Instrument Ac i on Virtual

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Instrumentación virtual(Aplicaciones Educativas)

José Manuel Ruiz Gutiérrez

INDICE

1.- Conceptos Generales sobre Instrumentación

2.- Areas de Aplicación de la Instrumentación Virtual

3.- Arquitectura Básica de un Sistema de Adquisición de Datos (SAD)

4.- Instrumento Virtual

5.- Lenguajes y Entornos orientados a la Instrumentación Virtual

6.- Sistemas aplicados a la industria: SCADAS

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Aplicaciones

SimulaciónSimulación MedidasMedidas

ControlSCADAControlSCADA

Análisis de DatosAnálisis de Datos

Instrumentación Virtual

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VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL

INSTRUMENTO TRADICIONAL INSTRUMENTO VIRTUAL

• Vendedor definido• Función específica con

límite de conectividad• La clave es el Hardware• Costoso• Cerrado. Escasa flexibilidad• Desarrollo Tec. Lento• Elevado costo de desarrollo

y mantenimiento

• Usuario Definido• Conectividad total a redes y perif.• El software es la clave• Económico• Abierto. Totalmente funcional• Desarrollo Tec. Rápido• Bajo costo de desarrollo y

mantenimiento

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Principales Areas de UtilizaciónInstrumentación Virtual

!?

Educativas

Industriales

Investigación

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Laboratorios VirtualesOrientados a la Educación

Facilitan el aprendizajeIncorporan Operadores tecnológicosEstán dotados de interfaces “Amigables”Permiten representaciones EspacialesSon sencillos e manejarIncorporan Toolbox muy variadasRealizan simulaciones temporales (continuas y discretas)

!? A. Educativas

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Aplicación Simulador Virtual ProtoboardA. Educativas

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La representación de los operadores técnicos de acuerdo a su aspecto y funcionalidad facilita el aprendizaje de sus funcionamiento

La disponibilidad de una caja de operadores facilita la creatividad y flexibiliza el uso de los entornos de Laboratorios Virtuales Educativos

LABORATORIOS VIRTUALES ORIENTADOS A LA EDUCACIÓN

A. Educativas

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Operadores VirtualesEléctricos

Mecánicos

Caja deHerramientas

Digitales

Actuadores

Area deSimulacióncon OperadoresEléctricos

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LEGO EngineerLEGO EngineerLEGO y LabVIEW

Para más información...

LEGO Engineer (free) http://ldaps.ivv.nasa.gov/

ROBOLAB™ http://www.pitsco.com/

Benjamin T Erwin

Tufts University

Center for Engineering Educational Outreach

A. Educativas

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Interface serie

PC

LabView

LEGO EngineerA. Educativas

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Ingeniería en el Aula de Secundaria

Constructivismo y ConstruccionismoAbstracto a ConcretoIngeniería Diseño y motivaciónIngeniería y Aprendizaje Cooperativo

Mecánica, Electricidad, Diseño y Programación de Elementos

Uso Genereal y Escalable

LEGO Engineer

A. Educativas

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Ejemplos: Paraclete Center

Sistema de Ingeniería

Proyecto: La Casa

A. Educativas

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Etapas en el desarrollo de unaaplicación

Definir el ProblemaIdentificar Objetivos y RequerimientosExplorar AlternativasFuncionalidad de los Componentes físicosConstruir y Probar el Modelo

LEGO Engineer

A. Educativas

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Adquisición de datosy Control Análisis

GráficosInterface usuarioImpresiónAlmacenamientoTransmisión

Presentación

Aplicación de Laboratorio

A. Investigación

José Manuel Ruiz Gutiérrez

A. Industriales

Transmisor

PLC

Redes de Datos

Sistemas SCADA

Instrumentación

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Control de Proceso

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Robótica

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Controlador Difuso

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Visión Artificial

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Arquitecturas Básicas de un SAD1 Sistema convencional2 Sistema DataLoger3 Sistema conectado al Bus interno del PC 4 Sistema mediante Bus dedicado5 Sistema de alta escala de compatibilidad

SCADA Industrial

1 2 3 4 5

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Unidad de Medida (Data Logger)– Opera con batería.

– Opera sin conexión al computador.– Almacena medidas en la memoria interna.

– Utiliza Teclado y Display para operar.

Analogicas

Digitales

ControlMicro-Computer

MemoriaDatos

Teclado

Conexión alComputador

Batería

Display

DATALOGERDATALOGER

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CONEXIÓN AL BUS INTERNO

CONEXIÓN AL BUS INTERNO

Analog

Digital

Control

Interface

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Ethernet TCP/IPRS-232RS-485Fieldbus

Sistema de medida mediante Bus

Sensores, Actuadores, etc..

Sensores, Actuadores, etc..

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Principales Tareas de un Sistemade Adquisición de Datos

♦ Recoger los datos que provienen de los sensores♦ Procesar los datos:

Calcular.ConvertirElaborar.

♦ Transmitir.♦ Representar gráficamente♦ Almacenar.♦ Gestionar los protocolos de lectura.

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SENSOR

SENSOR

SENSOR

Interface

Acondicionadores

Arquitectura Básica de un Sistemade Adquisición de Datos

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Hardware:Hardware:Sensores y acondicionadoresUnidad de adquisiciónRedes de comunicación

Software:Software:Drivers de comunicación.Entorno de gráfico.

Tratamiento de las señalesVisualización.

Principales Partes de un Sistemade Adquisición de Datos

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Tipos de sensoresTipos de sensores

Voltage.Luz .Microfono.Acelerómetro.Corriente.pH.Temperatura.

•Tiempo (Photo-Gate).

•Presión.

•Electro Cardio Gram.

•Distancia.

•Humedad realtiva.

•Conductividad.•Etc..

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Lenguajes y Entornos orientados a la Instrumentación Virtual

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WinFACT (Boris): Entorno de Laboratorio Virtual de Simulación

A. Educativas

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OPERADORES E INSTRUMENTOS

ASOCIADOSCableado deObjetos

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Botón Indicador

BarraGráfica

Osciloscopio

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Sliders

Indicador DigitalInstrumento de Aguja

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Dasylab:Entorno de Simulación con capacidades gráficas

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LabView es:

•Programación mediante “Flujo de Datos”

•Modularidad y Encapsulación de objetos

•Compilación y “debuger” gráficos

•Un entorno de programación Gráfica

•Una herramienta para el diseño de Instrumentos Virtuales

•Un lenguaje de alto nivel capaz de incorporar:DDEOLEActiveXDrivers para comunicarse con InstrumentosCompatible con redes y buses muy variados

•Alta conectividad con otras aplicaciones

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APLICACIONES

•Test y medidaGeneración de señalesMedida Filtrado de señalProcesamiento digital de señales DSPAjuste de señal

•Control y automatización de procesos

•Análisis y desarrollo de aplicaciones

•Operaciones con datos.Tratamiento estadísticoAlgebra linealFunciones y algoritmos de control

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Paleta de Objetos para construcción de VI

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Diagrama funcional

Pantalla de presentación

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EstructurasBooleanasNuméricasStringsArraysClustersComparación

Tiempo y DiálogoFicheros I/OComunicaciónInstrumentos I/OAdquisición DatosAnálisisAvanzadosDrivers de InstrumentosLibrerías de UsuarioAplicaciones de ControlGráficos MatemáticosInternetSonido

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Sistemas aplicados a la IndustriaSCADAS

Funciones principales de un SCADA:

Tratamiento de alarmas

Editor de scripts

Instrumentos virtuales

Animaciones

Conexión DDE

Comunicaciones mediante Redes y modems

Utilización de librerías gráficas

Conexión a autómatas

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Principales herramientas de un SCADA

Tratamientode Objetos gráficos

Dibujo deobjetos básicos

Comunicación con PLC, SAD, Buses, etc..

Realización deanimaciones

Alarmas

Comunicación

Intercambio DDE, OLE, etc..

Librerías de símbolos

Instrumentos Virtuales

Gráficos

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