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, edumoy@eis.uva.es

Francisco J. García Ruíz,, Israel Surribas Planas

EII, Ing. de Sistemas y Automática, EII, Paseo del Cauce 59, Valladolid, 47011, España, javgar@eii.uva.es, http://undetantos.webcindario.com

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. Palabras Clave: Control, Domótica, Labview, OPC, SCADA, Autómata S7-1200, Red Local, Internet. 1 INTRODUCCIÓN 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. 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

usuarios de la misma y una mejor conservación y cuidado del edificio. 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. 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. 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. Mediante un panel frontal se visualizará en tiempo real los valores de dicha estancia además de seleccionar el porcentaje de intensidad que circulará

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

290

por la lámpara. Al mismo tiempo, para valores especificados por el usuario podrán entrar en funcionamiento los circuitos conectados al autómata. 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.

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.

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,

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. 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.

PLC: Siemens S7 1200 PORTAL TIA V11

LabView 2012

Tarjeta Adquisición

Servidor OPC 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

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

291

de las señales medidas para ser tratadas por un procesador digital 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 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: 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

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. 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. 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. 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.

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

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.

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. 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. 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

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 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. 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

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

293

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. 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.

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.

• Reduce los efectos parásitos inductivos o capacitivos del cableado.

• Permite una sustitución rápida de componentes.

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. 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 6: LM 555 conectado como ASTABLE

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

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 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. Circuito de control, bombilla y fuente.

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 DE LA

APLICACIÓN Para lograr la programación completa se han tenido

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.

Figura 7: Programa en contactos

Figura 8: Enlace de Tags

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:

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

295

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 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. 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. 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

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 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. 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. 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

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

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.

Figura 10: Pagina Web

6 CONCLUSIONES Y LINEAS

FUTURAS. 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

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)

[2] Lájara Vizcaíno, J. R. and J. Pellegrí Sebastiá

“Labview: Entorno gráfico de programación.” 2ª Edición Editorial Marcombo ISBN: 978-8426716965 (2011)

[3] Marston, R., “Newnes Electronics Circuits

Pocket Book” 2ª Edición; Editorial Butterworth-Heinemann, ISBN: 978-0750630183. (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/Tutorial-

Sensor-De-Humedad/2701366.html [9] http://www.matrikonopc.es/opc-

servidor/index.aspx [10] http://www.ni.com/labview [11] http://www.ni.com/support/esa/ [12] http://www.ni.com/white-paper/7906/es; así

como el /5407/es, el /6417/en y el /4791/en

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

297

SISTEMAS DE CONTROL POR COMPUTADOR

UNIFICACIÓN DE CRITERIOS

José Luis Casteleiro-Roca

Dpto. de Ingeniería Industrial, Universidad de La Coruña

jose.luis.casteleiro@udc.es

José Luis Calvo-Rolle

Dpto. de Ingeniería Industrial, Universidad de La Coruña

jlcalvo@udc.es

Ramón Ferreiro García

Dpto. de Ingeniería Industrial, Universidad de La Coruña

ferreiro@udc.es

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.

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

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.

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®.

MatLab® posee una clara ventaja sobre el resto, se

trata de un lenguaje muy potente y con una serie de

XXXIV Jornadas de Automática. Terrassa, 4 al 6 de Septiembre de 2013

298