Upload
buithuan
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Ing. Guillermo Murcia [email protected] Ing. Jorge Strack [email protected]
La Instrumentación Tradicional: Cuando se habla de instrumentos de medida es normal pensar en una carcasa rígida en la que destaca su panel frontal, el cual contiene: Botones LED’s Perillas Visualizadores etc..
2
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Tradicional:
Ese panel frontal “oculta” los contactos de esos controles que los unen físicamente con la circuitería interna. La circuitería interna tiene circuitos integrados y otros elementos que procesan las señales de entrada en función del estado de los controles. El resultado se muestra en los indicadores del panel frontal.
3
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
Un instrumento virtual consta de una computadora o estación de trabajo, equipada con Software, Hardware (interno o externo), y drivers que en conjunto cumplen la función de un instrumento tradicional.
4
Es llamada “virtual” porque no hay existencia física de
controles o indicadores sino un programa de
computadora que los simula.
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual: Características relevantes: -Con los instrumentos virtuales los ingenieros y científicos construyen sistemas de medición y automatización que se ajustan exactamente a sus necesidades (definidos por el usuario) en lugar de estar limitados por los instrumentos tradicionales de funciones fijas (definidos por el fabricante).
-Debido a que están basados en una PC, los instrumentos virtuales aprovechan inherentemente los beneficios de la ultima tecnología de las computadoras personales.
5
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
Estructura básica de un instrumento virtual:
6
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
Estructura básica de un instrumento virtual:
7
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
8
Sensores: Los sensores son una pieza clave en cualquier sistema de medida ya que convierten fenómenos físicos como temperatura, presión, vibración, etc, a una señal eléctrica Dependiendo del tipo de sensor, su salida eléctrica puede ser un voltaje, corriente, resistencia u otro atributo eléctrico que varía con el tiempo.
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 9
Acondicionadores de señal: Los acondicionadores son los dispositivos que adaptan las señales de los sensores a los requerimientos del hardware de adquisición que será utilizado. Entre las funciones del acondicionador podemos mencionar:
• Amplificación/atenuación. • Linealización. • Aislamiento.
• Filtrado. • Brindar la excitación al sensor si este es pasivo.
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 10
Hardware de adquisición de datos: Son denominadas tarjetas de adquisición o DAQ (Data AcQuisition) Su función es: • Realizar las conversiones de las señales desde la forma analógica a la digital mediante uno o más conversores ADC. • Comunicarse con la PC mediante algún bus.
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
11
Hardware de adquisición de datos: Como características más relevantes de una tarjeta de adquisición de datos están:
Número de canales analógicos Velocidad de muestreo Resolución Rango de entrada Forma de comunicarse con la computadora
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Algunos Ejemplos:
12
Sensores: ejemplos
Deformación: • Celdas de carga
Tensión-corriente: • Transformadores de medida • Efecto hall
Temperatura: •Termocuplas •RTD •Termistores
Velocidad-posición: • Encoder
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Algunos Ejemplos
13
Para baja cantidad de canales:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Algunos Ejemplos
14
Para baja cantidad de canales:
DAQ bus USB
8 canales de entrada
analógica 2 canales de
salida analógica 16 E/S
digitales
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Algunos Ejemplos
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 15
Media o alta cantidad de canales:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
La Instrumentación Virtual:
16
Driver + Software de adquisición de datos : El Driver es el software que permite la comunicación de la PC con el hardware de adquisición. Es software de adquisición es el programa necesario para crear aplicaciones personalizadas en las cuales se muestre, analice, registre, etc, las mediciones tomadas por el hardware de adquisición.
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
17
LabVIEW Visual Basic Matlab
Algunos Ejemplos
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Utilizando LabVIEW se puede: • Adquirir datos • Realizar mediciones • Controlar procesos • Almacenar datos • Analizar mediciones • Informes (Reportes)
• Pero tambien…
– Comunicarse a un instrumento tradicional con salida a PC.
– Comunicarse con un PLC , variador de velocidad, etc… – Construir un SCADA
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Scada utilizando LabVIEW:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: • Definido por el fabricante • Funcionalidad específica
• Conectividad limitada.
20
Virtual: • Definido por el usuario. • Funcionalidad ilimitada (incorpora toda la potencialidad de una PC) • Conectividad amplia, lo que abre el juego a otros dispositivos. (Tablets, smartphones , etc)
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: • Relativo alto costo/función
21
Virtual: • Bajo costo/función porque es reutilizable. (un hardware ≠ aplicaciones)
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: • Relativo alto costo/función
22
Virtual: • Bajo costo/función porque es reutilizable. (una aplicación ≠ hardware)
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Instrumentación Virtual: Hay una nueva tendencia: Aplicaciones distribuidas • Un instrumento virtual no está limitado a estar confinado en una computadora. En realidad con el desarrollo de tecnología y de las redes de comunicación es cada vez más común usar la conectividad de los instrumentos con el fin de compartir tareas.
•Ejemplos: Monitoreo desde distintos sitios. Sistemas de adquisición y control que se programan desde LabVIEW y se ejecutan en un FPGA sin tener una PC personal conectada
23
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
Que el alumno conozca los fundamentos teóricos y prácticos de
hardware y software que conforman la instrumentación,
automatización y control virtual de procesos industriales.
Familiarizar al alumno con la programación básica y avanzada
del software para Control e Instrumentación virtual LabVIEW.
Que el alumno pueda realizar sus propias aplicaciones básicas o
avanzadas de adquisición y generación de datos o
automatización con LabVIEW usando hardware específicamente
diseñado o adaptado para este fin .
Poder realizar programaciones básicas de
microcontroladores PIC y/o Arduino.
Expectativas de logro:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
25
Hardware que utilizaremos adaptado como DAQ
PIC-18F2550 Arduino
(UNO o MEGA)
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
26
80% de asistencia a las clases teóricas-prácticas.
Proyecto Final con el desarrollo de una Aplicación en el
entorno del Programa LabVIEW.
Memoria Técnica
Archivo del desarrollo en LabVIEW
Requisitos para la aprobación de la asignatura:
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
27
Ejemplos de Proyectos Finales
http://www3.fi.mdp.edu.ar/electrica/instrumentacion/proyectos.html
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
28
PROYECTOS FINALES DE LA MATERIA
• “Estación Meteorológica” Autor: Jorge Leonardo Schnarwiler
• “Laboratorio Virtual" Autor: Jorge Luis Strack
• "Implementacion de una Consola de Luces DMX en Labview"
Autor: Marco Cesar Difeo
• “Datalogger" Autor: Esteban Cáceres
• "Modelo de Implementación de Scada mediante LabVIEW"
Autores: Martín Coronel, Matías Iriani
• “Automatización de Mediciones Ferroeléctricas con Impedancímetro
HP4284a y Control de Horno mediante protocolo MODBUS”
Autor: Javier Camargo
• “Implementación de Maestro MODBUS RTU en NI-LabVIEW
Autor: Ezequiel Leidi
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
29
PROYECTOS FINALES de Carrera (Aplicando LabVIEW)
• “Análisis Modal Inverso de Vibraciones para la Detección de Entallas en Vigas
Esbeltas” Autor: N. di Mauro
• "Sistema de Iluminación Autónomo Alimentado por Energías Renovables"
Autores: L. Dómine - N. Niro
• "Analizador de Armónicos Inalámbricos" Autor: Juan I. Simonetta
• "Diseño de un Aerogenerador de Baja Potencia"
Autores: Esteban Cáceres, Gastón Dasso, Manuel Perez
• "Diseño y construcción de una máquina de control numérico para la realización
de recubrimientos superficiales por depósito de spray e inmersión"
Autores: Martín Coronel, Matías Iriani
• “Medición de Energía Activa y Reactiva en Presencia de Armónicos. Análisis de
Errores” Autor: Matías Ferrari
• “Emulador de Generador Eólico” Autores: Adrián Trotta, Leonardo Nicolini
INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica
Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Mar del Plata
30