II. MARCO TEÓRICO 2.1. La domótica
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II. MARCO TEÓRICO
2.1. La domótica
El origen de las casas inteligentes proviene de la demanda de los edificios
inteligentes, inicia en la década de los ochenta con la euforia del mercado que deseaba
integrar a los edificios nuevos sistemas de control, computadoras y comunicaciones.
En la década de los noventa se consolida el desarrollo de edificios automatizados,
aprovecha espacios tanto verticales como horizontales, en donde también es
primordial el confort y la tecnología amigable al usuario.
Actualmente los edificios son diseñados y construidos con propósitos específicos,
el diseño de algunos está dirigido para un mercado especial, en su mayoría, los
dispositivos de control ahora están al alcance económico tanto de empresas y
edificios más pequeños, esto ha permitido a un nuevo término nacido en Francia
llamado Domótica, que proviene de domus, en latín casa y tica de automática, que
hace referencia a la aplicación del edificio inteligente en la casa habitación [6].
2.2. Automatización con PLC
La automatización ha dado un gran avance con la implementación de
controladores lógicos programables (PLC), que a diferencia de los módulos lógicos,
estos tienen mayor capacidad, haciéndolos más robustos y adecuados para uso
industrial. Anteriormente se automatizaba con sistemas basados en relevadores,
ocupando espacios enormes, además de presentar otras dificultades, estos sistemas
tenían un tiempo de vida limitado y se necesitaba un sistema de mantenimiento muy
estricto. El alambrado de muchos relés en un sistema muy grande era muy
complicado, si había una falla, la detección del error era muy tediosa y lenta. Este
nuevo controlador (el PLC) tenía que ser fácilmente programable, su vida útil tenía
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que ser larga y ser resistente a ambientes difíciles. Esto se logró con técnicas de
programación conocidas y reemplazando los relés por elementos de estado sólido [8].
2.3. Equipo utilizado
Para la realización de este proyecto se recurrió al uso de un módulo lógico
programable, elementos mecánicos como sensores de final de carrera, pulsadores e
incluso un módulo de expansión ya que se requieren más entradas de las que ofrece
el módulo utilizado, dichos elementos serán detallados a continuación, además del
tipo de comunicación que se utilizó para interactuar entre el computador y el módulo
lógico.
2.3.1. Módulo lógico
Los módulos lógicos son controladores programables que permiten que máquinas
realicen procesos sin la necesidad de intervención humana. Por tanto, los módulos
lógicos son controladores inteligentes. El uso de tales controladores se encuentra
sobre todo en la industria, donde grandes y complejas instalaciones trabajan con
muchos procesos, pero gracias a los módulos lógicos modernos y económicos es
posible hoy en día usar estos controladores en procesos de menor envergadura o
incluso en el ámbito privado [9], además de que sus características le permiten resistir
el ambiente hostil y seguir ofreciendo una vida de uso larga y funcional, abarcando
un espacio pequeño comparado con otras opciones de automatización para el
proyecto.
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2.3.2. LOGO! SIPLUS de Siemens
Sin duda alguna este módulo lógico representa la parte central del proyecto ya que
es el que dirige y guarda toda la rutina creada. LOGO! es el módulo lógico universal
de Siemens, LOGO! Y lleva integrados:
Control
Unidad de mando y visualización con retroiluminación
Fuente de alimentación
Interfaz para módulos de ampliación
Interfaz para módulo de programación y cable para PC
Funciones básicas habituales pre programadas, p.ej. para conexión retardada,
desconexión retardada, relés de corriente, e interruptor de software
Temporizador
Marcas digitales y analógicas
Entradas y salidas en función del modelo [10].
LOGO! tiene un tamaño muy compacto, y características que lo diferencian de
otros módulos lógico, si se habla de la versión SIPLUS; cuenta con una pantalla que
permite visualizar el estado de la programación, además de contar con un lector de
tarjeta micro SD permitiendo almacenar la información de forma segura si llegara a
ocurrir algún imprevisto o problema con el equipo físico, se puede ver su estructura
física en la siguiente imagen, donde aparecen dos versiones, la del lado izquierdo la
versión con pantalla y el de la derecha sin pantalla, siendo una versión más simple.
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Figura 2.1. Estructura exterior de LOGO! SIPLUS
En la tabla 2.1 se muestran las especificaciones técnicas para el módulo lógico
LOGO! SIPLUS.
Tabla 1.1. Especificaciones técnicas de LOGO! SIPLUS
Rango de temperatura ambiente -40/-25 ... +70 °C
Revestimiento de conformación
Revestimiento de las
tarjetas de circuitos
impresos y de los
componentes electrónicos
Datos técnicos
Los datos técnicos del
producto estándar se
aplican excepto por las
condiciones ambientales.
Condiciones del ambiente
Con referencia a la temperatura ambiente, presión de aire y altitud
Tmin ... Tmax a 1080 hPa ... 795
hPa (-1000 m ... +2000 m) //
Tmin ... (Tmax - 10K) a 795 hPa
... 658 hPa (+2000 m ... +3500
m) //
Tmin ... (Tmax - 20K) at 658
hPa ... 540 hPa (+3500 m ...
+5000 m)
Al arranque en frío, min. 0° C
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Tabla 2.1 (Continuación). Especificaciones técnicas de LOGO! SIPLUS
Humedad relativa
Con condensación, máx.
100%; HR incl. Humedecida
/ helada (ninguna comisión
en estado de humedecido)
A sustancias biológicamente activas / conformidad con EN 60721-3-3
Sí; Moho de clase 3B2 y
esporas de hongos (excepto
fauna); Las tapas de
enchufe suministradas
deben permanecer en su
lugar en las interfaces no
utilizadas durante el
funcionamiento.
A sustancias químicamente activas / conformidad con EN 60721-3-
3
Sí; Clase 3C4 (HR <75%)
incl. Spray salino de
acuerdo con EN 60068-2-52
(gravedad 3); Las tapas de
enchufe suministradas
deben permanecer en su
lugar en las interfaces no
utilizadas durante el
funcionamiento.
A sustancias mecánicamente activas, cumplimiento de EN 60721-3-3
Sí; Clase 3S4 incl. Arena,
polvo; Las tapas de enchufe
suministradas deben
permanecer en su lugar en
las interfaces no utilizadas
durante el funcionamiento.
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2.3.3. LOGO! Soft Comfort 8.0
LOGO! Soft Comfort es el software que se utilizó para programar la rutina del
proyecto APLICACIÓN DEL MÓDULO LÓGICO DE SIEMENS LOGO! SIPLUS
COMO ALTERNATIVA DOMÓTICA EN CONDOMINIO “CASA AMANECER”,
éste programa representa una configuración sensacionalmente fácil y rápida, esto
permite la creación de programas de usuario mediante la selección de las respectivas
funciones y su conexión a través de arrastrar y soltar. Esto se aplica al diagrama de
bloques de función y diagrama de escalera [11].
Figura 2.2. LOGO! Soft Comfort 8 de Siemens
2.3.4. Comunicación vía Ethernet
Ethernet/IP es un protocolo de red en niveles para aplicaciones de automatización
industrial. Basado en los protocolos estándar TCP/IP, utiliza los ya bastante conocidos
hardware y software Ethernet para establecer un nivel de protocolo para configurar,
acceder y controlar dispositivos de automatización industrial. Ethernet/IP clasifica los
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nodos de acuerdo a los tipos de dispositivos preestablecidos, con sus actuaciones
específicas, Ethernet/IP ofrece un sistema integrado completo, enterizo, desde la
planta industrial hasta la red central de la empresa [12]. En la siguiente imagen se
muestra un ejemplo de conector Ethernet, con el que se logró comunicar el
computador con el módulo lógico.
Figura 2.3. Conector Ethernet
2.3.5. Oracle VIM VirtualBox
Se hizo uso de una máquina virtual ya que de este modo se pueden correr dos
sistemas operativos en un solo computador, además de que el software y archivos
para la elaboración del proyecto requieren un sistema operativo obsoleto, el cual se
puede visualizar y trabajar en el de forma sencilla dentro de la máquina virtual.
VirtualBox es una aplicación de virtualización multiplataforma. ¿Qué significa
eso? En primer lugar, se instala en los equipos existentes de Intel o AMD, ya sea que
ejecuten sistemas operativos Windows, Mac, Linux o Solaris. En segundo lugar,
amplía las capacidades de su equipo existente para que pueda ejecutar varios
sistemas operativos (dentro de múltiples máquinas virtuales) al mismo tiempo. Así,
por ejemplo, puede ejecutar Windows y Linux en su Mac, ejecutar Windows Server
2008 en su servidor Linux, ejecutar Linux en su PC con Windows, etc., junto con sus
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aplicaciones existentes. Puede instalar y ejecutar tantas máquinas virtuales como
desee - los únicos límites prácticos son el espacio en disco y la memoria.
VirtualBox es engañosamente simple pero también muy potente. Se puede ejecutar
en todas partes desde pequeños sistemas integrados o máquinas de clase de escritorio
hasta llegar a implementaciones de centros de datos e incluso entornos de nube [13].
Figura 2.4. Oracle VM VirtualBox
2.3.6. Sensores de final de carrera
Estos sensores sirven, dentro del proyecto APLICACIÓN DEL MÓDULO LÓGICO
DE SIEMENS LOGO! SIPLUS COMO ALTERNATIVA DOMÓTICA EN
CONDOMINIO “CASA AMANECER” para indicar la posición del carro cada vez
que llega un nivel, teniendo otros dos como sistema de seguridad por si llega a
ocurrir algún imprevisto, estos actúan para asegurar la integridad al pasajero y se
detenga el recorrido del carro.
Los sensores de final de carrera son dispositivos electromecánicos que constan de
un accionador vinculado mecánicamente a un conjunto de contactos. Cuando un
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objeto entra en contacto con el accionador, el dispositivo opera los contactos para
cerrar o abrir una conexión eléctrica [14]. Estos sensores son dispositivos importantes
para el proyecto ya que además de tomarse en cuenta en la programación de la rutina
representan un sistema de seguridad para el usuario; lo que se mencionó
anteriormente.
Figura 2.5. Sensor de final de carrera
Cuando el carro viaje a los extremos no debe pasar de ellos y si esto llegase a
ocurrir entonces actúan los sensores de emergencia colocados en cada nivel de los
extremos, nombrados como sensor de nivel +3 y sensor de nivel -1, indicando que han
rebasado el límite, cuando éstos son activados se des energiza todo el sistema y el
carro se detiene, para movilizar el carro el usuario debe llamarlo desde cualquier
nivel y éste seguirá la rutina.
2.3.7. Módulo de expansión para LOGO!
Debido a que el proyecto APLICACIÓN DEL MÓDULO LÓGICO DE SIEMENS
LOGO! SIPLUS COMO ALTERNATIVA DOMÓTICA EN CONDOMINIO “CASA
AMANECER” requiere más de las entradas que ofrece el módulo lógico LOGO!
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SIPLUS, se decidió acoplar un módulo de expansión para tener las entradas
necesarias y programar la rutina.
Figura 2.6. Módulo de expansión
En la figura anterior se muestra la apariencia del módulo de expansión, para el
caso de este proyecto, se utilizó el modelo 6ED1055-1MB00-0BA2, de la tabla que ese
muestra a continuación es el de la columna izquierda.
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Tabla 2.2. Módulos de expansión para LOGO!
Digital expansión modules LOGO! 8 LOGO! 6, 7
Status actual LOGO! 6 phase-out
LOGO! 7 spare part
DM8 12/24R
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Digital inputs 4 4
Input / Supply voltage 12...24 V DC 12...24 V DC
Digital outputs 4; relays 4; relays
Continuous current 5 A with resistive load;
3 A with inductive load
5 A with resistive load;
3 A with inductive load
Article No. 6ED1055-1MB00-0BA2 6ED1055-1MB00-0BA1
Una amplia gama de módulos de expansión permite configurar un LOGO!
configuración. El máximo depende del módulo básico utilizado, para LOGO! 8: 24
entradas digitales, 20 salidas digitales, 8 entradas analógicas y 8 salidas analógicas.
[15].
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2.3.8. Botonera para 4 pulsadores
Para hacer más sencilla la interacción con el usuario se colocó en cada nivel una
botonera con 3 pulsadores con LED indicador y un paro de emergencia, ya que a
aunque este en el nivel uno podrás visualizar donde se encuentra el carro del
funicular, sin importar el nivel en el que se encuentre, dicho indicador solo enciende
cuando el sensor del nivel está activado, en el momento en que se deje de activar el
sensor del nivel, este indicador se apagará y volverá a encender cuando llegue a
cualquier otro nivel, y esto se visualiza en cada uno de los niveles.
Figura 2.7. Botonera para cuatro pulsadores