Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

Transcripción

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013
APLICACIÓN DE CONTROL CON LABVIEW PARA EL SIEMENS
S7-1200, EN RED LOCAL O INTERNET
Eduardo J. Moya de la Torre
(ITAP) Instituto de las Tecnologías Avanzadas de la Producción, Ing. de Sistemas y Automática, EII, Paseo
del Cauce 59, Valladolid, 47011, España, [email protected]
Francisco J. García Ruíz,, Israel Surribas Planas
EII, Ing. de Sistemas y Automática, EII, Paseo del Cauce 59, Valladolid, 47011, España, [email protected],
http://undetantos.webcindario.com
usuarios de la misma y una mejor conservación y
cuidado del edificio.
Resumen
Este artículo muestra una aplicación de control con
Labview para el Siemens S7-1200, en red local o
internet. Surge de la necesidad de medir la
temperatura y humedad en una vivienda remota,
lugares de ejercicio físico como gimnasios o recintos
cerrados, habitáculos con problemas de humedades
u otros lugares en el se necesite este tipo de medidas.
Imaginemos como ejemplo, un mobiliario antiguo de
alto valor económico que se pretende controlar su
estado de conservación, para ello se hace
indispensable el control de estos parámetros. Así
mismo también se integra un control de luminosidad,
para ser usado en lugares donde haya que tener
sumo cuidado con la luz para no deteriorar
elementos susceptibles a ella. Todos ellos son
ejemplos que cubren la domótica.
Las primeras iniciativas en el mundo de la domótica
intentaron abrirse paso en el mercado resaltando
aspectos superficiales, que realmente no aportaban
valor añadido al usuario, como podía ser el
mecanizado de ciertos elementos de la vivienda
(persianas, riego, iluminación) o la posibilidad de
“jugar” con ellos. Actualmente, con una tecnología
mucho más madura y con una nueva visión de las
necesidades a cubrir, cuatro aspectos fundamentales
permiten justificar la inversión en una instalación
domótica:
Ahorro
energético,
Seguridad,
Comunicaciones,
Confort
y
comodidad,
Discapacidad [xx].
En este trabajo se presentan algunos de los campos
de aplicación, como puede ser la medición de
temperatura para hornos y cámaras frigoríficas, o
para la automatización de un hogar incluyendo en
esta el control de luminosidad entre otros.
Palabras Clave: Control, Domótica, Labview, OPC,
SCADA, Autómata S7-1200, Red Local, Internet.
1
INTRODUCCIÓN
Tal y como hemos comentado uno de los aspectos
que más influyen en la realización de un proyecto de
automatización es el coste económico y la viabilidad.
Por ello la elección de los componentes fue
determinante en el desarrollo de la aplicación. El
sistema puede dar solución a un claro ejemplo, puede
ser aplicable al control de una segunda vivienda. De
esta manera, sabremos en qué estado de humedad y
temperatura se encuentra, además de controlar la
luminosidad de las instancias de manera
monitorizada.
Los sistemas domóticos incorporan a las viviendas
las últimas tecnologías informáticas y de
comunicaciones, proporcionando cuantiosas ventajas
a sus usuarios. Estas tecnologías ayudan a reducir
consumos energéticos y a aumentar la seguridad, las
posibilidades de comunicaciones y sobre todo, la
comodidad. Sin embargo, la situación y cultura
actuales conceden poco optimismo a la domótica. En
el departamento ISA de la Escuela de Ingenierías
Industriales de Valladolid se están desarrollando
diversos trabajos sobre tecnologías que se podrían
incorporar a los sistemas domóticos para mejorar los
servicios ofrecidos y facilitar su penetración en el
mercado.
Se presenta una solución económica, siendo aplicable
a habitáculos que dependan de la activación de
distintos elementos actuadores en función de la
temperatura o humedad, así como la luminosidad del
mismo. Llevando un control vía internet o red local,
para así tener el sistema controlado por distintos
usuarios, eso sí, sólo uno tendrá el control del mismo
en la toma de decisiones.
La palabra domótica deriva de la unión de domus e
Informática, hace referencia a la incorporación a la
vivienda de un conjunto de tecnologías informáticas
y de comunicaciones que permiten gestionar y
automatizar desde un mismo sistema las diferentes
instalaciones de uso cotidiano en una vivienda,
proporcionando una mejor calidad de vida de los
Mediante un panel frontal se visualizará en tiempo
real los valores de dicha estancia además de
seleccionar el porcentaje de intensidad que circulará
290
por la lámpara. Al mismo tiempo, para valores
especificados por el usuario podrán entrar en
funcionamiento los circuitos conectados al autómata.
como son el sistema sensor de temperatura y
humedad, luminosidad y fuente de alimentación. En
la cuarta sección se explica toda la programación
realizada y las parametrizaciones necesarias en las
comunicaciones para el desarrollo de la aplicación.
Finalmente se presentan las conclusiones finales y las
líneas de trabajo planteadas en un futuro inmediato,
así como las referencias bibliográficas utilizadas.
Las variables a medir son la temperatura y humedad,
y la variable a controlar la intensidad o potencia
consumida por la lámpara. Estos parámetros además
se registrarán en un documento excel, así puede
analizarse los valores obtenidos. La aplicación podría
ser aplicable a cualquier tipo de habitáculo o
industria.
2
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE
CONTROL
A continuación vamos a describir los distintos
elementos del sistema de control y los equipos que
hemos utilizados como son: el SCADA, el OPC, la
arquitectura de comunicación, la tarjeta de
adquisición de datos, el Autómata, la plataforma de
programación.
Figura 1. Esquema general del sistema diseñado.
Por lo tanto los objetivos que se pretenden obtener
con este trabajo son:
• Evitar la pantalla HMI utilizando un PC en el cual
desarrollar con Labview un entorno gráfico
bastante adecuado para la aplicación.
• Controlar la aplicación vía internet o red local.
Hoy en día, muchas aplicaciones industriales y ya
no industriales requieren estas exigencias, con lo
que es uno de los objetivos.
• Diseñar y construir los elementos electrónicos
necesarios para los distintos componentes
(software KICAD). Se elegirán distintos
componentes SMD.
• Manejar de la tarjeta de adquisición de datos
DAQ USB 6008 de National Instruments. Con
ella se adquieren las distintas señales, procedentes
de los sistemas diseñados, además de controlar la
tensión de salida hacia el control de luminosidad.
• Configurar y programar el autómata S7_1200
con la nueva herramienta TIA PORTAL.
• Realizar las distintas parametrizaciones y
programaciones necesarias en el entorno de
programación de Labview; así como, la conexión
o comunicación entre los distintos programas
utilizados.
PLC: Siemens S7 1200
PORTAL TIA V11
LabView 2012
Tarjeta Adquisición
Servidor OPC
El artículo está organizado de la manera siguiente
Aquí se muestra una breve introducción y objetivos a
desarrollar. En la segunda sección se presentan los
distintos elementos del sistema de control utilizados,
En la siguiente sección se presenta el diseño de las
placas utilizadas especialmente en la aplicación,
Placa
Figura 2. Elementos utilizados.
2.1- TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Llamaremos sistema de adquisición de datos al
hardware que permite capturar y convertir muestras
291
de las señales medidas para ser tratadas por un
procesador digital
elementos como autómatas, ordenadores industriales,
robots, etc... En este tipo de sistemas, el operario
podrá supervisar en tiempo real el control de la planta
detectando las alarmas a través del panel, el cual,
podrá determinar causas del problema y poder así
tratar de solucionarlos en tiempo real.
Los elementos que forman la cadena de adquisición
de datos de una señal son:
• Amplificador de ganancia programable: su misión
es adecuar el rango de variación de la señal
analógica al margen dinámico del convertidor.
• Circuito de muestreo y retención: su misión es
mantener constante el valor adquirido durante el
tiempo de conversión.
• Convertidor A/D: su misión es convertir la
muestra analógica a formato digital.
• Interface con el procesador digital: su misión es
servir de puente entre el convertidor A/D y el
procesador.
• Un decodificador de direcciones
• Buffer triestado en la salida
Un sistema SCADA es una aplicación de software
especialmente diseñada para funcionar sobre
ordenadores en el control de producción que
proporciona comunicación entre los distintos
dispositivos de campo, llamados también RTU
(Remote Terminal Units o Unidades Remotas),
donde se pueden encontrar elementos tales como
controladores autónomos o autómatas programables,
y un centro de control o Unidad Central
(MTU,Master Terminal Unit), donde se controla el
proceso de forma automática desde la pantalla de uno
o varios ordenadores.
Entre los parámetros a elegir en una adquisición de
datos es primordial el número de bits del sistema de
adquisición de estos, de él dependerá una buena o
mala resolución de los parámetros a medir. La
“resolución” de un dispositivo es el mínimo
incremento de la entrada que ofrece un cambio
medible en la salida. Se suele expresar como un valor
en tanto por ciento sobre todo a fondo de escala.
Cuando el incremento de la entrada se produce a
partir de cero, se habla de “umbral”. Sin embargo, en
tarjetas de adquisición de datos la resolución suele
expresarse como el número de bits del conversor
A/D. Como vamos a tener datos de 12 bits de
resolución para la configuración diferencial, por ello,
se podría considerar que este conversor A/D podría
representar 4096 combinaciones binarias. Sin
embargo, para la configuración en modo unipolar la
tarjeta emplea 11 bits de resolución con lo que podría
representar 2048 combinaciones binarias. Con estos
datos obtenemos el error teórico de la tarjeta:
Un sistema SCADA está divido en dos grandes
bloques:
• Captadores de datos: recopilan los datos de los
elementos de control del sistema ( por ejemplo,
autómatas, reguladores, registradores ) y los
procesan para su utilización. Son los servidores
del sistema.
• Utilizadores de datos: los que utilizan la
información recogida por los anteriores, como
pueden ser las herramientas de análisis de datos o
los operadores del sistema. Son los clientes.
La Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit)
centraliza el mando del sistema, en él se realiza
principalmente la tarea de recopilación y archivado
de datos. Encargándose de gestionar las
comunicaciones, recopilar los datos de todas las
estaciones remotas (RTU), envío de información,
comunicación con los operadores.
La Unidad Remota (RTU, Remote Terminal Unit) es
aquel conjunto de elementos dedicados a labores de
control y/o supervisión de un sistema, alejados del
centro del control, comunicados con éste mediante
algún canal de comunicación. Las unidades remotas
se encargaban en un principio de recopilar los datos
de los elementos de campo (Autómatas reguladores)
y transmitidos hacia la Unidad Central, a la vez que
enviar los comandos de control a éstos. Hoy día, una
estación remota no es necesariamente un autómata
con capacidades de comunicación. Se puede tratar de
un sistema que forme parte de otro sistema de control
donde a su vez controla otro sistema.
Para esta aplicación los parámetros medidos serán la
temperatura y humedad. El acondicionamiento de los
parámetros a medir determinará una buena medida.
El sistema implementado es analógico con
componentes ‘trough hole device’ (THD), pudiendo
este ser sustituido directamente en caso de averías.
El equipo de adquisición de datos utilizado y elegido
para la aplicación ha sido la DAQ USB 6008.
2.2- CONCEPTO DE SCADA
En éstas últimas décadas se han desarrollado sistemas
denominados SCADA, interactúan directamente con
el operario a través de una pantalla de ordenador,
capaces de controlar distintos hardware de control
como los PLC. Actualmente el control automático de
cualquier sistema de producción, supervisión o
fabricación lleva un sistema SCADA. Utilizándose
Los objetivos para que la instalación de un
sistema SCADA sea óptima, entre otros son:
• Funcionalidad
completa
de
manejo
y
visualización en el sistema operativo, sobre
cualquier PC estándar.
292
• Permitir combinaciones con aplicaciones estándar
y de usuario, que permitan a los integradores
crear soluciones de mando y supervisión (Active
X, OPC, OLE-DB, VB o C,…).
• Permitir la integración con las herramientas
ofimáticas y de producción.
• Que sea fácilmente configurable y escalable, debe
ser capaz de crecer o adaptarse según las
necesidades cambiantes.
• Comunicaciones
flexibles
para
poder
comunicarse con total facilidad y de forma
transparente al usuario con el equipo de planta y
con el resto de la empresa.
pueden conseguir los datos en bruto de los
dispositivos físicos en un sistema SCADA o DCS, o
desde el sistema SCADA o DCS en la aplicación. La
arquitectura y el diseño hacen que sea posible
construir un servidor OPC que permite que una
aplicación cliente pueda acceder a los datos de
muchos servidores OPC proporcionados por
diferentes proveedores de OPC que se ejecutan en los
diferentes nodos a través de un único objeto.
Figura 4: Funcionamiento del OPC
Un servidor OPC se compone de varios elementos,
entre ellos: el servidor, el grupo, y el item. El objeto
o item del servidor OPC mantiene información sobre
el servidor y sirve como un contenedor de grupos de
objetos OPC. El grupo de objetos OPC mantiene
información sobre si mismo y proporciona el
mecanismo para contener y organizar lógicamente
los elementos OPC
Figura 3. Ejemplo aplicaciones de sistemas OPC
2.3- EL OPC
Para poder interactuar entre el PLC y el software de
control, normalmente es necesario proporcionar un
software “intermedio”, el cual hará de interlocutor
entre las distintas variables utilizadas por parte del
PLC. En nuestro caso el elegido ha sido el OPC
Server de Matrikon.
Los grupos OPC proporcionan una forma para que
los clientes organicen los datos. Por ejemplo, el
grupo podría representar los elementos de una
pantalla de operador en particular o un informe. Los
datos se pueden leer y escribir. Los items OPC
representan conexiones a fuentes de datos en el
servidor. Un item OPC, desde la perspectiva de
interfaz personalizada, no es accesible como un
objeto por un cliente OPC.
Este tipo de software llamado OPC (OLE for Process
Control) es una aplicación de software (driver) que
cumple con una o más especificaciones definidas por
la OPC Foundation. El Servidor OPC hace de
interfaz comunicando por un lado con una o más
fuentes de datos utilizando sus protocolo nativos
(típicamente PLCs, DCSs, básculas, Modulos I/O,
controladores, etc.) y por el otro lado con Clientes
OPC (típicamente SCADAs, HMIs, generadores de
informes, generadores de gráficos, aplicaciones de
cálculos, etc.). En una arquitectura Cliente OPC/
Servidor OPC, el Servidor OPC es el esclavo
mientras que el Cliente OPC es el maestro. Las
comunicaciones entre el Cliente OPC y el Servidor
OPC son bidireccionales, lo que significa que los
Clientes pueden leer y escribir en los dispositivos a
través del Servidor OPC.
2.4- AUTOMATA S7-1200
El PLC utilizado es el SIEMENS S7-1200 con la
CPU 1211 C, aunque tiene dos entradas analógicas
estas son de 10 bits (perdiendo resolución en la
medida), siendo esta la más compacta de su gama.
Ofrece la flexibilidad y potencia necesarias para
controlar una gran variedad de dispositivos para las
distintas necesidades de automatización.
Gracias a su diseño compacto, configuración flexible
y amplio juego de instrucciones, el S7-1200 es
idóneo para controlar una gran variedad de
aplicaciones. La CPU incorpora un microprocesador,
una fuente de alimentación integrada, circuitos de
entrada y salida, PROFINET integrado, E/S de
control de movimiento de alta velocidad y entradas
A pesar de que OPC está diseñado principalmente
para acceder a los datos de un servidor de red, los
interfaces OPC pueden utilizarse en muchos lugares
dentro de una aplicación. En el nivel más bajo que
293
• Reduce los efectos parásitos inductivos o
capacitivos del cableado.
• Permite una sustitución rápida de componentes.
analógicas incorporadas, todo ello en una carcasa
compacta, conformando así un potente controlador.
Una vez cargado el programa en la CPU, ésta
contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar
los dispositivos de la aplicación. La CPU vigila las
entradas y cambia el estado de las salidas según la
lógica del programa de usuario, que puede incluir
lógica booleana, instrucciones de contaje y
temporización, funciones matemáticas complejas, así
como comunicación con otros dispositivos
inteligentes.
El diseño del circuito impreso consiste en
transformar el esquema eléctrico del circuito teórico
en un plano real que incluya la colocación y posición
de los componentes, el trazado de todas las pistas de
conexión eléctrica con sus puntos de contacto e
interconexión, las entradas y salidas del circuito, etc.
Debido a que los circuitos que he diseñado no
requieren grandes prestaciones y además es
meramente un prototipo, he escogido baquelita.
2.5- ARQUITECTURA EMPLEADA
La arquitectura de control desde el punto de vista de
mi aplicación, se trata de una interconexión de
distintos elementos empleados para llevar a cabo el
control del sistema. Es de tipo “heterogénea” con
morfología “descentralizada”.
• Heterogénea: Emplea equipos de distinto tipo e
incluso de distinto fabricante. Su principal
desventaja es la dificultad de interconexión, su
ventaja es la libertad de no estar atado o ceñido a
un sólo fabricante.
• Descentralizada: en caso de que las señales no
estén próximas al equipo de control (ejemplo una
vivienda con varios pisos o líneas de producción)
algunos fabricantes ofrecen módulos E/S sin que
tengan porque estar físicamente unidos al PLC,
sino que es posible alargar el bus del PLC unos
cuantos metros.
Para obtener la anchura de las pistas se ha utilizado la
aplicación “Pcb Calculator” que proporciona el
propio KICAD. Esta pequeña aplicación aplica la
norma internacional para el cálculo de pistas “IPC
2221”.
3.1- EQUIPOS DISEÑADOS
Entre los equipos que ha sido necesario diseñar nos
encontramos con el sistema de sensorización de
temperatura y humedad, el circuito de luminosidad,
una fuente de alimentación, y el control PWM [XX]
El sistema de sensorización de temperatura y
humedad, está constituido por el acondicionador de
la señal de temperatura, adquirida por un termistor
NTC y el HIH 4000 que mide la humedad. El rango
para el que está calculado el acondicionador de
temperatura es de [-10,50]ºC y el sensor de humedad
mide para una humedad entre [0,100]HR, dando una
tensión variable de [1,4]V. Este es alimentado por
una tensión de 5 V,
Una vez escogido el sensor tendremos que
linealizarlo en función de la temperatura mediante
una gráfica genérica, posteriormente después de
diseñar el circuito linealizador (entorno a un punto de
funcionamiento) calcularemos un 'sistema de
amplificación' que estará ajustado a la señal de
entrada del DAQ 6008.
Figura 5: Red formada por los equipos, “punto a punto”
En este trabajo se ha utilizado una topología de red
“punto a punto”, utilizando una red LAN.
3
DISEÑO DE LAS PLACAS.
Las placas han sido diseñadas por nosotros mismos
con el software gratuito KIDCA [XXX], obteniendo
por tanto las siguientes ventajas:
• Permiten la producción automática.
• Reduce la mano de obra y por tanto el coste.
• Permite un montaje más compacto, reduciendo
considerablemente el espacio y el peso.
• Su exacta reproductibilidad evita errores de
cableado.
Figura 6: LM 555 conectado como ASTABLE
294
El circuito de luminosidad será el que controle la
luminosidad de la bombilla, este lleva también una
fuente de alimentación en la propia placa, ya que la
requieren los circuitos asociados. Está basado en dos
elementos, el LM 555 y el mosfet de potencia IRF
540. Surgió de la necesidad de controlar una
bombilla halógena con una tensión de 0V a 5 V,
procedente de la tarjeta de adquisición de datos,
aunque al final por precaución es de 0V a 4V.
Aprovechando un material sobrante de un
laboratorio, en que se disponía de un transformador,
unos condensadores, un puente y diversos materiales,
entre ellos el LM555 y la bombilla de 200W
halógena que trabaja con 12V en alterna, por lo que
la intensidad máxima que consume es 1.66A. Para
esta intensidad necesitamos entre otros dispositivos
el transformador que lo suministre, como es que
tenemos es de 3 A, lo suministra de sobra incluso
podríamos llegar a controlar dos lámparas en paralelo
que realizar programaciones parciales de los distintos
equipos, así como la parametrización de todas las
comunicaciones. A continuación pasamos a realizar
un breve repaso por cada una de ellas.
5.1- PROGRAMACIÓN AUTÓMATA, SCADA,
OPC
Para la programación de la aplicación se ha utilizado
el programa de Siemens TIA PORTAL V11.0. Éste
se utiliza para introducir un programa simple al
autómata, aunque es simplemente activar la variable
interna del autómata, también podríamos haber
realizado un programa más complejo y con ello
sacarle más partido a la programación y al autómata.
Este circuito se fundamenta en el LM 555 y está
compuesto por una serie de bloques internos, entre
los que constan, dos comparadores de tensión, un
flip-flop RS, tres resistencias de 5KΩ conectadas en
serie y un transistor entre otros. Puede configurarse
de dos maneras, como monoestable (la frecuencia de
salida es contante) o como 'astable' (la frecuencia de
salida podrá variarse). Este es nuestro caso ya que,
según la relación cíclica haremos variar el valor
eficaz de la puerta del mosfet.
Figura 7: Programa en contactos
Figura 8: Enlace de Tags
Figura 7. Circuito de control, bombilla y fuente.
El método escogido para relacionar el Labview y el
autómata, como he comentado con anterioridad es
mediante el OPC SERVER de MATRIKON. En el
entorno gráfico se puede observar la configuración
del OPC, en el que deberemos configurar con
anterioridad el canal, slot, el tipo de conexión o
protocolo de comunicación, además de introducir
la IP del autómata y el puerto. Con todo ello
quedará bien configurada la conexión. También se
deben relacionar los ‘Tags’ o ‘Aliasis’, que serán
las variables del autómata. Para la programación
del SCADA se ha utilizado el software Labview tal y
como se muestra en la figura 9 con diversas
funciones propias para la aplicación:
La fuente de alimentación dual de [-15,+15] V, que
alimenta al sistema de sensorización, ya que, el
amplificador de instrumentación es alimentado con
dicha tensión. La carga de la fuente de alimentación
no tendrá un consumo elevado por ello nos valdrá
cualquier transformador comercial. Escogeremos un
transformador de 220/24, dual '24+24' para así
hacerla simétrica. Con un puente de diodos
comercial.
5
PROGRAMACIÓN
APLICACIÓN
DE
LA
Para lograr la programación completa se han tenido
295
que refleja el programa explicado con anterioridad, el
día y la hora de dicha adquisición además de las
indicaciones de la activación o desactivación de las
variables internas del autómata.
Existe también una función que muestra la gestión y
control de la temperatura del lugar, si esta fuese
mayor que la temperatura de control, se activará la
constante “True” que dará el valor a la variable local
que activa la variable interna del autómata. Por
contra, si esta es menor que la temperatura de
control, la constante “False” desactivará la variable
interna del autómata.
Figura 9: Sensores de Temperatura y Humedad
5.2- CONTROL DE LA CLIMATIZACIÓN
Todas las imágenes del SCADA se deben realizar en
lo que Labview denomina ‘Block Diagram’, es la
programación de la aplicación.
Figura 11: Indicadores de Humedad y Temperatura
En el panel también observamos el indicador de
temperatura, tanto gráfico como digital además de la
propia consigna o variable de control. A mayores esta
imagen muestra en donde guardaremos los datos
adquiridos, el dial de tensión de control con el que
variamos la luminosidad de la lámpara de manera
manual (‘Elección=Manual’), si ‘Elección’ estuviese
en otra selección esta podría ver que estaría en
función de un porcentaje, 25%, 50%, 75% o Máximo
entre otras (indican la variación del consumo de la
bombilla) y por último ‘Tipo de gráfica a visualizar’,
desplegando el menú obtendremos qué gráfica
visualizará la aplicación, teniendo un control
absoluto sobre la entrada a visualizar.
Figura 10: Gestión Programa
En la figura 8, se muestra el programa que gestiona el
control de la humedad del habitáculo. Utiliza una
estructura “Case”, cuando la humedad del lugar a
medir supera la humedad de control, se activará un
valor “True”, que activará la variable interna del
autómata activando así el circuito correspondiente
para su control. Por contra, cuando esta humedad a
medir es menor que la humedad de control, se
activará un “False” a su control, y mediante el uso de
variables locales será activada la variable booleana,
desactivando la acción del autómata.
Gracias al software de control, se hace fácil
implementar una página web a través de distintas
funciones utilizadas para ello, por eso deberemos
indicar también porque puerto se va a conectar la
aplicación.
Otro elemento que también debemos tener en cuenta
en el programa de desarrollo Labview, es el ‘Front
Panel’. En él, visualizaremos la aplicación y cómo el
usuario la gestionará, de modo que esta debe ser lo
más intuitiva posible para el mismo.
Se utiliza como servidor el propio ordenador de la
aplicación, siendo la dirección propia del equipo la
utilizada para ‘colgar’ la página implementada por
Labview para la conexión en ‘red local’, sin
En la figura 11 se refleja el indicador de humedad, la
variable de consigna o de control, el indicador
gráfico de dicha humedad en el habitáculo que es lo
296
embargo, para ver la aplicación por Internet y poderla
controlar deberemos tener en consideración lo
siguiente (http://[IP dinámica pública ]: 9080/
proyecto_i.html):
• Tener instalado el “Run Time Engine”, tanto en el
equipo local como remoto. Este es proporcionado
por National Instruments de manera gratuita.
• La aplicación sólo podrá ser controlada por un
solo administrador.
utilización.
En cuanto a las líneas futuras de trabajo, que ya están
fijadas, y en algunos casos se están realizando
avances interesantes son:
1) Tal vez, un uso muy interesante sería la
implementación de una programación en el PLC
de cualquier tipo de automatización con lo que la
aplicación sería un SCADA a gran escala.
2) La aplicación de utilizar distintas aplicaciones de
compartir datos en red con otros ordenadores
tanto de dentro de la misma red como de otra.
3) Al mismo tiempo, sería interesante realizar una
conexión sin uso del OPC, así evitarías el estar
anclado a este tipo de driver y ninguna marca, es
decir, desarrollar una conexión desde Labview
directa al PLC.
Referencias
[1] Coughlin, R., and F. Driscoll “Amplificadores
operacionales y circuitos integrados lineales”;
Ed. Prentice Hall, ISBN: 968-880-284-0 (1993)
Figura 10: Pagina Web
6
CONCLUSIONES
FUTURAS.
Y
[2] Lájara Vizcaíno, J. R. and J. Pellegrí Sebastiá
“Labview: Entorno gráfico de programación.”
2ª Edición Editorial Marcombo ISBN: 9788426716965 (2011)
LINEAS
En cuanto a las conclusiones que podemos extraer
del presente trabajo y teniendo que ha sido un trabajo
multidisciplinar tenemos:
1) Se ha realizado un estudio pormenorizado de los
todos los elementos necesarios para el desarrollo
de la aplicación tanto a nivel de hardware, de
software como de comunicaciones.
2) Se han acondicionado y parametrizado distintas
magnitudes físicas, como son la temperatura y
humedad. Con circuitos de acondicionamiento se
puede trasladar magnitudes físicas a variables
como tensión o intensidad midiéndolas a través
de tarjetas de adquisición de datos.
3) Se han diseñado, con su correspondiente
linealización, circuitos con KICAD. Es un
software gratuito, pero bastante potente.
4) Se ha manejado el TIA PORTAL, el Labview y
del OPC MATRIKON. Estas herramientas están
en continuo desarrollo y creo que es conveniente
tenerlas presentes para cualquier aplicación
industrial tales como los sistemas SCADA.
5) Se ha controlado y visualizado mediante una
web, el control de la aplicación por internet y red
local. Con la herramienta para ello,
proporcionada desde Labview, no hace falta
instalar un servidor como podría ser un servidor
como Apache.
6) Se ha realizado la documentación necesaria para
otros usuarios. Al realizar la guía de usuario, se
debe proponer una mejor compresión cara a su
[3] Marston, R., “Newnes Electronics Circuits
Pocket
Book”
2ª
Edición;
Editorial
Butterworth-Heinemann,
ISBN:
9780750630183. (2000)
[4] Ogata, K., (2003) “Ingeniería de Control
Moderna”, 4ª Edición. Ed. Prentice Hall, Upper
Saddle River, ISBN: 84-205-3678-4
[5] Pallás Areny, R. “Sensores y acondicionadores
de señal”. 4ª Edición, Editorial Marcombo
ISBN: 978-8426713445 (2005)
[6] SIMATIC
S7-1200
Documentation.
s71200_System_Manual_es-ES.pdf
[7] http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/kicad/
[8] http://www.buenastareas.com/ensayos/TutorialSensor-De-Humedad/2701366.html
[9] http://www.matrikonopc.es/opcservidor/index.aspx
[10] http://www.ni.com/labview
[11] http://www.ni.com/support/esa/
[12] http://www.ni.com/white-paper/7906/es;
como el /5407/es, el /6417/en y el /4791/en
297
así
SISTEMAS DE CONTROL POR COMPUTADOR
UNIFICACIÓN DE CRITERIOS
José Luis Casteleiro-Roca
Dpto. de Ingeniería Industrial, Universidad de La Coruña
[email protected]
José Luis Calvo-Rolle
[email protected]
Ramón Ferreiro García
[email protected]
mediante sistemas de microprocesadores y
microcontroladores, diseñados ex profeso para el
sistema a controlar. Éstos, en ciertas aplicaciones
industriales, están dejando (o han dejado) paso a los
autómatas programables (PLC), los cuales tienen una
versatilidad y compatibilidad mucho mayor, además
de ser más fáciles de programar y no tener que ser
diseñados para cada sistema.
Resumen
A la hora de estudiar los sistemas de control, es
frecuente iniciar el proceso con sistemas continuos;
más extendidos y sencillos de comprender para los
estudiantes. Al abordar un sistema discreto, la mayor
parte de las veces el proceso práctico es discretizar
un sistema continuo. En ese proceso es frecuente que
los estudiantes se vean “perdidos” al no comprender
de antemano donde está la separación entre el
sistema discreto y el continuo.
En las aulas a menudo se discretiza toda una planta
teórica, y se implementa un control discreto de la
misma. Sin embargo, cuando este mismo proceso se
realiza de manera práctica, hay que tener bien
definidas las diferentes partes del sistema para
comprender “donde” empieza el sistema continuo, y
“donde” el discreto.
En este trabajo se presenta un esquema para el
control por computador. Se pretende unificar
criterios y explicar, mediante ejemplos, las funciones
concretas de cada parte del sistema de control. Las
explicaciones estarán basadas en las plantas
disponibles en el Laboratorio de Automática de la
Escuela Universitaria Politécnica de Ferrol, y en los
sistemas de control implementados en ellas.
Los PLCs, pese a ser unos sistemas más cercanos que
los sistemas de microprocesador, siguen contando
con el gran inconveniente de no tener un poder
computacional aceptable. Es por este motivo por el
que se está progresando hacia el control por
computador.
El control por computador sigue cobrando gran
importancia frente a los autómatas, debido a razones
como el gran y constante abaratamiento que han
sufrido los ordenadores en los últimos años, poseer
un poder computacional muy elevado, así como una
gran variedad de lenguajes de programación. Es
necesario el uso de Tarjetas de Adquisición de Datos
(DAQ), como interfaz de entrada/salida, ya sean
analógicas o digitales.
Centrándonos en los lenguajes de programación,
existen una serie de lenguajes y entornos de
programación como podrían ser LabView® o
Simulink® que son de una extrema sencillez en
programación y no necesitan el uso de código
propiamente dicho para la implementación de
controladores. Estos lenguajes presentan un claro
inconveniente, y es que tienen una deficiencia en
cuanto a funciones y posibilidades, pudiendo llegar a
resultar más difícil la programación mediante estos
entornos que usando otros lenguajes como pudiera
hacerse en MatLab®.
Palabras Clave: Sistemas Lineales, Sistemas
Discretos, Control por Computador, Prácticas de
Laboratorio.
1
INTRODUCCIÓN
Los métodos de control de sistemas han ido variando
a lo largo del tiempo debido, entre otros, al
abaratamiento de los componentes electrónicos,
especialmente en el caso de los componentes
digitales. En un inicio el control digital (obviando ya
los métodos de control analógicos) se realizaba
MatLab® posee una clara ventaja sobre el resto, se
trata de un lenguaje muy potente y con una serie de
298

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

Transcripción

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