La Instrumentación Tradicional:

Transcripción

1 Ing. Guillermo Murcia Ing. Jorge Strack

2 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

3 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. INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 3

4 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. Es llamada virtual porque no hay existencia física de controles o indicadores sino un programa de computadora que los simula. 4

5 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

6 La Instrumentación Virtual: Estructura básica de un instrumento virtual: 6

7 La Instrumentación Virtual: Estructura básica de un instrumento virtual: 7

8 La Instrumentación Virtual: 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. 8

9 La Instrumentación Virtual: 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. Filtrado. Linealización. Brindar la excitación al Aislamiento. sensor si este es pasivo. INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 9

10 La Instrumentación Virtual: 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 10

11 La Instrumentación Virtual: 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 11

12 Algunos Ejemplos: Sensores: ejemplos Deformación: Celdas de carga Tensión-corriente: Transformadores de medida Efecto hall Temperatura: Termocuplas RTD Termistores Velocidad-posición: Encoder 12

13 Algunos Ejemplos Para baja cantidad de canales: 13

14 Algunos Ejemplos Para baja cantidad de canales: DAQ bus USB 8 canales de entrada analógica 2 canales de salida analógica 16 E/S digitales 14

15 Algunos Ejemplos Media o alta cantidad de canales: INSTRUMENTACIÓN AVANZADA 15

16 La Instrumentación Virtual: 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. 16

17 Algunos Ejemplos LabVIEW Visual Basic Matlab 17

18 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

19 Scada utilizando LabVIEW:

20 Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: Virtual: Definido por el fabricante Funcionalidad específica Conectividad limitada. 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) 20

21 Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: Virtual: Relativo alto costo/función Bajo costo/función porque es reutilizable. (un hardware aplicaciones) 21

22 Instrumentación Tradicional vs Virtual: Tradicional: Virtual: Relativo alto costo/función Bajo costo/función porque es reutilizable. (una aplicación hardware) 22

23 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

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25 Expectativas de logro: 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. 25

26 Hardware que utilizaremos adaptado como DAQ PIC-18F2550 Arduino (UNO o MEGA) 26

27 Requisitos para la aprobación de la asignatura: 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 27

28 Ejemplos de Proyectos Finales 28

29 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 29

30 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 30