin de las especificaciones de hardware. El software se elige de acuerdo a las necesidades y preferencias del usuario. Muchos factores afectan la eleccin del software incluyendo aplicaciones, requerimientos, el hardware del computador, sistema operativo, el costo y el hardware de instrumentacin. El software que el usuario escoge deber ser verstil, para adaptarse a diversas arquitecturas de computadoras, a diversos instrumentos y dispositivos de adquisicin de datos.

El usuario deber escoger el software de acuerdo a ciertas caractersticas, tales como: una arquitectura abierta, un costo reducido, desarrollo de actividades en diferentes plataformas, etc. Si existe un software que cubra las necesidades del usuario, entonces se dispondr de l mismo, sin necesidad de empezar a desarrollar uno nuevo.Estos programas incluyen un conjunto de libreras como NI-DAQ y NI-IMAQ. En ambos casos, estas libreras permiten desarrollar aplicaciones con lenguajes y compiladores estndar, tales como C, C++, Visual Basic, etc. Estas libreras slo incluyen las funciones bsicas para escribir y leer a las tarjetas de adquisicin de datos, junto a ciertas funciones de temporizacin, disparadores triggers, y configuracin.

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Sin embargo, si se desea contar con un sistema de desarrollo completo, que adems de manejar las tarjetas de adquisicin de datos sea capaz de generar interfaces hombre mquina, procesar las seales capturadas, ejecutar algoritmos de control, almacenar los datos capturados en bases de datos y comunicarse con otras aplicaciones locales o remotas, se recomienda utilizar alguno de los sistemas de desarrollo siguientes: Tabla XII. Algunos programas para instrumentacin virtualProducto Imagen Lenguaje Caractersticas

LabVIEW

G

Lenguaje 100% grfico.

LabWindows/CVI

C/C++

Basado en C/C++.

BridgeVIEW

G

Lenguaje 100% grfico, para sistemas SCADA Basado en Visual Basic,

ComponentWorks

Visual Basic

controles OCX.

Measure

Excel

Macros en Excel, VBA.

Lookout

Expresiones

Sistema SCADA, sin programacin.

Dependiendo

del

lenguaje

que

se

prefiera,

bien

sea

C/C++

(LabWindows/CVI), Visual Basic (ComponentsWorks), Excel (Measure) o un lenguaje grfico como el G (LabVIEW y BridgeVIEW), se puede seleccionar cualquiera de estas opciones. Si no se desea programar, y se piensa utilizar

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Fieldpoint o un controlador lgico programable PLC para controlar procesos, Lookout es la mejor alternativa.

3.2 Programacin tradicional versus programacin grfica 3.2.1 Programacin tradicional La programacin tradicional esta basada en texto. Las lneas de cdigo son creadas usando palabras clave y reglas de sintaxis. Programar con lenguajes tradicionales es difcil debido a que el programador debe manejar la ejecucin y el flujo de datos por medio de palabras clave, sintaxis, nombres de variables y estructuras de datos. Los nombres de las variables son asignados por el programador y necesitan ser digitados dentro del cdigo en numerosos lugares. Es relativamente fcil cometer errores con el nombre de la variable, usando el nombre equivocado o usando el nombre correcto en el lugar equivocado. El ambiente de depuracin fue creado para permitir a los programadores ver la ejecucin y el flujo de datos. Este puede mostrar cual es el problema pero no puede eliminar la raz del problema. Mientras un programa es creado, el programador encripta la ejecucin y el flujo de datos. Deducir el flujo de ejecucin solo observando el cdigo fuente, puede ser muy difcil, aun para el autor. Es por eso que es llamado cdigo original.

3.2.2 Programacin grfica

La

programacin

grfica

es

inmensamente

diferente

de

la

programacin tradicional debido a que el flujo de datos y el flujo de

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ejecucin son manejados grficamente. Un diagrama es creado usando objetos y lneas. Las lneas sobre todo representan los datos y los objetos analizan, crean o despliegan los datos.

El flujo de ejecucin tpicamente sigue el flujo de datos. Cuando el flujo de ejecucin no puede seguir el flujo de datos, el flujo de ejecucin aun es manejado grficamente. Un programa grfico es fcil de descifrar o dar soporte para el autor o para alguien ms. La programacin grfica es relativamente sencilla debido a que los objetos son seleccionados de un men los cuales proveen un efecto de palanca confiable que consiste en (ejecucin, interfase del usuario y despliegue), y un til cdigo. La mayora de los objetos utilizados podran requerir cientos y aun miles de lneas de cdigo tradicional. Figura 1. Ejemplo de programacin grficaFuente: Programa de demostracin de Labview

La ejecucin y el flujo de datos son claramente representados en el diagrama creado que representa el programa. Existe menor posibilidad de errores humanos y los problemas son fciles de localizar.44

El cdigo final es fcilmente interpretado por el autor as como por otros programadores.3.3 VEE (Visual Engineering Environment)

Es un lenguaje de programacin grfico que se enfoca principalmente en problemas de ingeniera. Sobre todo que permite al usuario recolectar datos de un instrumento, analizar, filtrar y desplegar los datos de forma ms significativa. El usuario no necesita escribir programas convencionales. De este modo permite a los ingenieros de instrumentacin el desarrollo rpido de complejos sistemas de control. Tabla XIII. caractersticas de VEEDominio: HP VEE se enfoca en problemas de ingeniera que interactan con instrumentos. Componentes: Principalmente son los controladores Drivers de los instrumentos. Esas piezas de software que proveen una descripcin grfica y funcional de cmo interacta uno mismo con los instrumentos. Muchos instrumentos (o instrumentos como componentes) se proveen con la distribucin de VEE, pero VEE permite al usuario crear sus propios instrumentos. Marco de Trabajo: Un modelo de flujo de datos transfiere vectores de los datos del instrumento para desplegar y procesar. Lenguaje: Visual, ambiente grfico usando conexiones alambradas a lo largo del flujo de datos. Aplicaciones ejemplo: Son aplicaciones que tambin pueden ser cortadas y pegadas dentro de un nuevo programa.

VEE es razonablemente completo, dado que utiliza una programacin grfica. Sin embargo para aplicaciones que no sean de instrumentacin por ejemplo: Acceso a bases de datos, manejo de interrupciones seriales de entrada y salida, clculos complejos, etc. VEE ser muy torpe.

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Figura 2. Objeto de dilogo de archivo VEE

Fuente: Programa VEE

En el frente de extensin abierta se pueden agregar nuevos instrumentos tanto como lo permita el modelo de interaccin con el instrumento, sin embargo otra extensin ser limitada.Los archivos de HP VEE son almacenados en formato ASCII lo que permite ventajas sobre transferencias de archivos entre sistemas operativos, edicin y aun documentacin. Figura 3. Modelo de VEE

Fuente: Programa VEE

Figura 4. Panel de interfase con el usuario en VEE

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Fuente: Programa VEE

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3.4 LABVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering . . . Workbench)

Figura 5. Diagrama de bloques y su respectivo panel frontal

Fuente: Programa de demostracin de Labview

Labview es un lenguaje de programacin grfico para el diseo de sistemas de adquisicin de datos, instrumentacin y control. Labview permite disear interfaces de usuario mediante una consola interactiva basado en software.Permite disear si se especifica un sistema funcional, un diagrama de bloques o una notacin de diseo de ingeniera. Labview es a la vez compatible con herramientas de desarrollo similares y puede trabajar con programas de otra rea de aplicacin, como por ejemplo Mathlab. Tiene la ventaja que permite una fcil integracin con hardware, especficamente con tarjetas de medicin, adquisicin y procesamiento de datos, incluyendo adquisicin de imgenes.

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Este lenguaje de programacin permite desarrollar de una forma ms rpida cualquier aplicacin, especialmente de instrumentacin, en comparacin con lenguajes de programacin tradicionales basados en texto, sin embargo si se desea una aplicacin sencilla como un programa que sume dos nmeros, definitivamente construirlo bajo Labview es ms demorado y tedioso, seria ms sencillo mediante un programador de texto donde simplemente se incluir una lnea. Pero para un programa ms complejo se puede disear un prototipo y modificarlo de una manera ms rpida con Labview debido a que es un lenguaje programacin grfico.

Figura 6. Instrumento virtual realizado con Labview

Fuente: Programa de demostracin de Labview

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3.4.1 Caractersticas de Labview

Una de las principales caractersticas de Labview es su modularidad, es decir, la capacidad de utilizar bloques funcionales para la definicin de la especificacin. Labview permite conectarse a otras aplicaciones mediante un intercambio de datos como Active X, libreras dinmicas, bases de datos, Excel y/o a protocolos de comunicacin como DataSocket, TCP/IP, UDP, RS-232, entre otras.

Figura 7. Monitoreo remoto y controlFuente: Programa de demostracin de Labview

Figura 8. Diagrama de bloque

Fuente: Programa de demostracin de Labview

3.4.2 Adquisicin de datos con Labview

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Labview es un lenguaje que se enfoca hacia el laboratorio, la realizacin de mediciones y por lo tanto la adquisicin y anlisis de datos. Mediante el uso de tarjetas es posible obtener seales anlogas o digitales a partir de una conexin al bus PCI en una computadora, estas tarjetas se diferencian por el numero de muestras por segundo que pueden realizar, por el numero de bits resolucin y por el numero de canales que manejan. Por ejemplo una tarjeta de bajo costo como la PCI-1200 realiza 100KS/s, con una resolucin de 8 bits para 3 puertos digitales de entrada salida y dos de salida anloga, junto con 12 bits de resolucin para 8 canales de entrada anlogos, y puertos de temporizacin mediante una PIT (8253); la tarjeta esta conformada por PPIs, una PIT que usa la tarjeta para su programacin y otra para disponibilidad del usuario, una FPGA y conversores digitales a anlogo DAC y dems componentes bsicos. Figura 9. Ejemplos de instrumentos virtuales

Fuente: Programa de demostracin de Labview

La tarjeta se debe programar para definir los niveles de voltaje que debe manejar y si son bipolares o unipolares. Las caractersticas de la tarjeta se pueden configurar con la herramienta

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Measurement & Automation que se encuentra en el explorador de Windows como un icono principal. Esta herramienta permite verificar que tarjetas hay instaladas en el computador, esto solo para el caso de tarjetas de adquisicin de datos o de imgenes. Labview tambin permite comunicarse con otras tarjetas mediante el puerto paralelo o serial, utilizando la herramienta LabWindows CVI. Con este software se pueden disear en C. Figura 10. Captura de una forma de onda senoidal por medio de

LabviewFuente: Programa de demostracin de Labview

3.5 Lookout

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Es un programa para automatizacin industrial con conectividad a controles lgicos programables PLC, unidad terminal remota RTU, FieldPoint, adquisicin de datos DAQ, SCXI dispositivos foundation fieldbus, etc. para crear interfaces hombre mquina HMI y sistemas de adquisicin de datos y control supervisorio SCADA con alto desempeo bajo Windows, Windows 95 y Windows NT. Figura 11. Aplicaciones de Lookout

Fuente: Programa de demostracin de Lookout

Figura 12. Ejemplo de control de proceso industrial

Fuente: Programa de demostracin de Lookout

Lookout es un sistema orientado a objetos. As que para crear una interfaz hombre mquina HMI simplemente se configuran los53

objetos y se colocan en la pantalla grfica. Entre las ventajas a destacar de Lookout esta la de permitir una autntica configuracin en lnea. Mientras se van creando y modificando los objetos, stos reflejan de forma inmediata el comportamiento real, incluso al operar en modo edicin. Esta capacidad permite realizar cambios a la interfaz del operador sin detener o interrumpir el proceso industrial. Adicionalmente Lookout posee una arquitectura basada en eventos, de forma que las aplicaciones son rpidas y aprovechan de manera eficaz los recursos de la computadora.Es un software que permite fcilmente crear poderosas aplicaciones de monitoreo y control de procesos. Con Lookout, el desarrollo de una interfaz hombre mquina requiere de menos tiempo lo que permite un ahorro sustancial en el costo total de un proyecto. No requiere de programacin, comandos tipo texto ni compilacin. Se tiene capacidad de realizar telemetra. Utiliza controladores drivers basados en DLL (data link library) conectividad OPC (ole process controled) intercambio dinmico de datos DDE, ASCII (American Standard code for information interchange) (transfer code protocol/internet protocol)TCP/IP y UPD.

3.5.1 Caractersticas de lookout 3.5.1.1 Arquitectura basada en objetos

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Lookout elimina completamente la programacin, scripts o compilacin separada. Solamente tiene que configurar y conectar objetos para desarrollar aplicaciones de monitoreo y control. La arquitectura basada en objetos permite ms fcilmente desarrollar y mantener aplicaciones, reduciendo an ms el costo total de un proyecto.3.5.1.2 Conexin en red

El conectar mltiples servidores y clientes dentro de una planta o en locaciones remotas es muy fcil con Lookout. Solamente tiene que hacer un browse y seleccionar para poder conectarse a cualquier computadora en la red. Lookout cuenta tambin con las habilidades de distribuir la carga de su aplicacin en una red y poder ver instantneamente los puntos de entrada y salida de cualquier punto en la red.3.5.1.3 Listo para Internet

Con Lookout, es posible monitorear y controlar su proceso usando un browser de Web como Internet Explorer sin necesidad de programar en HTML o XML. Solamente seleccionando la funcin de exportar su proceso como una pgina web en Lookout y esta listo.

Tabla XIV. Lista de funciones de Lookout Lista de funciones en Lookout Desempeo confiable para diversas aplicaciones Conectividad a nivel empresa (MES/ERP) Conectividad abierta Herramientas de manejo de datos

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Generacin de reportes Visualizacin Control supervisorio Manejo de eventos

Configuracin en lneaLoggeo distribuido Alarmas y eventos distribuidos Seguridad Redundancia Tendencias y grficas

3.6 LabWindows/cvi Es un ambiente integrado ANSI C diseado para ingenieros y cientficos que trabajan en la creacin de aplicaciones de instrumentacin virtual. Con bibliotecas de entrada y salida integradas, rutinas de anlisis y herramientas de interfaz de usuario, esto permite crear sistemas avanzados de prueba y medicin. Un ambiente integrado de labwindows/cvi incluye una gran variedad

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de herramientas generadoras de cdigo y utilidades para creacin de prototipos para un desarrollo rpido y fcil de cdigo C. Figura 13. Panel frontal de Labwindows/cvi

Fuente: Programa de demostracin de Labwindows/cvi

3.6.1 Caractersticas de Labwindows/cvi Este programa contiene herramientas para desarrollo de aplicaciones para Windows y Unix. Adems permite el desarrollo de controladores de instrumentos virtuales mltiples o unitarios. Desarrollo C ms fcil y rpido usando un editor de recurso para interfaz de usuario UIR drag and drop y herramientas generadoras de cdigo, ambiente

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abierto ANSI C compatible con: Microsoft Visual C++, Borland C++, Watcom C++, Symantec C++. Conectividad con bibliotecas de intercambio dinmico de datos DDE y (transfer code protocol / Internet protocol) TCP/IP y UPD.

Extensa biblioteca de anlisis para el procesamiento de seales, estadsticas, aproximacin de curvas y anlisis complejo. Bibliotecas de instrumentacin incorporadas que incluyen GPIB, adquisicin de datos y anlisis de seales.Figura 14. Grfica de muestreo de temperatura

Fuente: Programa de demostracin de Labwindows/cvi

3.7 Interfase con autmatas

3.7.1 Simatic WinCC (Windows control center) Es un sistema SCADA escalable con todas las funciones de manejo y visualizacin integradas. WinCC es el primer sistema de software IHMI Integrated Human Machine Interface en el mercado que integra el software

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controlador de planta con los procesos de automatizacin. Los componentes de WinCC que se distinguen por su fcil uso permiten integrar sin problemas aplicaciones nuevas o existentes. Con WinCC se dispone de un programa de visualizacin que permite supervisar todos los aspectos de los procesos de automatizacin.

Combina la arquitectura moderna de las aplicaciones de Windows NT 4.0 con la sencillez de un programa de diseo grfico, incluye todos los elementos necesarios para controlar y supervisar.

Est concebido para la visualizacin y manejo de procesos flexiblemente ampliable, diseado para aplicaciones simples en la maquinaria hasta complejas aplicaciones multipuesto o incluso sistemas distribuidos con varios servidores redundantes y soluciones para grandes distancias en plantas, lneas de fabricacin, e instalaciones. El volumen de funciones de este moderno sistema incluye la emisin de avisos de eventos en una forma adecuada para la aplicacin industrial, el archivo de valores de medida y recetas y el listado de los mismos.

Con su potente acoplamiento al proceso, especialmente con SIMATIC, y su seguro archivo de datos, hace posible unas soluciones de alto nivel para la tcnica de conduccin de procesos. 3.7.1.1 Caractersticas de WinCC

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Dentro

de

sus

caractersticas

destaca

su

potente

sistema

de

almacenamiento, basado en Microsoft SQL Server 2000, con funcionalidad histrica integrada y archivacin de altas prestaciones de valores de proceso y de mensajes de alarma. Asimismo, integra funcionalidades mejoradas para los sistemas clienteservidor, puede funcionar a travs de routers LAN e incluye nuevos estndares abiertos con Visual Basic para aplicaciones (VBA) para la automatizacin de la configuracin y Visual Basic scripting (VBScript) como nuevo lenguaje de programacin en tiempo de ejecucin adicional. Adems, viene con un sistema de informes mejorado y un navegador web para acceso a Internet.

El tiempo de ejecucin de WinCC permite a los operarios interactuar con la aplicacin directamente en la mquina o desde un centro de control.

El entorno de ingeniera de proyectos de WinCC permite desarrollar: Tabla XV. Aplicaciones con WinCC Actividad Dibujos Aplicacin Disear representaciones de planta

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Estructura de archivos

Guardar datos / eventos marcados con fecha y hora en una base de datos SQL

Generador de informes Administracin de datos

Generar informes sobre los datos solicitados Definir y recopilar datos de toda la planta

El sistema bsico de WinCC suministra todos los componentes y las funciones que se necesitan para implementar complejas tareas de visualizacin, adems editores para la creacin de imgenes, scripts, alarmas, tendencias e informes.

3.7.1.2

Requisitos previos del entorno de trabajo de WinCC

WinCC soporta todas las plataformas de computadoras comunes y compatibles con IBM/AT. Aunque se indican los valores para una configuracin mnima, es conveniente utilizar los valores recomendados para la configuracin mxima de modo que WinCC funcione eficazmente.

Tabla XVI. Configuracin de sistema para WinCC

Valores mnimos CPU

Valores recomendados

INTEL Pentium II 266 INTEL Pentium II 400 MHz

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Valores mnimos MHz RAM Controlador grfico Resolucin Disco duro 96 MB SVGA (4 MB) 800 * 600 Espacio 500 MB Unidad de CD-ROM

Valores recomendados

128 MB XGA (8 MB) 1024 * 768 disponible: Espacio disponible: > 500 MB Unidad de CD-ROM

El rendimiento del sistema depende del nmero de tags en uso y del espacio de memoria disponible. Es necesario tener en cuenta que otros programas activos tambin pueden disminuir el rendimiento. 3.7.1.3 Interfaces con WinCC

Diversos paquetes de opciones WinCC y Add-ons han sido concebidos en base a las interfases abiertas de programacin. Demuestran as la capacidad de ampliacin modular y de utilizacin universal de WinCC.

Con la opcin WinCC Server se puede transformar WinCC en un potente sistema cliente/servidor. De esta forma se puede operar varias estaciones de

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manejo

y

visualizacin

coordinadas

en

unin

con

los

sistemas

de

automatizacin interconectados en red.

Figura 15. Sistema cliente/servidor usando WinCC

Fuente: Programa de demostracin de WinCC

En la actualidad la integracin de varios componentes, que adems pueden ser de diferentes fabricantes, resulta con frecuencia penosa. Las aplicaciones requieren software controlador, o servidores desarrollados para cada aparato o bien para cada componente. OPC (ole for process control) permite integrar componentes de automatizacin, en un sistema plug and play. Con WinCC el usuario puede concentrarse plenamente en s al problema de automatizacin, ya que esta asegurada la integracin de los componentes necesarios.

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Figura 16. Arquitectura con OPCFuente: Programa de demostracin de WinCC

3.7.2 RSVIEW Es un software HMI integrado, basado en componentes para

automatizacin y control de maquinaria y procesos. Diseado para ambientes de Microsoft Windows y dispone de funciones de tendencias y alarmas sofisticadas adems de una interfase sumamente grfica para simplificar la configuracin, funcionamiento y administracin de procesos. Disponible en varios idiomas. Compatibilidad con tecnologas abiertas que permiten conectividad con otros productos de software y diversidad de aplicaciones.

Es completamente compatible con contenedores OLE para ActiveX, lo que facilita la inclusin de controles de este tipo suministrados por terceros. Incluye VBA, Visual Basic para aplicaciones como parte integrante de sus funciones, de modo que posibilita maneras ilimitadas de personalizar los proyectos.Su compatibilidad con la tecnologa cliente/servidor OPC le permite comunicarse con una amplia variedad de dispositivos de hardware.

El producto se complementa con RSView32 Active Display System y RSView32 WebServer (el primero para ver y controlar los proyectos

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RSView32 desde localidades remotas y el segundo para que cualquier usuario autorizado pueda acceder a grficas, etiquetas y alarmas mediante el uso de un navegador de Internet convencional. El nmero limite de tags a utilizar podra ser por ejemplo 100,000 32,000 5,000 1,500 300 150 los cuales se pueden actualizar en cualquier momento sin reconfigurar todo el proyecto. Las alarmas, configuracin de tags, y registro de datos son compatibles con ODBC, lo cual permite manejar bases de datos como Microsoft Access, SQL Server, Oracle, Sybase y grficamente ver las tendencias de los datos. Debido a que Rsview incorpora el mismo lenguaje de programacin que Visual Basic, Microsoft Office y otros productos de software con los mismos estndares, comparten una inherente interoperabilidad a nivel objeto, el cual provee una solucin factible a un determinado proyecto. Los drivers de comunicacin permiten conectarse con otros dispositivos Allen-Bradley o cualquier software OPC (ole for process control).

Figura 17. Conectividad usando Rsview

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Fuente: Manual de Rsview

Figura 18. Pantalla de HMI/SCADA utilizando Rsview

Fuente: Programa de demostracin de Rsview

3.7.2.1 Caractersticas adicionales de RSView32 Con VBA, se pueden crear cdigos con ramificaciones condicionales, dirigir los datos RSView32 a aplicaciones de terceros y controlar RSView32 desde una subrutina de VBA mediante la emisin de comandos RSView32. Con las posibilidades que ofrece el contenedor de RSView32 ActiveX y OLE se puede aprovechar al mximo la avanzada tecnologa.

Fcil integracin de RSView32 con otros productos Rockwell Software, por ejemplo RSLogix 500, RSLogix 5, RSSql y RSWire, para una solucin de automatizacin completa.Se pueden construir grficos orientados al objeto, tales como medidores, tanques, tubera, placas frontales y botones u objetos personalizados. Provee soporte completo de vnculo e incorporacin de objeto