Instrument Ac i on Virtual

José Manuel Ruiz Gutiérrez

Instrumentación virtual(Aplicaciones Educativas)


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



Aplicaciones

SimulaciónSimulación MedidasMedidas

ControlSCADAControlSCADA

Análisis de DatosAnálisis de Datos

Instrumentación Virtual


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


Principales Areas de UtilizaciónInstrumentación Virtual

!?

Educativas

Industriales

Investigación


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


Aplicación Simulador Virtual ProtoboardA. Educativas


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


Operadores VirtualesEléctricos

Mecánicos

Caja deHerramientas

Digitales

Actuadores

Area deSimulacióncon OperadoresEléctricos



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


Interface serie

PC

LabView

LEGO EngineerA. Educativas


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


Ejemplos: Paraclete Center

Sistema de Ingeniería

Proyecto: La Casa

A. Educativas


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


Adquisición de datosy Control Análisis

GráficosInterface usuarioImpresiónAlmacenamientoTransmisión

Presentación

Aplicación de Laboratorio

A. Investigación


A. Industriales

Transmisor

PLC

Redes de Datos

Sistemas SCADA

Instrumentación


Control de Proceso


Robótica


Controlador Difuso


Visión Artificial


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


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


CONEXIÓN AL BUS INTERNO

CONEXIÓN AL BUS INTERNO

Analog

Digital

Control

Interface


Ethernet TCP/IPRS-232RS-485Fieldbus

Sistema de medida mediante Bus

Sensores, Actuadores, etc..

Sensores, Actuadores, etc..



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.


SENSOR

SENSOR

SENSOR

Interface

Acondicionadores

Arquitectura Básica de un Sistemade Adquisición de Datos


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


Tipos de sensoresTipos de sensores

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

•Tiempo (Photo-Gate).

•Presión.

•Electro Cardio Gram.

•Distancia.

•Humedad realtiva.

•Conductividad.•Etc..


Lenguajes y Entornos orientados a la Instrumentación Virtual


WinFACT (Boris): Entorno de Laboratorio Virtual de Simulación

A. Educativas


OPERADORES E INSTRUMENTOS

ASOCIADOSCableado deObjetos


Botón Indicador

BarraGráfica

Osciloscopio


Sliders

Indicador DigitalInstrumento de Aguja


Dasylab:Entorno de Simulación con capacidades gráficas



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


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



Paleta de Objetos para construcción de VI


Diagrama funcional

Pantalla de presentación


EstructurasBooleanasNuméricasStringsArraysClustersComparación

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


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


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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