INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

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1 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LOPEZ MATEOS. DISEÑO, CONFIGURACION E IMPLEMENTACIÓN DE UNA NUEVA INTERFAZ DE MONITOREO Y CONTROL PARA EL SISTEMA DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN PRESENTA: C. MIGUEL ANGEL GÓMEZ GONZÁLEZ ASESOR M. EN C. MARTÍN ENRÍQUEZ SOBERANES México, D.F. Noviembre del 2012

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3 AGRADECIMIENTOS A Dios, creador de todo. Por su inmensa bondad y generosidad que sin ella nada, incluyendo esto, sería posible. A mis padres por todos los sacrificios y esfuerzos que realizaron para mi formación. Por enseñarme los mayores valores de la vida y convertirme en la persona que soy. Por no dejarme rendir nunca y enseñarme que las más grandiosas satisfacciones de la vida son las que se consiguen por el propio esfuerzo. A mis hermanos y sobrinas: confidentes y cómplices por siempre. Por las numerosas e incontables veces que me han extendido su apoyo incondicional. Por celebrar mis logros y entender sin lugar a juicio mis desaciertos. A mi maravillosa esposa. Porque jamás dejo de creer en mí y porque nunca permitió que yo mismo lo dejara de hacer. Por su paciencia y entendimiento. Por las horas de desvelo apoyándome desinteresadamente. A ella por su amor y confianza: mi colega, amiga y esposa. Al Profesor Martín y su ejemplo de vida. Por demostrarnos a todos que las fragilidades de la vida se afrontan con alma y corazón. Por creer en este proyecto y en mis capacidades.

4 Contenido IMPLEMENTACIÓN DE UNA NUEVA INTERFAZ DE MONITOREO Y CONTROL PARA EL SISTEMA DE OBJETIVO... 6 OBJETIVOS PARTICULARES... 7 JUSTIFICACIÓN... 8 INTRODUCCION CAPITULO 1 CIM: GENERALIDADES DEFINICION DE CIM HISTORIA DEL CIM ESTRUCTURA DE UN CIM VENTAJAS DEL CIM CAPITULO 2 DESCRIPCIÓN DEL CIM LABORATORIO DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES ELEMENTOS DEL CIM ESTACIÓN CENTRAL DE CONTROL SISTEMA DE TRANSPORTACIÓN DE MATERIALES ESTACIÓN NEUMÁTICA (PN 2800) ESTACIÓN DE ALMACEN (ST 2000) ESTACIÓN DE VISION (VI 2000) ESTACIÓN ROBOTICA DE MANIPULACIÓN (RO 2000) SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS 2100) OPERACIÓN CIM PRINCIPIO DE OPERACIÓN CONTROL DE MATERIALES DISPOSITIVOS DE CONTROL DEL CIM CONTROL DEL CIM CAPITULO 3 PROTOCOLOS, MEDIOS Y ESTÁNDARES DE COMUNICACIÓN INTRODUCCIÓN PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN FORMATO DE MENSAJE TRANSMISION DE DATOS EN SERIE Y EN PARALELO TIPOS DE COMUNICACIONES SERIALES: Página 2 de 143

5 3.2.4 CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNICACIÓN SERIAL ASÍNCRONA PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN MODBUS MODOS ASCII Y RTU MODBUS PLUS ESTRUCTURA DE LOS MENSAJES MODBUS DIRECCIONAMIENTO MODBUS EL MEDIO DE COMUNICACIÓN RS HISTORIA NORMALIZACIÓN DE PINES SEÑALES DE LOS PINES CARACTERISTICAS ÉLECTRICAS RED DE COMUNICACIÓN DEL CIM TRANSFERENCIA DE DATOS DE NIVEL DISCRETO TRANSFERENCIA DE DATOS POR MODBUS RS TRANSFERENCIA DE DATOS POR MODBUS PLUS PARÁMETROS DE COMUNICACIÓN DEL CIM CAPITULO 4 INTOUCH WONDERWARE : DISEÑO Y FUNCIÓN COMO PLATAFORMA PARA HMI INTERFAZ HUMANO MAQUINA FUNCIONES PRINCIPALES DE UNA HMI TIPOS DE HMI PRINCIPIO DE CONSTRUCCIÓN DE UNA HMI PRINCIPIOS DE DISEÑO DE UNA HMI INTOUCH WONDERWARE ANTECEDENTES GENERALIDADES CARACTERISTICAS PRINCIPALES INSTALACION LICENCIA INICIALIZACIÓN DE INTOUCH I/O SERVERS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Página 3 de 143

6 4.4 DAServer DAServer Modicon MODBUS Serial Instalación del DAServer Modicon MODBUS Serial ArchestrA SYSTEM MANAGMENT CONSOLE CAPITULO 5 ESTRUCTURA DE LA NUEVA HMI DEL CIM JUSTIFICACIÓN DE IMPLEMENTACIÓN FILOSOFÍA DE DISEÑO PRINCIPIOS DE NAVEGACIÓN PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN PUERTOS Y MEDIOS DE COMUNICACIÓN CONFIGURACIÓN DEL DASERVER BASES DE DATOS CONFIGURACIÓN INICIAL EN EL WINDOW MAKER NOMBRE Y UBICACIÓN DE LA APLICACIÓN ACCESS NAME GRUPO DE ALARMAS DICCIONARIO DE VARIABLES DISEÑO GRÁFICO DE LA APLICACIÓN DISTRIBUCIÓN Y DIMENSIÓN DE VENTANAS CONFIGURACIÓN DE ACCESO A MENUS CONVENSION DE COLORES Y ATRIBUTOS DISEÑO EXTERNO DE IMÁGENES DISEÑO DE ANIMACIONES SIMBOLOS GRÁFICOS BASICOS USO DE SCRIPTS HISTORICOS Y CURVAS USO DE ESTADISTICAS CONFIGURACIÓN DE MODO DE SERVICIO DE WINDOWS VENTANAS DE INICIO WINDOW VIEWER COMO SERVICIO DE WINDOWS ARCHESTRA DASERVER COMO SERVICIO DE WINDOWS VISTAS DE LA APLICACIÓN DE MONITOREO Y CONTROL VISTA PRINCIPAL DE INICIO Página 4 de 143

7 PROGRAMA PRINCIPAL NEUMATIC ALMACEN ANALISIS COSTO BENEFICIO BENEFICIO Y COSTO SOCIAL: MONTOS ECONÓMICOS COSTO/BENEFICIO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA APENDICE A A.1 BASE DE DATOS DEL CIM A.2 BASE DE DATOS DEL PN A.3 BASE DE DATOS DEL ST Página 5 de 143

8 OBJETIVO Diseñar, configurar e implementar una interfaz Humano Maquina con la plataforma Intouch Wonderware complementado con el uso de otras paqueterías de diseño gráfico para el control y monitoreo del sistema CIM del laboratorio de Robotica Industrial. Página 6 de 143

9 OBJETIVOS PARTICULARES Entender los diferentes modos de operación de cada una de las unidades del CIM con el fin de proyectarlo en el diseño de la interfaz. Mejorar la eficiencia de la navegación para una ejecución sencilla y una visualización de todas las tareas del proceso. Establecer los medios y protocolos de comunicación que serán requeridos para comunicar la nueva interfaz gráfica con el controlador del CIM. Desarrollar una base documental que exprese sistemáticamente la metodología para la instalación y puesta en operación de la interfaz gráfica. Desarrollar un manual de operación simplificado que exponga todas las características de manipulación de la interfaz. Página 7 de 143

10 JUSTIFICACIÓN El laboratorio de robótica industrial de la ESIME Zacatenco alberga en sus instalaciones un sistema de Manufactura Integrada por Computadora ó CIM por sus siglas en ingles (Computer Integrated Manufacture). Este sistema está conformado por diversas células de proceso controladas por PLC dedicados, de la serie Compact de la marca Modicon y éstos a su vez controlados por un PLC central de la misma familia. La instalación de este sistema fue llevada a cabo hace más de una década a cargo de DEGEM Systems, compañía de desarrollo de sistemas didácticos. Para entonces, los avances tecnológicos que prevalecían se basaban en sistemas de control robustos cuyas aplicaciones para la edición de sus lógicas se ejecutaban bajo sistemas operativos de la época. Paralelamente, el CIM fue integrado con estaciones de monitoreo y control que desplegaban de forma gráfica las condiciones y variables de los procesos que se llevaban a cabo en cada una de las células. Estas interfaces Humano Maquina correspondían también a la tecnología prevaleciente de finales de los 90 s. Las aplicaciones, que fueron desarrolladas en la plataforma VUniq 3.1, se ejecutaban sobre un sistema operativo Windows 98. Los equipos de cómputo tal como la estación pentium III reunían los requisitos indispensables y básicos para este tipo de aplicaciones. Fue por ello que este tipo de ordenadores fueron utilizados para complementar el CIM instalado en el Laboratorio. Sin embargo, a lo largo de los 13 años de operación del sistema, los avances tecnológicos han progresado de manera exponencial. Las velocidades de procesamiento de datos se han multiplicado hasta 20 veces dando pie a sistemas operativos más complejos y avanzados. Esta gran brecha generacional de tecnología ha condenado a la obsolescencia a las interfaces Humano Grafica con las que dispone el CIM. Mantener en funcionamiento estaciones de trabajo con esas características se convierte en un problema cada vez mayor a medida que el tiempo transcurre. Las refacciones para estos equipos de cómputo van siendo eliminadas del mercado en su mayoría. De la misma manera que la tecnología ha avanzado, las necesidades del sector industrial han evolucionado demandando cada vez mayores velocidades de respuesta, amplias gestiones de datos y análisis de información. Por todo lo anterior emerge la eminente necesidad de actualizar la plataforma de diseño de la interfaz Humano Maquina. Es necesaria la migración de la actual IHM a una interfaz moderna, competente en el mercado actual y que ofrezca además versatilidad en configuración, comunicaciones y flexibilidad hacia otro tipo de aplicaciones que, además de todo, pueda ser ejecutada en sistemas operativos actuales. Página 8 de 143

11 Una plataforma de diseño como es el Intouch Wonderware ofrece una de las mejores soluciones en interfaces gráficas del mercado. Su flexibilidad le permite configurarse para enlazar con diversos tipos de PLC, incluyendo por supuesto al Compact , que pesé al tiempo del que fue creado, sigue cumpliendo eficazmente con las funciones básicas de diseño. Por otro lado, el protocolo de comunicación Modbus sigue y seguirá siendo un protocolo industrial tan recurrido y popular a la fecha, de tal forma que la actualización planteada contempla no solo la continuación del uso de este medio, sino una mayor explotación del mismo. Por último, no podría dejarse pasar por alto la oportunidad de crear una guía clara y eficiente acerca de la metodología para la creación, configuración y mantenimiento de una interfaz gráfica. Ante la popularidad y el crecimiento de Interfaces Humano Maquina que hay en el mercado, es prioritario generar un conocimiento acerca del manejo y edición de éstos. Página 9 de 143

12 INTRODUCCION El constante movimiento y evolución de la ciencia y la tecnología provoca dentro del sector industrial, una batalla diaria por mantenerse a la vanguardia. Aquellas tecnologías que no son capaces de reinventarse así mismas son condenadas a la desaparición por obsolescencia. En esta carrera tecnológica tan ambiciosamente veloz, las instituciones educativas no pueden limitarse a ser testigos pasivos, sino por el contrario, deberán ser impulsores y promotores de perseguir cada progreso generado en el mercado. Aun cuando resulte difícil conseguirlo por limitantes de infraestructura o recursos, las alternativas podrán verse siempre nacidas de trabajos de investigación como éste, para acortar las distancias entre los despuntes tecnológicos y el conocimiento didáctico. El laboratorio de robótica industrial de la ESIME Zacatenco, ofrece una excelente opción para la experimentación de uno de los procesos industriales más presentes en el país como lo es la manufactura integral. A través del Sistema de Manufactura Integrada por Computadora (CIM) con el que se cuenta en el laboratorio, los estudiantes practican con un sistema compuesto por diferentes etapas de una línea de producción. Con la finalidad de entender lo que a pequeña escala representa el CIM, son tomados los conceptos más generales pero básicos acerca de este tipo de sistemas en el capítulo 1 de la presente tesis. Su historia, ventajas, limitantes, campo de acción y un sinnúmero de conceptos esenciales son tratados en el apartado para generar un enfoque inicial al lector. De manera sistemática en el capítulo 2 se desarrolla una explicación que implica la descripción de cada célula del Sistema de Manufactura Integrada por Computadora (CIM) del laboratorio, por supuesto en el orden que obedecen dentro del proceso. De esa manera, el capitulo va llevando al lector desde el englobe general del CIM hacia cada una de las estaciones, iniciando por la estación neumática, donde comienza la alimentación de pallets y materia prima que será manufacturada. Las estaciones que continúan el proceso como lo son la de manufactura, visión/control de calidad, hidráulica y almacenamiento son claramente explicados de la misma manera. La intención del capítulo es lograr un panorama general y explicito acerca del CIM. En la medida que sea bien definido las características y modo de operación del Sistema, será más entendible y manejable el desarrollo de los capítulos posteriores. Este capítulo 2 da pauta a un análisis más técnico acerca del sistema de control del CIM. Para ello, se estudiarán las características de los controladores que ejecutan las rutinas lógicas de control y los parámetros con los que el sistema gobierna a sus dispositivos. El capítulo 3 conjunta una serie de conceptos bien definidos acerca de los medios físicos y protocolos de comunicación. Un panorama general expondrá los diversos protocolos que han surgido hasta la actualidad, pero el capítulo enfocará la atención en particular en tratar sobre Modbus, protocolo con el que el CIM cuenta. Se expondrá la arquitectura construida entre Página 10 de 143

13 los PLC de las diferentes células del CIM y los medios de comunicación que existen entre ellos. Valdrá la pena entender como este protocolo, pese a su ya larga existencia en el mercado, sigue teniendo una importante presencia en la industria y una inmejorable oferta de beneficios para usarse como enlace a la IHM que se desarrollará. Este capítulo también profundiza en los parámetros bajo los que fue diseñada la IHM actual. Explica como una sola interfaz concentra datos provenientes de diferentes PLC y bajo que configuración se permite que múltiples variables puedan tener la misma dirección Modbus. En la gran mayoría de los procesos, por no decir que todos, existe una interacción entre el sistema de control y la intervención de un operador. El capítulo 4 analiza este principio para exponer y justificar la existencia de interfaces Humano Maquina. También se estudian los principios básicos de diseño y operación de estas interfaces. Algunas regulaciones y normas internacionales que determinan las características de interfaces gráficas se mencionan, a modo de que el lector pueda dimensionar la importancia y exigencias de estas interfaces para algunos sectores industriales en particular. El capítulo 4 básicamente presenta y justifica el uso de la plataforma de Intouch de Wonderware, como medio para la actualización de la IHM. Dentro de esta introducción al software, se podrá conocer la relación bilateral entre un cliente y un gestor de datos lo que terminara por abrir paso a la presentación de lo que es un Servidor de datos (conocido como DAServer) y sus requisitos de ejecución sobre un sistema de administración (System Managment Console) El capitulo 5 explica el desarrollo de la migración de IHM. Dentro de este capítulo se sintetiza los pasos para la configuración del Servidor de Datos (DAServer) de acuerdo a las características de los 3 distintos PLC con los que va establecerse comunicación. En este mismo capítulo se da a lugar a las configuraciones iníciales para el diseño de la nueva Interfaz Humano Maquina. Estas configuraciones resultan de suma importancia, puesto que determinan el éxito de la comunicación, flujo de datos, velocidades de transmisión y dimensiones de la aplicación. El presente trabajo no tiene el objetivo de determinar si el diseño y modo de operación/navegación de la interfaz actual (basada en Vuniq 3.0) son buenos o no. Como se estableció en la justificación, la migración de Interfaz pretende explotar mayores recursos además de proponer navegación y operación más accesibles al usuario. Para ello, este mismo capítulo detalla la arquitectura de navegación propuesta para la nueva IHM. Además se ejemplificaran los casos típicos de animación. Básicamente la aplicación contendrá gráficos que demuestren el estado o valores de variables, para lo cual, dentro del desarrollo del capítulo, se mostraran los criterios utilizados para desplegar dichos valores así como la explicación de cómo fueron configurados. Página 11 de 143

14 CAPITULO 1 CIM: GENERALIDADES. Página 12 de 143

15 1.1 DEFINICION DE CIM La definición del término CIM proviene en realidad del Acróstico utilizado para el término Computer Integrated Manufacturing o Manufactura Asistida por Computadora. La Manufactura Asistida por Computadora, es un método de fabricación que integra ordenadores digitales en tareas diversas y claves del proceso de producción, lo que permite un intercambio de información entre los subprocesos. Este intercambio de información agiliza los tiempos de fabricación dado que las tareas individuales de cada subproceso pueden ser accionadas de manera automática logrando con ello aumentar la eficiencia mediante la automatización los procesos de manufactura. A esto también se le conoce como diseño flexible de fabricación. Sin embargo, el CIM no incluye exclusivamente a la tarea de fabricación. Al existir diversas células digitales para el canje de datos e información, el CIM puede pertenecer a un amplio Sistema Informático Automatizado donde puedan converger todas las funciones involucradas del proceso. Funciones tales como el diseño, análisis, planificación, compras, contabilidad de costos, control de inventario, distribución, ventas, productividad y marketing pueden ser englobadas por medio del CIM. Podría resumirse que el CIM fusiona las complejas tecnologías de fabricación con las capacidades del manejo de información para desarrollo de procesos de manufactura bajo una filosofía de administración sistemática. Joel Goldhar del Instituto Tecnológico de Illinois, uno de los pioneros en el desarrollo de los primeros sistemas CIM, definió en su momento al CIM de la siguiente manera: Uno tiene que pensar en el CIM como un sistema informático en el que los periféricos, en lugar de impresoras, plotters, terminales y discos de memoria son robots, máquinas herramientas y otros equipos de procesamiento. Es un poco más ruidoso, un poco desordenado, pero es básicamente un sistema informático HISTORIA DEL CIM Desde los mediados de los 70 s, algunos fabricantes tenían la visión de implementar a sus líneas productivas, sistemas informáticos para el control de la producción. Sin embargo, las limitantes en los sistemas digitales de la época ofrecían soluciones aisladas. 1 N.T. One needs to think of CIM as a computer system in which the peripherals, instead of being printers, plotters, terminals and memory disks are robots, machine tools and other processing equipment. It is a little noisier an a little messier, but it's basically a computer system. Página 13 de 143

16 No fue sino hasta mediados de los 80 s que el CIM paso de ser un simple concepto para luego formar parte de una incipiente tecnología que comenzaba a tener los fundamentos y recursos para lograr los objetivos que durante una década atrás había parecido solo un sueño. Los avances en cuestiones de informática se habían desarrollado al grado que los ordenadores eran lo suficientemente económicos para poder implementarse dentro de una arquitectura de producción, además de tener mejores velocidades de procesamiento aunado a las nuevas tendencias de comunicación de datos que hacía posible la integración de la informática a la manufactura. Paralelamente se desarrollaban dos herramientas fundamentales a partir del progreso de los sistemas computacionales: El Diseño Asistido por Computadora (CAM) y el Control Numérico Computarizado. El primero de ellos (CAD), dio pie a una mejora revolucionaria en el ámbito del diseño industrial. Los modeladores computarizados permitían a los ingenieros, tener diseños más precisos y eficaces de los productos a fabricar. Ello también lograba mejorar los tiempos de diseño y permitía la elaboración de planes de fabricación más eficaces. El CNC o Control Numérico es una técnica para controlar maquina herramientas u otros equipos a partir del uso de comandos numéricos programados. En realidad el CNC tiene una historia más larga que el propio CIM. Sus orígenes se remontan a la década de los 40 aunque desde 1910 existían ya algunos intentos de controlar levas a partir de finales de carrera. Algunas otras aportaciones como la aparición de los servomotores y el desarrollo de sistemas de cómputo con capacidad de retención de memoria, sirvieron de respaldo para que en 1947, John Parsons un constructor de hélices de helicópteros, concibiera la invención de una maquina que a partir de cartas perforadas enviara señales de mando para perforar por coordenadas los agujeros en los ejes de las hélices. Esto le abre paso para que la Fuerza aérea americana le encomiende la tarea de la fabricación de estructuras difíciles para las alabes de las turbinas de avión y con el apoyo del Massachusetts Institute of Technology (MIT) desarrolla una fresadora de tres ejes en contorneado manipulado por control digital. Cinco años más tarde en 1953, se utiliza por primera vez en una línea de producción. 1.3 ESTRUCTURA DE UN CIM Desde los inicios del concepto de CIM se pretendió establecer de manera jerárquica cada sección que componía a la manufactura asistida por computadora. Los pioneros en el ramo a través de la sociedad de Ingenieros de Manufactura (SME por sus siglas en ingles Society of Manufacturing Engineers) establecieron una interrelación equitativa para cada función, creando lo que se conoció como la rueda del CIM. (Figura 1.1) Página 14 de 143

17 Figura La rueda del CIM 2 Como puede observarse en la figura, el concepto inicial estaba fundamentalmente basado en términos de fabricación y producción. Aunque se establecían los principios de diseño y planeación como células del proceso, no se incorporaban del todo las áreas de marketing y finanzas. En la actualidad, los sistemas computarizados han alcanzado velocidades de procesamiento vertiginosas lo que es ampliamente un parámetro que marca la pauta para el desarrollo de nuevas herramientas para un CIM. Las tareas asociadas a la manufactura asistida se han desarrollado a campos del marketing, la estadística y la gestión de datos. Las tendencias en comunicaciones permiten que sistemas completos de manufactura puedan ser gestionados en lugares remotamente apartados del piso de planta, además de ampliar el control de inventarios a nivel mundial, por citar un ejemplo. Esta nueva estructura es sintetizada en nueve tareas fundamentales con las que el CIM opera y que se representa de la siguiente manera: 2 A. ALAVUDEEN, N. VENKATESHWARAN. Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hall, India, 2008 p. 11 Página 15 de 143

18 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE Figura Nueve tareas fundamentales del CIM 3 a) Marketing. Mucho antes de que un productoo sea siquiera diseñado, es necesario saber si éste es necesitado en el mercado. Es ahí donde el área de Mercadeo o Marketing toma parte en el proceso de manufactura. A través de esta área, se determina la aceptación del producto, la rentabilidad de su producción y comercialización y los volúmenes de producción, almacenamiento y distribución del producto b) Informática Es el área adherente de las fases de producción, planeación, almacén, venta entree las más importantes. Esta área es quizá por mucho, una de las más importantes dentro del CIM, dado que gestiona todos los sistemas de información entre sistemas de producción, controla las bases de datos y centraliza y distribuye la información hacia todas las áreas. c) Finanzas Como parte de un sistema productivo, el área de finanzas es la que marca la pauta para el alcance de las metas de producción en lo que se refiere propiamente al capital. El control del flujo de activos, la planeación de inversiones y la planeación de nuevas metas financieras son tareas fundamentales de este departamento. 3 A. ALAVUDEEN, N. VENKATESHWARAN. Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hall, India, 2008 p. 5 Página 16 de 143

19 d) Almacenaje El control de inventarios ha sido una de las áreas mayormente beneficiadas con la introducción de sistemas informáticos. Las nuevas tendencias en producción demandan un control sistemático y eficiente de inventario, tanto de producto terminado, como de materias primas de fabricación o de herramientas de producción. e) Centros Automatizados de Trabajo La parte medular en la tarea de la manufactura recae en toda la infraestructura de producción incluida en el CIM. Cada célula de producción automatizada, sean maquinas de CNC, robots programables, bandas transportadoras controladas, arquitecturas flexibles de manufactura, Controladores Lógicos Programables (PLC) o cualquier otra herramienta de producción tendrán a su cargo la etapa de producción necesaria para la obtención del producto diseñado. f) Ingeniería de Manufactura La tarea de diseñar la manera en que será manufacturado el producto y las etapas de fabricación, así como los materiales, condiciones, tiempos y metodologías recaen en responsabilidad de una asidua ingeniería de diseño de producción. Este departamento también ha sido beneficiado con herramientas de diseño poderosas que ofrecen un panorama ventajoso para el diseño de producción. g) Compras Una de las vertebras fundamentales que equilibran el control de inventarios es el área de compras. De esta etapa importante dependerá que los insumos necesarios sean adquiridos en tiempo y en forma de acuerdo a las necesidades de producción. h) Planeación Basados en una estrategia planificada de producción, todas las piezas del rompecabezas que integran al CIM se moverán de manera sincronizada para la obtención de resultados satisfactorios de producción. La planeación es una etapa crucial que debe ser realizada previo cualquier intento de producción y además deberá ser auditada para su seguimiento. Página 17 de 143

20 i) Diseño del producto. El producto final a manufacturar tiene que ser concebido bajo un diseño minucioso que contemple todas las características necesarias para cumplir con las necesidades para las que el producto es manufacturado. Las nuevas y avanzadas herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) han logrado poner al alcance de los diseñadores, los más inimaginables diseños de producción. 1.4 VENTAJAS DEL CIM La integración computarizada de la información provee a todos los departamentos de una fábrica un mismo y rápido acceso a los datos de producción. La accesibilidad de los datos de producción resulta en una respuesta más rápida al cambio, lo que a su vez acorta los tiempos de entrega, aumenta la capacidad de respuesta de la empresa a las demandas de los clientes y la competencia. Programación asistida por ordenador optimiza el uso del piso de planta. Esto mejora la utilización de máquinas herramientas y reduce el trabajo en curso y plazos de entrega. Los datos de producción en tiempo real se pueden utilizar para optimizar los procesos de producción para mejorar la calidad, utilizando técnicas tales como el control estadístico de procesos. El análisis por ordenador y la predicción de necesidades de material para la producción puede reducir los niveles de inventario y los tiempos de entrega. La integración con los proveedores y los clientes pueden proporcionar beneficios aún mayores. Página 18 de 143

21 CAPITULO 2 DESCRIPCIÓN DEL CIM Página 19 de 143

22 2.1 LABORATORIO DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES El laboratorio de comunicaciones industriales de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), plantel Zacatenco, alberga un sistema a escala de producción en serie, integrado en un sistema de Manufactura Asistida por Computadora (CIM) llamado CIM 2000 de la marca Mechatronics. Este sistema, integrado y puesto en marcha a través de DEGEM Systems, fue instalado hace poco más de una década en el laboratorio con la finalidad de proveer a una escala didáctica un ejemplo de CIM. El CIM no solo enseña los principios de la producción automatizada, sino que también ofrece la posibilidad de experimentar y diseñar diferentes técnicas de producción para el aprendizaje de un mando de planta. El CIM está diseñado de la manera más flexible para proveer las herramientas necesarias para que el estudiante se familiarice con cada célula o unidad de entrenamiento en particular y de esta manera integre paulatinamente todas las unidades en un sistema completo. 2.2 ELEMENTOS DEL CIM 2000 El sistema CIM 2000 del laboratorio de comunicaciones industriales está constituido por estaciones de trabajo, banda central de transporte, sistemas de manufactura, almacenamiento, control de calidad y suministro de materia prima organizados en la siguiente distribución: a) 1 Estación Central de Control b) 1 Sistema de transporte por banda en circuito cerrado. c) Sistemas de identificación de Vagón d) 32 Vagones de transportación de materiales con identificación binaria. e) Lote de materiales de fabricación. f) 1 Estación neumática abastecedora de materia prima (PN 2800) g) 1 Estación automática de almacenamiento de 32 celdas (ST 2000) h) 1 Estación de Visión y control de calidad (VI 2000) i) 1 Estación robótica de manipulación (RO 2000) j) 1 Estación de Fabricación Flexible (FMS 2100) constituido por un torno CNC de la marca Mitsubishi. La figura 2.1 es un diagrama de planta que ejemplifica la estructura y componentes del CIM 2000, en la que se identifican cada una de las partes integrantes del CIM. Mientras que la figura 2.2 es un diagrama tridimensional de la distribución de los elementos. Página 20 de 143

23 Figura Diagrama a Bloques del Sistema CIM 2000 Figura Distribución del Sistema CIM ESTACIÓN CENTRAL DE CONTROL La estación central constituye la parte fundamental del sistema de control, (figura 2.3) debido a que se comunica con todas las estaciones del laboratorio y controla los parámetros de fabricación, la metodología del proceso, la manipulación de la banda transportadora en conjunto con el sistema de identificación de vagones o pallets. Página 21 de 143

24 Además, la estación central provee a las demás estaciones de los permisivos de trabajo necesarios para su operación. Figura Estación Central del CIM 2000 La unidad central opera bajo la lógica de programación que contiene el PLC de control, que al igual que en las estaciones neumática y de almacenamiento, es un PLC de la familia Modicon de las series La central de operación, tiene además un tablero de interface para los comandos básicos de operación constituidos de la siguiente manera: a) Botón de paro de Emergencia (Emergency Stop). Su accionamiento causa la desconexión total e inmediata de todas las células del sistema CIM. b) Botón de permisivo de trabajo (Common Work Permission). El accionamiento de este botón concede el permiso de trabajo a todas las estaciones del sistema CIM. El botón es a su vez una lámpara cuyo encendido corresponde al permisivo otorgado. c) Arranque de Banda (Start Conveyor). El accionamiento de este botón, inicia el movimiento de la banda transportadora. d) Paro de Banda (Stop Conveyor). El accionamiento de este botón detiene el movimiento de la banda transportadora. e) Lámpara de Listo (L2 Ready). f) Lámpara de modo Automático (L1 Automation Mode). g) Lámpara de Energizado (L3 Power). Cuando el sistema está correctamente energizado, la luz blanca se enciende. h) Lámpara Error (L4 Error). Una luz roja es encendida cuando un error de alimentación de energía eléctrica, o de parada de emergencia o una falla de baja presión de aire comprimido está presente. Página 22 de 143

25 2.2.2 SISTEMA DE TRANSPORTACIÓN DE MATERIALES Las estaciones del sistema CIM están enlazadas físicamente a través de un circuito cerrado de banda transportadora sobre la cual son trasladadas las piezas de manufactura. El control de movimiento de la banda depende de la unidad central de control, bien sea de manera manual o a través del sistema automático de control. La banda A través de los 18.2 metros lineales de los que está compuesta la banda, seccionada sobre un perímetro rectangular (6.2 x 3.2 m) (Figura 2.4), se localiza un sistema de detección e identificación de vagones, contenido en siete unidades de sensores. Figura Perímetro Cuadrangular de la banda transportadora Cada unidad de sensores está situada justo frente de cada estación de proceso. Cada unidad de detección está identificada por un numero control, equivalente a su respectiva estación de proceso. La tabla 2.1 relaciona los números de unidad de detección con las estaciones de proceso. No. De Unidad ESTACIÓN DE PROCESO 10 ST 2000 (Almacén) 20 PN 2800 (Neumática) 30 VI 2000 (Visión) 40 FMS 2100 (CNC) 50 PS 2800 (Proceso a futuro) 60 No usada 70 HYD 2800 (Hidráulica) 80 No usada Tabla 2.1. Identificación de unidades de detección. Página 23 de 143

26 De esta manera, el control central sitúa a través de topes momentáneos de retención a los vagones para su identificación, deteniéndolos frente de cada estación. La identificación de cada vagón se lleva a cabo a partir de dos parámetros. El primero de ellos es el sensor de posición de vagón. Este es un sensor binario de proximidad, que notifica al control central cuando un vagón se ha situado en el puerto de la estación. (Figura 2.5). El segundo parámetro está relacionado directamente con la identificación del número de vagón. Como puede observarse en la figura 2.5, la estructura de los vagones de transportación contiene características especiales. Figura Arquitectura de las bandejas de transportación Todos los vagones son idénticos por la parte superior, conteniendo una bandeja sobre la cual son colocados los pallets. Sin embargo, por la parte inferior, cada vagón es único e irrepetible: El número particular de identificación esta manifestado a través de un número binario de 5 posiciones incrustado en pines donde bornes metálicos configuran el número de vagón. La tabla 2.2 resume las configuraciones de los 32 vagones con que cuenta el CIM. De esta manera, cuando un vagón se encuentra detenido en una estación, los sensores inductivos ubicados en la banda (figura 2.6.a) determinan el número de vagón posicionado, enviando la lectura hacia el Control Central. Página 24 de 143

27 Vagón Configuración de Pines Vagón Configuración de Pines Tabla 2.2. Configuración de pines de los vagones. Pin vacio. Pin metálico Figura. 2.6.a Sensores inductivos en la banda transportadora. Figura. 2.6.b Los sensores de identificación activos por el pallet (No. 10) Sobre la bandeja de cada vagón va montada una base rectangular llamada Pallet la cual tiene la peculiaridad de contener un vástago sobre su base para poder ser sujetada por las pinzas de los robots y poder ser retirados o puestos desde los vagones hacia las diferentes estaciones. En el pallet las piezas de fabricación descansan sobre una base donde encajan perfectamente los tres tipos de materiales de proceso: Pieza de acrílico de base rectangular Barra cilíndrica de Aluminio de 26 mm de diámetro Barra cilíndrica de Aluminio de 20 mm de diámetro La figura 2.7 refleja de manera gráfica como son transportados las piezas sobre los pallets y estos a su vez sobre los vagones. Página 25 de 143

28 2.2.3 ESTACIÓN NEUMÁTICA (PN 2800) Figura. 2.7 Modo de transportación de Materiales Esta estación emula el primer eslabón dentro de la cadena de producción del CIM. La finalidad de la estación es de proporcionar los materiales de proceso así como los pallets donde serán transportados estos. Los actuadores de control son completamente neumáticos, de ahí el nombre que recibe como estación. Las funciones de despacho de prismas, cilindros o pallets son controladas a través del PLC Modicon series y puede ser controlada localmente desde su HMI local cuando se encuentra en modo local. Cuando trabaja en modo de fabricación integrada, entonces el PLC de la estación central es quien toma el control. La estructura de la estación está básicamente seccionada en: Almacén y distribución de Pallets Almacén y distribución de Prismas Almacén y distribución de Cilindros Transporte de Pallets con material hacia la banda de transportación. La figura 2.8 muestra en forma tridimensional la estructura de la estación neumática. Las partes fundamentales de ésta han sido etiquetadas para su descripción particular: Página 26 de 143

29 Figura. 2.8 Estación Neumática PN 2800 a) Torre de almacén de Pallets. Es un depósito rectangular con una capacidad máxima de estibamiento de 8 pallets. Los pallets son apilados uno sobre otro, siendo su disponibilidad inmediata debido a la gravedad, es decir al momento que un pallet sale del depósito mediante el uso de un actuador lineal, el siguiente cae debido al efecto de la gravedad. Contiene en la base un sensor capacitivo para determinar si existe al menos un pallet e la torre. b) Alimentador de Pallets. Es un actuador neumático que empuja el pallet inferior de la torre para posicionarlo sobre la base central de alimentación de material. c) Base central de alimentación de materia (Buffer). Es el punto central de la estación donde son colocados pallets, bien sea desde la torre o bien tomados desde la banda, para ser alimentados por cualquiera de los materiales de fabricación. Contiene en la base un sensor capacitivo para determinar si existe un pallet en la base. Página 27 de 143

30 d) Torre de Almacén de material rectangular Es un depósito rectangular con una capacidad para apilar 8 bases rectangulares una sobre otra, teniendo la disponibilidad de material de igual forma que los pallets, por gravedad. Contiene en la base un switch fin de carrera para determinar si existe al menos un prisma en la torre. e) Alimentador de Prismas. Es un actuador neumático que empuja el prisma inferior de la torre para posicionarlo sobre un pallet posicionado en la base central de alimentación de material. f) Almacén de cilindros Son dos depósitos para el almacén de los dos tipos de barras cilíndricas. Los depósitos son planos inclinados de 45 grados, con una capacidad de almacenaje de hasta 10 cilindros cada uno. Los cilindros se encuentran detenidos por un actuador lineal; al momento que sea requerido alimentar uno, este actuador los libera y caen por el efecto de la gravedad, además para seguridad al momento que un cilindro cae, el siguiente cilindro en el almacén (de haber más de uno) es presionado con la utilización de otro actuador lineal para evitar la alimentación de dos cilindros. Contiene en la base un sensor capacitivo por cada uno de los dos depósitos para determinar si existe al menos un cilindro en ellos. g) Posicionado de Cilindros Es un actuador neumático que empuja cualquiera de los dos cilindros alimentados del almacén, hasta el final de la base donde es la posición de sujeción del brazo neumático. Contiene en la base un sensor capacitivo para determinar si existe un cilindro presente. h) Brazo neumático de sujeción de cilindros Un brazo neumático, compuesto de 3 actuadores (vertical, rotatorio y horizontal) y un gripper o pinza cuyo fin es tomar cilindros desde el alimentador de cilindros y llevarlos hacia un pallet posicionado en la base central de alimentación de material o bien hacia el depósito de materiales defectuosos. Página 28 de 143

31 i) Brazo neumático de sujeción de pallet Un brazo neumático, compuesto de 3 actuadores (vertical, rotatorio y horizontal) y un gripper o pinza cuyo fin es tomar los pallets cargados o vacios desde la base central de alimentación de material llevarlos hacia la banda transportadora o viceversa ESTACIÓN DE ALMACEN (ST 2000) Una estación por mucho destacable por la función que realiza. Esta estación tiene el objetivo de emular el control de almacén para producto terminado, materia prima o producto en tránsito (Figura 2.9). Figura. 2.9 Estación de Almacén ST 2000 Página 29 de 143

32 Las funciones de almacenaje son controladas a través del PLC Modicon series y puede ser controlada localmente desde su HMI local cuando se encuentra en modo local. Cuando trabaja en modo de fabricación integrada, entonces el PLC de la estación central es quien toma el control. Para la ejecución de esta función, la estación de almacén cuenta con una infraestructura de almacenamiento para 32 pallets, arreglados matricialmente en 8 columnas por 4 filas. (La figura 2.10 apunta las coordenadas cartesianas asignadas para cada celda). 1,3 2,3 3,3 4,3 5,3 6,3 7,3 8,3 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 1,1 2,1 3,1 4,1 5,1 6,1 7,1 8,1 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Figura Matriz de Celdas del ST 2000 a) celda de posición de inicio La unidad cuenta además una celda de posición de inicio o de arrastre (Figura 2.9), cuyo objetivo es ser el punto de entrada de pallets desde la banda transportadora. Esta celda cuenta con un sensor inductivo para determinar al sistema si existe un pallet presente. b) Manipulador de Pallets Los pallets son posicionados por entre todas las celdas de la matriz a través de un brazo eléctrico con libertad de movimiento a lo largo y alto de las celdas por medio de tornillos sin fin giratorios. El posicionamiento cartesiano se hace a una distancia segura de las celdas. Para colocar o tomar pallets de las celdas, el manipulador cuenta con un actuador lineal cuyo movimiento hacia el frente le permite tomar o colocar los pallets. Página 30 de 143

33 c) Alimentador de Pallets Un brazo neumático, compuesto de 2 actuadores (vertical y rotatorio) y un gripper o pinza tiene como fin tomar los pallets cargados o vacios desde la celda de posición de inicio y llevarlos hacia la banda transportadora o viceversa ESTACIÓN DE VISION (VI 2000) Dentro de un proceso de manufactura, el control de calidad es una tarea crucial. Las inspecciones visuales han evolucionado al grado que se realizan a través de cámaras de video que mediante comparaciones matemáticas con patrones, determinar la calidad de un producto. El sistema CIM 2000 cuenta con la estación de Visión VI 2000 (figura 2.11) cuya estructura permite el procesamiento de la imagen tomada por la cámara y el lente ubicado en la parte superior de la estación. Figura Estación de Visión VI 2000 Para resaltar las características de interés del objeto en medición, existe un sistema de iluminación que consta de la base iluminada que funciona como fondo de la toma. Además de una iluminación alrededor del lente para la disminución de sombras. Página 31 de 143

34 Mediante una tarjeta de captura para adaptar la imagen hacia una computadora personal se envía la señal de video para que un software de procesamiento de imágenes realice el análisis de calidad del objeto. El sistema de visión no está controlado por el CIM ESTACIÓN ROBOTICA DE MANIPULACIÓN (RO 2000) La estación robótica tiene la función de correr a lo largo de un segmento de la banda transportadora para tomar una pieza cilíndrica desde el pallet e ingresarlo a los muelles del chuck del torno CNC. El robot no está controlado por la estación central del CIM (Figura 2.12) Figura Estación Robotica RO SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE (FMS 2100) Es el sistema de manufactura del CIM. Consta de un torno de Control Numérico de la marca Mitsubishi, modelo DYNA 3300B. Este torno tiene capacidad de movimiento sobre dos Ejes (X y Z) con un Portaherramientas con capacidad de 8 herramientas de corte. El controlador de esta máquina herramienta esta desarrollado sobre el sistema Meldas 64 permitiendo al usuario programar basado en la norma ISO/DIN, la cual utiliza para estructurar los programas los códigos G y M. Esto significa que las secuencias de corte están predefinidas por códigos de trabajo (G) complementados con coordenadas de movimiento y códigos misceláneos (M) para sistemas auxiliares como el encendido del chuck. La figura 2.13a y 2.13b muestra los componentes esenciales del Torno CNC. Página 32 de 143

35 Figura. 2.13a Componentes frontales del FMS 2100 Figura. 2.13b Componentes posteriores del FMS 2100 Página 33 de 143

36 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE 2.3 OPERACIÓN CIM PRINCIPIO DE OPERACIÓN El principio de operación del CIM se basa en pedidos de fabricación Pre programados que son designados por el operador a través de la estación Central del CIM Dicho pedido de fabricación está constituido por un número de 4 dígitos que es ingresado en los parámetros del sistema. A este número de 4 dígitos el sistema lo etiqueta como S.P. La tabla 2.3 explica el significado de cada digito. Así por ejemplo, un código de pedido de fabricación igual a 3023, significaría: Cargar pallet con una barra cilíndrica No. 1 No procesar en la estación FMS1 Mover la pieza a la estación FMS2 y procesar en la Fresadora. Mover la pieza a la estación PS 2800, inspeccionar la pieza en VI 2000 y volver a montar. A B C D TIPO DE MATERIAL 1. Vagon Vacio 2. Pallet Vacio 3. Pallet con cilindro 1 4. Pallet con cilindro 2 5. Pallet con Prisma 6. Palle con Prisma y cilindro 7. Pallet con material defectuoso PLAN DE PROCESO EN FMS Proceso en torno CNC 2. Proceso en Fresa CNC 3. Proceso en Torno y Fresa PLAN DE PROCESO EN FMS Proceso en torno CNC 2. Proceso en Fresa CNC 3. Proceso en Torno y Fresa PLAN PARA PROCESO Y ALMACEN 0. Sin usar PS 2800 ni ST Usar PS Usar VI 2000 y RO Usar PS 2800, VI 2000 y RO 2000 Tabla 2.3 Código de pedido de Fabricación Otro dato de 4 dígitos es retroalimentado por el CIM 2000 para identificar el estado real de proceso de cada pieza. Dicho valor es etiquetado como P.V. (Present Value). Ambos valores son repetidamente mostrados en las diferentes pantallas del control del CIM Página 34 de 143

37 Mientras cada una de las piezas ingresa a las diferentes estaciones de proceso, el sistema calcula la operación realizada en ellas, actualizando los valores de P.V. Una vez que el P.V. es igual al S.P. se puede decir que la pieza ha quedado terminada. Pese a que desde un inicio el operador especifica el proceso de operación de cada pieza mediante el S.P., el CIM 2000 posee la flexibilidad de permitirle al operador de alterar en cualquier momento los procesos que desee CONTROL DE MATERIALES La condición inicial del control del CIM inicia con la alimentación de materia prima desde la estación neumática. Cuando el material es despachado de la estación neumática, este es enviado a la siguiente estación de acuerdo a los parámetros de fabricación (S.P.). Cuando la operación ha sido completada en cualquier estación del proceso, ésta retroalimenta al control del CIM 2000 para actualizar el valor P.V. y entonces administrar el envío del material hacia la siguiente estación de acuerdo a su parámetro de fabricación. Sin embargo, cuando una pieza es entregada en una de las estaciones para realizar su proceso especificado, el vagón y el pallet que la transportaron permanecen sobre la banda. Aquí surge el primer problema de transito, debido que a estas piezas pudieran estorbar el flujo de otras piezas hacia las demás estaciones. A estas piezas se les conoce como piezas en proceso no solicitadas (WIP) y serán entonces almacenados temporalmente en el depósito para evitar la sobrecarga de piezas en la cinta. Así mismo, si una pieza está lista para ingresara a una estación y dicha estación no está lista para recibir la pieza (por estar procesando otra pieza) entonces el control del CIM ordenará almacenar temporalmente la pieza hasta que reciba la señal de la estación como lista para recibir nuevamente DISPOSITIVOS DE CONTROL DEL CIM Los dispositivos de entrada (switches, sensores) están conectados al PLC a través de tarjetas de Entrada, mientras que los dispositivos finales de control (lámparas, motores) están conectados mediante las tarjetas de salida. Paralelamente, cada PLC de las estaciones está conectada al PLC de control a través de la red ModBusPlus, permitiendo la transferencia de datos bidireccional entre cada estación y el control central. Esta misma red ModBusPlus es la que provee a las estaciones de monitoreo, los datos en tiempo real para el monitoreo y control desde la Interfaz Humano Maquina (HMI). Página 35 de 143

38 2.3.4 CONTROL DEL CIM 2000 El Control del sistema CIM 2000 recae totalmente sobre los mandos programados en el Controlador Lógico Programable (PLC). Sin embargo, las redes de comunicación y la interfaz Hombre Maquina fungen una tarea imprescindible en el control del CIM debido que mediante cualquiera de estas, se puede realizar el control del sistema. Pero aun cuando el sistema es completamente automático, es necesario ajustar de manera manual todas las condiciones iniciales cuando el sistema va a inicializar por primera vez. El operador deberá ajustar las condiciones tales como la cantidad de cilindros, prismas y pallets que tienen las respectivas torres de la unidad neumática y el estado de celdas ocupadas o vacías que existen en la estación de almacenamiento. Cuando el sistema se detiene en su totalidad, por una parada de emergencia o falla de suministro de energía eléctrica, y reinicia nuevamente, retiene todos los últimos valores antes del paro, tales como S.P., P.V., estado de celdas, etc. El concepto básico del control de todas las estaciones está diseñado y construido para operar en micro ciclos, mismos que en combinación con otros realizan las operaciones más complejas. Cada micro ciclo operación es monitoreado a través de los respectivos sensores conectados al PLC. Mediante estos sensores, el programa mide y corrige las desviaciones de micro ciclos para cumplir tareas. En los casos que las desviaciones no puedan ser controladas por los microciclos programados, un error se generará en el PLC y será desplegado hacia el operador. Existen dos tipos de errores en el sistema como se muestra en la tabla 2.4. ERROR CRITICO (codigo de error del 1 al 9) Resulta en un paro total del Sistema. Causado por la falta de una condición critica (energía, presión de aire) ERROR INTRASCENDENTE (codigo de error mayor a 10) Error posible de ser resuelto por el control. Causados por falta de condiciones de operación. Resulta en una alarma visual roja reestablecida con la solución de la condición anómala. Tabla 2.4. Tipo de errores del control del CIM Página 36 de 143

39 CAPITULO 3 PROTOCOLOS, MEDIOS Y ESTÁNDARES DE COMUNICACIÓN Página 37 de 143

40 3.1 INTRODUCCIÓN Los objetivos para lo cual está diseñado el presente trabajo basan la mayor parte de su éxito en torno al sistema de comunicación del CIM Entender la arquitectura original del sistema de Comunicaciones con la que el sistema fue diseñado será la base primordial para la implementación de la nueva interfaz de Monitoreo y Control. Una sencilla pero clara explicación de los protocolos de comunicación utilizados, así como sus medios físicos de transmisión complementaran las bases de esta sección. 3.2 PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN Un protocolo es una serie de reglas que definen como las computadoras o dispositivos van a administrar sus comunicaciones. El protocolo puede especificar como es el formato de los datos para transmitir y cómo y cuando cada nodo puede transmitir. Cuando hay solo dos dispositivos, las reglas necesitan especificar cuál de ambos puede transmitir a la vez o si alguno de ellos necesita esperar su turno. Con tres o más dispositivos las cosas se vuelven un poco más complicadas, porque usualmente todos los nodos comparten la misma ruta y entonces cada dispositivo tiene que saber cuándo le es posible transmitir o bien si recibe comunicación, determinar si proviene de otro nodo. Por otro lado, en el medio de comunicación se puede usar una línea adicional para indicar cuando un transmisor tiene datos para enviar, cuando un receptor está disponible para aceptar nuevos datos o algún otro dato de control o de información de estado. El proceso de intercambiar información de estado acerca de la transmisión se conoce como handshaking. Las señales de control y de estado son señales de handshaking y se usa líneas dedicadas para éstas FORMATO DE MENSAJE Un mensaje es un bloque de datos intencionado para enviarse a uno o más dispositivos. El formato del mensaje define lo que el que tipo de datos contiene el mensaje y como los datos son organizados dentro del mensaje. Todos los nodos tienen que estar en común acuerdo con un solo formato. Página 38 de 143

41 Cuando hay más de un receptor, ellos necesitan una manera de detectar cual nodo es el destinado a recibir el dato. Por esta razón, los mensajes en la red regularmente incluyen las direcciones de los receptores. En una red muy simple, un mensaje puede consistir de solo dos bytes: uno para identificar el receptor y otro para contener el dato. También los mensajes pueden incluir otra información. Para habilitar a los nodos receptores a detectar el inicio y fin de un mensaje, el mensaje puede incluir códigos para indicar esto o bien, bytes que especifiquen la longitud del mensaje TRANSMISION DE DATOS EN SERIE Y EN PARALELO La información binaria se puede transmitir en dos maneras: en forma paralela o en serie (serial). En el modo paralelo los bits de datos tienen su propia línea de transmisión, lo cual se traduce a que todos los bits (regularmente 8) pueden transmitirse en forma simultánea durante el tiempo de un solo pulso de reloj. Por otro lado, en el modo serial de comunicación existe solo una misma línea de transmisión por lo que únicamente se puede transmitir un bit en cada pulso de reloj. La figura 3.1 muestra como es transmitido el código por ambos modos. La diferencia entre ambos es sumamente obvia. La velocidad de datos en la transmisión en paralelo es mucho mayor que en serie, sin embargo en la primera requiere más líneas entre la fuente y destino lo que convierte al modo serial en un medio más sencillo y económico de instalar. Por lo general, debido a estas características, la transmisión en paralelo se usa en distancias cortas y dentro de computadoras mientras que la transmisión serial se usa para comunicaciones a gran distancia. Figura Comunicación serial y paralela Página 39 de 143

42 3.2.3 TIPOS DE COMUNICACIONES SERIALES: La Existen dos tipos de comunicaciones seriales: la síncrona y Asíncrona. Por lo general los dispositivos que transmiten en forma síncrona son más caros que los asíncronos. Debido a que son más sofisticados en el hardware. A nivel mundial son más empleados los dispositivos asíncronos ya que facilitan mejor la comunicación. COMUNICACIÓN SÍNCRONA. En este tipo de transmisión, el envío de datos se realiza en un flujo continuo de bits. Para lograr la sincronización de los dispositivos receptor y transmisor, ambos deben proveer una señal de reloj que se usa para establecer la velocidad de transmisión de datos. Esta misma señal de reloj habilita los dispositivos conectados a los módems para identificar los caracteres apropiados mientras estos son transmitidos o recibidos. Antes de iniciar la comunicación ambos dispositivos deben de establecer una sincronización entre ellos. Para esto, antes de enviar los datos se envían un grupo de caracteres especiales de sincronía. Una vez que se logra la sincronía, se pueden empezar a transmitir datos. COMUNICACIÓN ASÍNCRONA La comunicación asíncrona, conocida como «async», es probablemente la forma de conexión más extendida. Esto es debido a que async se desarrolló para utilizar las líneas telefónicas. Cada carácter (letra, número o símbolo) se introduce en una cadena de bits. Cada una de estas cadenas se separa del resto mediante un bit de inicio de carácter y un bit de final de carácter. Los dispositivos emisor y receptor deben estar de acuerdo en la secuencia de bit inicial y final. El equipo destino utiliza los marcadores de bit inicial y final para planificar sus funciones relativas al ritmo de recepción, de forma que esté preparado para recibir el siguiente byte de datos. En este tipo de comunicación no existe un dispositivo reloj o método que permita coordinar la transmisión entre el emisor y el receptor. El equipo emisor sólo envía datos y el equipo receptor simplemente los recibe. Lo que sigue en el proceso es que el equipo receptor los comprueba para asegurarse de que los datos recibidos coinciden con los enviados. Aproximadamente una cuarta parte del tráfico de datos en una comunicación asíncrona está dedicada al control y a la coordinación del tráfico de datos CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNICACIÓN SERIAL ASÍNCRONA El puerto serie se usa para convertir cada byte de una secuencia de unos y ceros, así como convertir un corrientes de unos y ceros a bytes. El puerto serie contiene un chip electrónico Página 40 de 143

43 llamado Receptor/Transmisor Asíncrono Universal (UART) quien realmente hace la conversión. 4 Cuando se transmite un byte, el UART (puerto serie) primero envía un bit de inicio (0), seguido por los datos generales (8 bits, pero puede ser 5, 6, 7, u 8 bits) y continuado por uno o dos bits de parada (1). La secuencia se repite para cada byte enviado. La figura 3.2 muestra un diagrama de una transmisión de un byte lo que se vería así. Figura Transmisión serial asíncrona de un byte Como puede observarse en la figura para cada bit existe una duración de tiempo. En otras palabras, el tiempo en que la señal debe permanecer en un estado en particular para definirse como bit es dependiente de la velocidad de transmisión. La velocidad de transmisión es el número de veces que la señal puede cambiar los estados en un segundo. Por lo tanto, si la línea está funcionando a 9600 baudios, la línea puede cambiar estados de veces por segundo. Esto significa que cada bit tiene una duración de 1/9600 de un segundo o aproximadamente 100 microsegundos. Cuando se transmite un carácter hay otras características distintas de la velocidad de transmisión que deben ser configuradas. Estas características definen la interpretación de toda la corriente de datos. La primera característica es la longitud del byte que será transmitido. Esta longitud en general puede ser de 5 a 8 bits. La segunda característica es la paridad. La característica de paridad puede ser par, impar, marca, espacio o ninguno. Si la paridad es par, el último bit de datos transmitido será un 1 lógico si los datos transmitidos tienen una cantidad par de bits 0. Si la paridad impar, el último bit de datos transmitido será un 1 lógico si los datos transmitidos tienen una cantidad impar de 0 bits. Si la paridad es marca, entonces el último bit de datos transmitido siempre será un 1 lógico. Si la paridad es espacio, entonces el último bit de datos transmitido siempre será un 0 lógico. Si no existe paridad, entonces no hay bit de paridad transmitido. La tercera característica es la cantidad de bits de parada. Este valor es, en general, 1 o 2. Suponga que se quiere enviar la letra 'A' a través del puerto serie. La representación binaria de 'A' es Recordando que los bits se transmiten desde el bit menos significativo 4 AXELSON, Janet Louise. Serial Port Complete: Programming and Circuits for RS 232 and RS 485. lakeview research llc, USA 1998, p. 26 Página 41 de 143

44 (LSB) al bit más significativo (MSB), la transmisión de bits sería el siguiente para las características de la línea 8 bits, sin paridad, 1 bit de parada, 9600 baudios. LSB ( ) MSB Para calcular la tasa real de transferencia de bytes simplemente se necesita dividir la velocidad de transmisión por el número de bits que deben ser transferidos para cada byte de datos. En el caso del ejemplo anterior, cada carácter requiere de 10 bits a transmitir para cada carácter. Como tal, a 9600 baudios, hasta 960 bytes se pueden transferir en un segundo. La comunicación serie puede ser half duplex o full duplex. La comunicación full duplex (dúplex completa) significa que un dispositivo puede recibir y transmitir datos al mismo tiempo. Half Duplex (Semidúplex) significa que el dispositivo no puede enviar y recibir al mismo tiempo. Se puede hacer ambas cosas, pero no al mismo tiempo. La comunicación Half Duplex está casi obsoleta a excepción de un pequeño conjunto centrado de aplicaciones PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN MODBUS El Modbus tiene sus inicios a finales de los 70 s. Es en 1979 cuando el fabricante de PLC s Modicon (ahora parte de Schneider Electrics s Telemecanique) publicó la interface de comunicación Modbus para una red multidrop basada en una arquitectura maestro/cliente. La comunicación entre nodos de Modbus era lograda con mensajes, lo que abrió un estándar que describía la estructura de mensajes. La capa física para la interfaz Modbus era libre para escoger. La interfaz original de Modbus corría en RS 232 pero más tarde las implementaciones de Modbus usaban RS 485 porque permitía mayores distancias, más altas velocidades y la posibilidad de una verdadera red multi drop. En un corto tiempo, cientos de fabricantes implementaron el sistema de mensajes Modbus en sus dispositivos convirtiéndolo en el estándar por defecto para redes de comunicación industrial. Modbus RTU es un protocolo abierto, serial (RS 232 o RS 485) basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor. Es popular, bien establecido, relativamente fácil de implementar y confiable. Puesto que es tan fácil de implementar, Modbus RTU ha ganado presencia en el mercado siempre que haya la necesidad de comunicarse con otros dispositivos en Sistemas de automatización industrial (IAS) o Sistemas de gestión de edificios (BMS). De hecho, Modbus RTU es probablemente el protocolo de automatización más aplicado de todos. 5 TOMASÍ, Wayne. Trad. MATA, Gloria y GONZÁLEZ, Virgilio. Sistemas de comunicaciones electrónicas. Pearson Educación, Mexico 2003, p. 10 Página 42 de 143

45 Los controladores de Modbus utilizan un método de comunicación maestro / esclavo. Esto significa que sólo un dispositivo (es decir, el maestro) puede iniciar la comunicación. Los otros dispositivos esclavos responden a los mensajes de comunicación del maestro, o bien enviar de vuelta los datos solicitados o realizar la operación solicitada. El maestro puede hablar con las unidades de esclavos individuales o todas las unidades de esclavos a la vez (mensajes de difusión). Independientemente del "modo" de la transmisión (es decir, ASCII o RTU) la comunicación y los contenidos del ciclo siguen siendo el mismo. La estructura del mensaje es el siguiente: Dirección del dispositivo Código de la Función 8 bits para bytes de datos Control de Errores. El maestro envía lo anterior, el esclavo recibe y responde de nuevo en el mismo formato. Es importante señalar que los mensajes tienen todos unos puntos conocidos de inicio y finalización. Esto permite que los dispositivos de recepción, para saber que un mensaje ha llegado, averigüen si es para ellos o no y entonces así poder saber que el mensaje ha sido recibido por completo MODOS ASCII Y RTU En modos ASCII / RTU (Modbus tradicional) el usuario elige cualquiera de los modos con los parámetros del puerto serie (es decir, tasa de baudios, paridad, etc.) Estos parámetros deben ser los mismos para todos los dispositivos de la red Modbus. Cinco cables se utiliza para la comunicación (# 18 AWG de par trenzado en un chaleco blindado se recomienda). La distancia de transmisión máxima es de 350m (1137ft). Modo ASCII: (Código Estándar Americano para Intercambio de Información). Este modo tiene una ventaja de permitir hasta intervalos de tiempo de 1 segundo que se produzca entre las transmisiones de caracteres sin generar un error. Es más útil cuando la comunicación es lenta. Dos caracteres ASCII se envían como datos de 8 bits. Un bit de inicio y uno de parada también se envían con cada mensaje creando un total de 10 bits. 7 bits de datos comprenden el mensaje y 1 bit se añade ya sea para la paridad par o impar. Si no se utiliza paridad entonces el bit de parada adicional se añade para mantener una transmisión total de 10 bits. También utiliza LRC (Longitudinal Redundancy Check) para asegurarse de que lo que enviamos es lo que hemos recibido. Modo RTU (Remote Terminal Unit). Este modo tiene una ventaja de enviar más datos en la misma cantidad de tiempo que en modo ASCII. Cada mensaje debe ser transmitido como un flujo continuo de datos, sin embargo, cada mensaje de 8 bits contendrá dos de 4 bits para caracteres hexadecimales, enviando así la misma cantidad de información en menos espacio. Debido a que utiliza un extra de datos de bits (8 vs 7) se envía 11 bits en total. 8 bits de datos se utilizan y 1 bit se utiliza para cualquiera de paridad par o impar. Si no se utiliza paridad, entonces un bit de parada adicional se añade. Página 43 de 143

46 Es importante señalar que ambos modos ASCII y RTU utilizan una configuración maestro/esclavo. Esto significa que sólo un único dispositivo puede emitir comandos. Los otros dispositivos esclavos sólo pueden responder. El maestro puede enviar mensajes a esclavos individuales o de difusión a todos los dispositivos. Si es necesario un enlace punto a punto (P2P), una actualización a un protocolo mas reciente seria requerido, al protocolo Modbus Plus MODBUS PLUS En este tipo de red, cualquier dispositivo puede iniciar la comunicación con cualquier otro dispositivo en la red. Esto añade muchas ventajas en la flexibilidad de la comunicación. Sin embargo, a pesar de que es punto a punto, en el nivel de mensaje es de maestro / esclavo. En otras palabras, si un dispositivo le pide a otro una pregunta, éste actúa como maestro y espera una respuesta desde el otro dispositivo que está actuando como un esclavo. Modbus Plus también permite interactuar con hasta 32 dispositivos a una distancia total de 1,500 metros (4,875ft). 3 repetidores se pueden utilizar para conseguir una distancia total de 6,000 metros (19,500 ft) y 64 dispositivos ESTRUCTURA DE LOS MENSAJES MODBUS La interfaz de comunicación Modbus está construida alrededor de los mensajes. El formato de estos mensajes Modbus es independiente del tipo de interfaz físico utilizado. El mismo protocolo se puede utilizar independientemente del tipo de conexión. Debido a esto, Modbus ofrece la posibilidad de actualizar fácilmente la estructura del hardware de una red industrial, sin la necesidad de grandes cambios en el software. Un dispositivo también se puede comunicar con varios nodos Modbus a la vez, incluso si están conectados con diferentes tipos de interfaz, sin la necesidad de utilizar un protocolo diferente para cada conexión. En las interfaces simples como RS485 o RS232, los mensajes Modbus son enviados en forma simple sobre la red. En este caso, la red está dedicada a Modbus. Al utilizar los sistemas de redes más versátiles, como TCP / IP sobre Ethernet, los mensajes de Modbus están incorporados en los paquetes con el formato necesario para la interfaz física. En ese caso Modbus y otros tipos de conexiones pueden coexistir en la misma interfaz física al mismo tiempo. Aunque la principal estructura de Modbus mensaje es punto a punto, Modbus es capaz de funcionar tanto en punto a punto y redes multipunto. Cada mensaje Modbus tiene la misma estructura. Cuatro elementos básicos están presentes en cada mensaje. La secuencia de estos elementos es la misma para todos los mensajes, para que sea fácil de analizar el contenido del mensaje Modbus. Una conversación siempre se inicia por un maestro en la red Modbus. Un maestro Modbus envía un mensaje y, dependiendo de los contenidos del mensaje, un esclavo toma acción y responde a él. No Página 44 de 143

47 puede haber más maestros en una red Modbus. Abordar en el encabezado del mensaje se utiliza para definir el dispositivo que debe responder a un mensaje. Todos los demás nodos de la red Modbus deben ignorar el mensaje si el campo de la dirección no coincide con su propia dirección DIRECCIONAMIENTO MODBUS La primera información en cada mensaje Modbus es la dirección del receptor. Este parámetro contiene un byte de información. En Modbus / ASCII se codifica con dos caracteres hexadecimales, en Modbus / RTU se utiliza un byte. Las direcciones válidas están en el rango 0 a 247. Los valores 1 a 247 se asignan a los distintos dispositivos de Modbus y 0 se utiliza como una dirección de difusión. Los mensajes enviados a la dirección de este último serán aceptados por todos los esclavos. Un esclavo siempre responde a un mensaje Modbus. Al responder utiliza la misma dirección que el maestro envió en la solicitud. De esta manera, el maestro puede ver que el dispositivo está respondiendo realmente a la solicitud. Dentro de un dispositivo Modbus, los valores de registros, entradas y salidas se le asigna un número entre 1 y La siguiente tabla muestra los rangos de direcciones para las bobinas, entradas y valores de registros. COD. RANGO DE DIRECCIONES DESCRIPTION DESCRIPCIÓN PROPIEDADES Read Coil Status Salidas Digitales Lectura/escritura Read Input Status Entradas Digitales Escritura Input Holding Register Registros de Salida Escritura Read Holding Register Registros de Entrada. Lectura/escritura TABLA 3.1. Rangos de Direcciones Modbus 3.4 EL MEDIO DE COMUNICACIÓN El medio físico entre dispositivos consiste de cables o algún otro medio que lleve información desde un dispositivo a otro y las interfaces que conectan el medio de comunicación a los dispositivos. Las características especificas de un medio ayudan a determinar que interface usar para conectar los nodos. La mayoría de los medios usan cables de cobre para conectar dispositivos a menudo cables de de par cruzado de bajo costo. Puede usarse con un cable simple de datos y un regreso por tierra o un par de cables para señales distintas. Página 45 de 143

48 Otras opciones de medios incluyen cable de fibra óptica, vínculos inalámbricos o wireless como datos enviados por frecuencia electromagnética (radio) señales infrarrojas o bluetooth. Aun en la actualidad la mayoría de los dispositivos usan un populares: El RS 232 o el RS 485. par de estándares muy 3.5 RS 232 RS 232 es el nombre tradicional de una serie de normas para la serie binaria de una sola terminal de datos y señales de control de conexión entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un archivo. DCE (Equipo de terminación de datos) HISTORIA A principios de 1960, un comité de normas, hoy conocida como la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA), desarrolló un estándar de interfaz común para los datos de los equipos de comunicaciones. En ese momento, las comunicaciones de datos estaban pensadas para el intercambio de datos digitales entre un ordenador central y una terminal de ordenador remoto, o posiblemente entre dos terminales sin el uso de un ordenador. Estos dispositivos fueron unidos por líneas telefónicas de voz, y en consecuencia requerían de un módem en cada extremo para la traducción de la señal. Fue pensado entonces que se necesitaba una norma, en primer lugar para garantizar una comunicación fiable, y en segundo lugar para permitir la interconexión de los equipos producidos por diferentes fabricantes, fomentando así las ventajas de la producción en masa y la competencia. A partir de estas ideas, el estándar RS232 nació. Especificó tensiones de señal, el momento de la señal, la función de la señal, un protocolo para el intercambio de información y conectores mecánicos. En los 40 años desde que se elaboró esta norma, la Electronic Industries Association publicó tres modificaciones, la más reciente siendo el estándar EIA232F introducido en Además de cambiar el nombre de RS232 a EIA232, algunas líneas de señal fueron renombradas y varios otros nuevos fueron definidos, incluyendo un conductor de protección NORMALIZACIÓN DE PINES En el estándar completo EIA232, el equipo en el extremo lejano de la conexión se denomina el dispositivo DTE (equipo terminal de datos, por lo general un ordenador o terminal), tiene Página 46 de 143

49 un macho conector DB25, y utiliza 22 de los 25 pines disponibles de señales o de tierra (figura 3.3). El equipo en el extremo cercano de la conexión se llama el dispositivo DCE (equipo de terminación de datos, generalmente un módem), tiene un conector hembra DB25, y utiliza los mismos 22 pines disponibles para las señales y tierra. Figura. 3.3 Conexión de un equipo DTE y un DCE según RS 232 El cable que une DTE y DCE es un cable paralelo directo sin cruzamientos o puentes en las planchas de los conectores. Si todos los dispositivos siguen exactamente esta norma, todos los cables serán idénticos y no habría ninguna posibilidad de que algún cable incorrectamente conectado pueda ser utilizado. Muchas de las 22 líneas de señal en la norma EIA232 pertenecen a conexiones en las que el dispositivo DCE es un módem por lo que sólo se utilizan cuando el protocolo de software los emplea. Para cualquier dispositivo DCE que no es un módem, o cuando dos dispositivos DTE están directamente vinculados, solo un pequeño número de líneas de señal son necesarias. Esto da cabida a que pueda tenerse una configuración entre DCE y un DTE con un cable de solo 9 pines. Las figuras 3.4 a y b muestran los tipos de orientación y conector para dispositivos DTE y DCE tanto en arreglo para conectores de 25 puntos como para arreglos de 9 pines. Las flechas de cada punto indican la dirección de envío o recepción de datos desde el dispositivo. Figura 3.4. a. Arreglo de conectores DB25 y DB9 de un dispositivo DTE. Página 47 de 143

50 Figura 3.4. b. Arreglo de conectores DB25 y DB9 de un dispositivo DCE. Puede notarse en esta figura que hay un canal secundario que incluye un conjunto duplicado de las señales de control de flujo. Este canal secundario esta proporcionado para la gestión de un módem remoto, lo que permite cambiar tasas de baudios sobre la marcha, la solicitud de retransmisión si un error de paridad es detectado, y otras funciones de control. Además, puede funcionar como un simplex, semidúplex o dúplex completo canal, dependiendo de las capacidades del módem. Las señales del transmisor y el receptor de temporización (pines 15, 17 y 24) sólo se utilizan para un protocolo de transmisión síncrona. Para el protocolo estándar asíncrono de 8 bits, estas señales son innecesarias. Los nombres de señal que implican una dirección, tal como transmitir datos y recibir datos, se nombran desde el punto de vista del dispositivo DTE. Si la norma EIA232 fue seguida estrictamente, estas señales tendrían el mismo nombre para el mismo número PIN en el lado DCE también. 6 Desafortunadamente, esto no se hace en la práctica, probablemente porque no se puede determinar el cual es lado DTE y cual el DCE. Como resultado, de acuerdo a la dirección de las señales, los nombres se modifican en el lado DCE para reflejar su dirección de accionamiento en DCE, lo que erróneamente se supone a veces como un cruzamiento de cables. La tabla 3.2 enlista el uso convencional de los nombres de las señales: 6 ELECTRONIC INDUSTRIES ASSOCIATION EIA standard RS-232-C: Interface between Data Terminal Equipment and Data Communication Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. Washington:. Engineering Dept Página 48 de 143

51 DISPOSITIVO DTE DISPOSITIVO DCE FLUJO PIN SEÑAL SEÑAL PIN 2 Transmitted Data Received Data 2 3 Received Data Transmitted Data 3 4 Request To Send Clear To Send 4 5 Clear To Send Request To Send 5 14 Sec. Transmitted Data Sec. Received Data Sec. Received Data Sec. Transmitted Data Sec. Request To Send Sec. Clear To Send Sec. Clear To Send Sec. Request To Send 13 Tabla 3.2 Uso y dirección convencional de señales SEÑALES DE LOS PINES Las señales se pueden subdividir en seis categorías de acuerdo a sus funciones como se muestra en la tabla 3.3. Señal de tierra y el blindaje Canal primario de comunicaciones Canal secundario de comunicaciones Señales de estado y control del módem Señales de Temporización Canal de señales de prueba SHL Shield SG Signal Ground RxD Received Data TxD Transmitted Data CTS Clear To Send RTS Request To Send SRxD Secondary Received Data STxD Secondary Transmitted Data SCTS Secondary Clear To Send SRTS Secondary Request To Send DSR Data Set Ready CD Received Line Signal Detector SDCD Secondary Data Carrier Detected DTR Data Terminal Ready RI Ring Indicator (ringing tone detected) DSRS Data Signal Rate Selector TC Transmitter Signal Element Timing RC Receiver Signal Element Timing ETC Transmitter Signal Element Timing LL Local Loopback RL Remote Loopback TM Test Mode TABLA 3.3 Tipos de señales en RS 232 Página 49 de 143

52 Señal de tierra y el blindaje. SHL Shell / Carcasa. Regularmente el cable de shell proporcionado en un conductor es a menudo se conectado en este pin SG. SIGNAL GROUND / SEÑAL DE TIERRA Todas las señales hacen referencia a una tierra común. Este conductor puede o no puede ser conectado a tierra de protección en el interior del dispositivo DCE. La existencia de una tierra potencial definida dentro del cable hace que se diferencie de un voltaje diferencial balanceado, tal como EIA530, que proporciona inmunidad de ruido mucho mayor Canal primario de comunicaciones Esto se utiliza para el intercambio de datos, e incluye señales de control de flujo. RxD Received Data/ Datos Recibidos. Esta señal es activa cuando el dispositivo DTE recibe datos desde el dispositivo DCE. Cuando no se transmiten datos, la señal se mantiene en el estado de marca ('1 'lógico, el voltaje negativo) TxD Transmitted Data / datos transmitidos Esta señal es activa cuando se transmiten datos desde el dispositivo DTE al dispositivo DCE CTS Clear To Send / Listo para enviar Esta señal se afirma ('0 'lógico, voltaje positivo) por el dispositivo DCE para informar al DTE que la transmisión puede comenzar. RTS y CTS se utilizan comúnmente como señales de handshaking para moderar el flujo de datos en el dispositivo DCE. RTS Request To Send / Solicitud de envío Esta señal se afirma ('0 'lógico, voltaje positivo) para preparar el dispositivo DCE para aceptar los datos transmitidos desde el dispositivo DTE Canal secundario de comunicaciones Cuando se implementa, esto se utiliza para el control del módem remoto, las solicitudes de retransmisión cuando se producen errores, y gobernabilidad sobre la configuración del canal primario. Estas señales son equivalentes a las correspondientes señales en el canal primario de comunicaciones. La velocidad de transmisión, sin embargo, es típicamente mucho más lenta en el canal secundario para aumentar la fiabilidad. Página 50 de 143

53 SRxD STxD SCTS SRTS Secondary Received Data / Datos recibidos secundarios Secondary Transmitted Data / Datos transmitidos secundarios Secondary Clear To Send / Modem remoto Listo para enviar Secondary Request To Send / Solicitud de envío de Modem remoto Señales de estado y control del módem Estas señales indican el estado del módem y proporcionan puntos de control intermedios. DSR Data Set Ready / Dispositivo DCE listo Cuando procede de un módem, esta señal se afirma ('0 'lógico, voltaje positivo) cuando se dan estas tres condiciones: 1 El módem está conectado a una línea telefónica activa que esta "descolgada"; 2 El módem está en modo de datos, no de voz o modo de marcación y 3 El módem ha terminado de marcar o está en funciones de establecimiento de llamada y está generando un tono de respuesta. Si la línea esta "descolgada", o una condición de falla se detecta, o una conexión de voz se establece, la señal Ready DCE se niega ('1 'lógico, el voltaje negativo). DTR Data Terminal Ready / Dispositivo DTE Listo Esta señal se afirma ('0 'lógico, voltaje positivo) por el dispositivo DTE cuando desea abrir un canal de comunicación. Si el dispositivo DCE es un módem, la afirmación de DTE prepara el módem que se conecta al circuito de teléfono y, una vez conectado, mantiene la conexión. Cuando DTR se niega ('1 'lógico, voltaje negativo), el módem está en "on hook" (descolgado) para terminar la conexión. CD Received Line Signal Detector / Detector de señal de línea recibida Esta señal es relevante cuando el dispositivo DCE es un módem. Se afirma ('0 'lógico, el voltaje positivo) por el módem cuando la línea telefónica esta "descolgada", una conexión ha sido establecida, y un tono de respuesta se recibe desde el módem remoto. La señal se niega cuando no hay tono de respuesta recibido, o cuando el tono de respuesta es de calidad insuficiente para satisfacer los requisitos del modem local (quizás debido a un canal con ruido). SDCD Secondary Data Carrier Detected / Detector de señal secundaria de línea recibida Esta señal es equivalente a la del detector de señal de línea recibida, pero referida al canal secundario. Página 51 de 143

54 RI Ring Indicator / Indicador de llamada Esta señal es relevante cuando el dispositivo DCE es un módem, y se afirma ('0 'lógico, el voltaje positivo) cuando una señal de llamada se recibe desde la línea de teléfono. El tiempo de afirmación de esta señal será aproximadamente igual a la duración de la señal de llamada, y será negada entre los llamadas o cuando no está presente timbre. DSRS Data Signal Rate Selector / Señal de selector de tasa de datos Esta señal puede originarse ya sea en los dispositivos DTE o DCE (pero no ambos), y se utiliza para seleccionar una de las dos velocidades de transmisión preestablecidas. La condición reclamada ('0 'lógico, voltaje positivo) selecciona la velocidad más alta de transmisión Señales de Temporización Si se utiliza un protocolo síncrono, estas señales proporcionan información de temporización para el transmisor y el receptor, que puede operar a diferentes velocidades en baudios. TC Transmitter Signal Element Timing / Elemento de temporización de señal de transmisor (también llamado reloj del transmisor) Esta señal es relevante sólo cuando el dispositivo DCE es un módem y está operando con un protocolo síncrono. El módem genera esta señal de reloj para controlar exactamente la velocidad a la que se envían los datos sobre datos transmitidos desde el dispositivo DTE al dispositivo DCE. El '1 'lógico a '0' lógico (voltaje negativo al voltaje positivo) de transición en esta línea provoca una transición correspondiente al elemento de datos siguiente en la línea de datos transmitidos. El módem genera esta señal continua, excepto cuando se está llevando a cabo funciones de diagnóstico internas. RC Receiver Signal Element Timing / Elemento de temporización de señal del receptor (también llamado reloj del receptor) Esta señal es similar a la TC descrita anteriormente, excepto que proporciona información de temporización para el receptor DTE ETC External Transmitter Signal Element Timing / Elemento externo de temporización de señal de transmisor Esta señal (también llamada reloj del transmisor externo) es proporcionada por el dispositivo DTE para el uso de un módem. Se utiliza sólo cuando TC y RC no están en uso. La transición de'1 'lógico a '0' lógico (voltaje negativo al voltaje positivo) indica el tiempomedio del elemento de datos. Señales de temporización se proporcionan cada vez que el DTE está encendido, independientemente de las condiciones de señal. Página 52 de 143

55 Canal de señales de prueba. Antes de que se intercambian datos, el canal puede ser probado por su integridad, y la velocidad de transmisión se ajusta automáticamente a la velocidad máxima que el canal puede soportar. LL Local Loopback / bucle de retorno local Esta señal es generada por el dispositivo DTE y se utiliza para colocar el módem en un estado de prueba. Cuando bucle de retorno local se afirma ('0 'lógico, el voltaje positivo), el módem vuelve a dirigir su señal de salida modulada, que es normalmente suministrado a la línea telefónica, de nuevo en su circuitos de recepción. El módem afirma su señal en modo de prueba en el pin al reconocer que se ha colocado en condición de bucle local. RL Remote Loopback / bucle de retorno remoto Esta señal es generada por el dispositivo DTE y se utiliza para colocar el módem remoto en un estado de prueba. Cuando se afirma de bucle de retorno remoto ('0 'lógico, el voltaje positivo), el módem remoto redirige sus datos recibidos de nuevo a su entrada de datos transmitido, de tal modo que re modula los datos recibidos y los devuelve a su fuente. Cuando el DTE inicia una prueba, los datos transmitidos se pasan a través del módem local, la línea telefónica, el módem remoto, y de nuevo, para regresar al canal y confirmar su integridad. El módem remoto indica al módem local para afirmar modo de prueba en el pin cuando la prueba de loopback remoto está en marcha. TM Test Mode / Modo de prueba Esta señal es relevante sólo cuando el dispositivo DCE es un módem. Cuando esta afirmada ('0 'lógico, el voltaje positivo), indica que el módem está en un bucle de retorno local o remoto. Otras condiciones internas de auto diagnóstico también pueden causar el modo de prueba para que sea afirmado, y dependen del módem y la red a la que está unido CARACTERISTICAS ÉLECTRICAS La norma EIA232 utiliza la lógica inversa bipolar en el que una señal de voltaje negativo representa '1 'lógico, y el voltaje positivo representa '0' lógico. Debe tomarse en cuenta que la asignación lógica negativa de EIA232 es la inversa de la que se encuentra en la mayoría de los diseños de circuitos digitales modernos. La norma incluye una referencia de tierra común en el pin 7 que es frecuentemente unido al pin 1 y conecta un escudo circular que rodea todos los conductores del cable. Así datos, sincronización, y los voltajes de señal de control se miden con respecto a esta base común. Página 53 de 143

56 Tensiones de 3V a 25V con respecto a tierra de señal (pin 7) se consideran '1 'lógico (la condición de la señalización), mientras que los voltajes de +3 V a +25 V se consideran '0' lógico (la condición de separación). El rango de tensiones entre 3V y + 3V se considera una zona de transición para que el estado de señal no está asignada. 3.6 RED DE COMUNICACIÓN DEL CIM 2000 EL sistema CIM 2000 posee una red de comunicación para transferencia de datos en tres niveles de entrega: a) Transferencia de datos discretos b) Transferencia a través de Modbus c) Transferencia a través de Modbus Plus La figura 3.5 ejemplifica la estructura de la red de comunicación y los medios de transmisión de ésta. Figura Arquitectura de Comunicaciones del CIM TRANSFERENCIA DE DATOS DE NIVEL DISCRETO Este nivel de comunicación es el nivel inferior y no requiere de ningún protocolo de envió de datos. Su transferencia de información obedece al envío de señales discretas a través de las tarjetas de Entradas y Salidas del Controlador. El medio de envío es a través de cables conductores de señales. Para el caso especifico de las estaciones PS 2800, PN 2800 y la ST 2000, el medio lo conforman 8 cables donde 3 son para señales de entrada y 3 para señales de salida. (Figura 3.2) Para el caso de las estaciones FMS 2100, VI 2000 y RO 2000, la interconexión es a través de 18 cables de señal discreta. La figura 3.6 ejemplifica la arquitectura de éstas. Página 54 de 143

57 Figura Entradas y Salidas discretas del CIM hacia las estaciones TRANSFERENCIA DE DATOS POR MODBUS RS232 Este nivel de comunicación es el nivel medio de comunicación o bien el nivel de comunicación de monitoreo. Esto debido a que es la red que conecta los PLC s de las estaciones hacia las PC s del operador, aquellas que serán las interfaces de Monitoreo y Control. El medio de comunicación por el cual son transmitidos este tipo de datos se realiza de acuerdo con el estándar de comunicaciones RS TRANSFERENCIA DE DATOS POR MODBUS PLUS Este nivel de comunicación es el nivel más alto de comunicación. Podría decirse que es un nivel de comunicación par a par a nivel PLC s, que permite una transferencia de datos veloz y confiable entre los PLC de las estaciones. Esta es una red a nivel control de operación de los PLC. En combinación con la red Modbus, el usuario puede controlar el PLC de otra estación desde cualquier PC, teniendo acceso primeramente al PLC vía Modbus y utilizando el puente de Modbus Plus hacia la estación deseada. Página 55 de 143

58 3.7 PARÁMETROS DE COMUNICACIÓN DEL CIM 2000 El sistema de entrenamiento CIM 2000, posee una red de comunicación basada en Modbus por serial RS 232, como se muestra en la figura 3.5. Como puede observarse en la figura, coexisten 4 controladores PLC dentro de la red a los que desde cualquier punto de entrada puede tenerse conectividad a cualquiera de ellos. Como se explico durante este capítulo, esto es posible siempre y cuando los parámetros de todos estos concuerden entre sí. La tabla 3.4 sintetiza los parámetros que tienen preestablecidos cada uno de los 4 controladores del CIM Velocidad de Transmisión: 9600 bd Paridad: Par Bits de Datos 8 Bits de Parada 1 Modo: Modbus RTU CIM ID: 1 ST 2000 ID: 10 PN 2000 ID: 20 TABLA 3.4 Parámetros de configuración del CIM 2000 PS 2800 ID: 50 Página 56 de 143

59 CAPITULO 4 INTOUCH WONDERWARE : DISEÑO Y FUNCIÓN COMO PLATAFORMA PARA HMI Página 57 de 143

60 4.1 INTERFAZ HUMANO MAQUINA HMI es el acrónimo de las iniciales en ingles para Human Machine Interface o bien Interfaz Humano Maquina. En concepto una HMI es un dispositivo o medio con que un usuario puede interactuar con una máquina, un equipo o una computadora, y comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo. Las interfaces normalmente suelen ser fáciles de entender y sencillas de operar Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, registradores, pulsadores, selectores y otros que se interconectaban con la máquina o proceso. (Figura 4.1) Figura Panel de Control de un reactor Nuclear 7 En nuestra vida cotidiana, las interfaces están presentes en casi cualquier aplicación, sin que sean necesariamente aplicaciones industriales. Si bien es cierto, que su principal uso esta avocado a control de procesos, otras aplicaciones menos complejas son utilizadas como interfaz para tableros de autos, de aviones, de embarcaciones, electrodomésticos, etc. En la actualidad, dado que las máquinas y procesos en general están implementadas con controladores y otros dispositivos electrónicos con la capacidad de comunicación, es posible contar con sistemas de HMI bastantes más poderosos y eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o máquinas. 7 Barco Lenin Icebreaker. reactorcontrol panel/ Página 58 de 143

61 Figura Ejemplos de interfaces humano maquina comunes FUNCIONES PRINCIPALES DE UNA HMI El objetivo de una Interfaz Humano Maquina se basa principalmente en que a través de todos los dispositivos visuales/audibles (menús, ventanas, indicadores, beeps o bocinas) y de sus periféricos (teclados, botones, ratón) le brinde al usuario una adecuada interacción cómoda y eficiente para lograr funciones principales como: Puesta en marcha, apagado y rearmado del proceso/equipo. Control de las funciones manipulables del equipo. Rastreo de diagnostico de fallas Control y monitoreo de variables de proceso. Acceso a historial de alarmas y eventos Herramientas de desarrollo de aplicaciones. Comunicación con otros sistemas. Información de estado. Configuración de la propia interfaz y entorno. Intercambio de datos entre aplicaciones. Control de acceso. Sistema de ayuda interactivo. Podría englobarse en 5 principales tareas las que una HMI debe cumplir para considerarse como una buena herramienta de interfaz. La figura 4.3 muestra la relación de dichas funciones. Página 59 de 143

62 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE Monitoreo Históricos HMI Supervisión Control Alarmas Figura Funciones esenciales de una HMI TIPOS DE HMI Desde el nacimiento de la necesidad de establecer una interacción con dispositivoss de control, equipos o maquinas, se comenzaron las primeras Interfaces que eran construidas básicamente de instrumentos y luces pilotos, lo cual hacia que las interfaces fueran exclusivamente basadas en hardware. En la actualidad existe una amplia gama de interfaces basadas en software, de las cuales también existen diferencias de acuerdo a su diseño. La figura 4.4 resume los tipos de HMI existentes de acuerdo a su medio de construcción y diseño. TIPOS DE HMI Software Hardware Lenguajes limitados de programación: (VB, Delphi, C+ ++) Utilerias flexibles de diseño (Wonderware, RSView, Factory Talk) Instrumentoss análogos / digitales. Paneles electricos /neumaticos / hidraulicos Figura Tipos de HMI según su construcción. Página 60 de 143

63 4.1.3 PRINCIPIO DE CONSTRUCCIÓN DE UNA HMI Cada proceso, maquina, controlador o equipo va siempre a diferir uno del otro según la aplicación que este tenga. Debe entenderse que las características ambientales o de operación de un equipo afectaran directamente el entorno que rodea a sus dispositivos de control. Suponiendo por ejemplo un equipo de compresión de gas, no serán las mismas características de construcción del equipo (turbina, compresor, tubería, instrumentación, etc.) así como de sus tableros de interfaz y de control para cuando éste se encuentre instalado en una instalación en Alaska que una instalada en una plataforma Costa Fuera. Esto define de primer orden el tipo de terminal de operador a usar, bien sea para ser instalado en ambientes agresivos, donde pueden ser solamente de despliegues numéricos, o alfanuméricos o gráficos, o bien pueden ser instalados en un ordenador con pantalla o pantalla sensible al tacto (touch screen), en el caso de instalarse en un cuarto de control con ambiente controlado PRINCIPIOS DE DISEÑO DE UNA HMI Como ha quedado claro, cada aplicación es totalmente diferente de acuerdo a sus condiciones de operación, ambientales, de proceso, normativa o gubernamentales según aplique. Es por ello que no existe una receta de cocina que especifique como deben diseñarse a medida cada aplicación de monitoreo y control. Un buen proyecto, estará basado en la implementación de buenas prácticas de diseño, sin embargo, un mal diseño o una pobre esquematización de la información puede llevar a causar inclusive accidentes catastróficos, como lo fue el accidente de Three Mile Island, en Pensilvania, Estados Unidos en marzo de En ese accidente nuclear, una serie de eventos desafortunados se suscitaron a partir de una falla eléctrica, que desencadenaron que una válvula de alivio de presión se abriera para despresionar el sistema por seguridad. Sin embargo la HMI jamás indicó a los operadores que ésta se encontraba aun abierta. Aunado con otro error de la HMI que no indicó correctamente que se encontraba lleno el despresurizador con agua de enfriamiento, los operadores lo rebosaron causando en consecuencia que en la central nuclear, el reactor TMI 2 sufriera una fusión parcial del núcleo del reactor Normatividad de diseño de HMI s Accidentes como el de Three Mile Island y las vivencias de diversos expertos en la materia han orillado durante años a la creación de propias normas gubernamentales o estándares de fabricantes de equipos u otras organizaciones de usuarios referentes a la creación, diseño y Página 61 de 143

64 manejo de interfaces. La tabla 4.1 enlista de manera general las diversas normas mundiales 8 y nacionales que tratan sobre el tema. DOCUMENTO DESCRIPCION Cobertura Conjunto de prácticas de la industria nuclear con amplia aplicación a la industria del control de procesos. NUREG Rev. 2 Human System Interface Design Review Guidelines MIL STD 1472F Ingeniería de criterio Humano ISA Símbolos para ventanas de procesos EEMUA 191 Guía para diseño y organización de sistemas de alarmas ISO 13407:1999 Diseño de Procesos para Sistemas Interactivos NRF 105 PEMEX 2004 Sistemas digitales de monitoreo y Control Conjunto de prácticas y principios de diseño de componentes de una HMI Es un estándar de la ISA que provee una lista de símbolos gráficas aceptados por la industria para aplicaciones de control de procesos. Guía de la Asociación de Usuarios de equipo y materiales de Ingeniería para buenas prácticas de técnicas de manejo de alarmas. Estándar ampliamente aplicable para el diseño y especificación de sistemas interactivos. Norma de referencia de la paraestatal petrolera PEMEX para sistemas Digitales de Monitoreo y Control Componentes de HMI, Diseño de estación de trabajo y cuarto de control. Paneles eléctricos convencionales, y equipos computarizados Símbolos Gráficos para aplicaciones de control de procesos. Sistema de despliegue de alarmas Bases de Diseño de Interfaces Hombre Maquina. Requerimientos de diseño, símbolos y colores de sistemas de monitoreo y control para control de procesos en instalaciones de PEMEX. Tabla Ejemplos de normas y estándares aplicables para HMI s Principios fundamentales de diseño Básicamente cada estándar o norma prevé puntos fundamentales en común en cuanto al diseño de una interfaz. Estos puntos fundamentales son principios básicos para el entendimiento e interacción con el operador. Como se citó, no existe una receta de cocina que indique como realizar un gráfico, que color usar en él o el decibel exacto de una alarma; son sencillamente buenas prácticas para el uso eficaz de la interfaz. El autor Christopher Wickens publicó en su libro An Introduction to Human Factors Engineering 13 principios, que resumió de la siguiente manera 9 : Hacer los despliegues visibles (o audibles). La legibilidad de un display es necesaria para un diseño eficaz. Si los caracteres o letras no pueden ser discernibles, entonces el operador no podrá hacer uso efectivo de ellos. Evitar los límites absolutos de juicio. No le pida al usuario determinar el nivel de una variable sobre la base de una sola variable sensorial (por ejemplo, color, tamaño, volumen). Estas variables sensoriales pueden contener muchos niveles posibles 8 AXELSON, Janet Louise. Serial Port Complete: Programming and Circuits for RS 232 and RS 485. lakeview research llc, USA 1998, p WICKENS, Christopher D., LEE, John D., LIU, Yili, and GORDON, Sallie E. Becker. An Introduction to Human Factors Engineering. Second ed. Prentice Hall, USA, 2004, p. 28 Página 62 de 143

65 Proceso de arriba abajo. Las señales son regularmente percibidas de acuerdo con lo que la experiencia del usuario espera. Si una señal es presentada al contrario de lo que espera el usuario (como un porcentaje de nivel de un tanque), puede malentenderse por el usuario a menos que se tenga mayor información desplegada. Redundancia. Si una señal es presentada más de una vez, es más probable que esta sea entendida correctamente. Esto puede ser hecho presentando la misma señal en diferentes formas (valor con letras, color, relleno, etc.). La redundancia no implica repetición. Similitud causa confusión. Use elementos discriminables. Las señales que parecen ser similares seguramente serán confundidas. Por ejemplo A423B9 es más similar a A423B8 que 92 es a 93. En la medida de lo posible las características similares deberán ser removidas o reposicionadas. Principio de realismo. Un diagrama deberá mostrarse como la variable que representa (por ejemplo una alta temperatura en un termómetro deberá aparecer en lo más alto de la escala vertical). Principio de partes móviles. Los elementos movibles deberán desplazarse en un patrón y dirección compatible con el modelo mental que tiene el usuario de cómo se mueven en el sistema. Por ejemplo, un elemento en un altímetro deberá moverse hacia arriba cuando la altitud aumente. Minimizar el costo de acceso a información. Cuando la atención del usuario es divergida de una locación a otra para accesar a información necesaria, existe un costo asociado al tiempo en que se desvía esta atención. Un diseño gráfico deberá minimizar este costo permitiendo el acceso a estas fuentes de información en una posición lo más cercana y disponible posible. Sin embargo, adecuar esta información no debe reducir legibilidad o entendimiento del gráfico. Principio de compatibilidad. Dividir la atención entre dos fuentes de información puede ser necesario para el logro de una tarea. Estas fuentes deben estar integradas mentalmente y estar definidas para tener una aproximación mentalmente cercana. El accesar a la información de dos fuentes debe ser sencillo, lográndolo de varias maneras como vínculos directos, organización por colores, arboles de organización, etc. Principio de múltiples recursos. Un usuario puede procesar más fácilmente información a través de diferentes recursos. Por ejemplo, información visual y audible (una alarma por ejemplo) puede ser presentada simultáneamente y ejercerá mayor resultado que solo una visual o solo una audible. Reemplazar memoria con información visual. Un usuario no tiene la necesidad de retener información importante más que la suficiente para su operación normal. El uso de un menú o checklist puede ayudar al usuario a guardar fácilmente la información necesaria importante. Principio de ayuda predictiva. Las acciones proactivas son usualmente más efectivas que las acciones reactivas. Una ventana debería ayudar a eliminar funciones de demanda de recursos para reemplazarlos con simples tareas perceptivas, lo que le ayudaría no solo a Página 63 de 143

66 enfocarse en las condiciones actuales, si no pensar en las posibles condiciones futuras. Un ejemplo puede ser una gráfica de tendencia que prevenga una subida de presión o nivel. Principio de consistencia. Algunos viejos hábitos creados en otros gráficos pueden ser fácilmente transferidos para el diseño de nuevos displays si es que estos son diseñados de una manera consistente. Esto ayudara al usuario a interpretar de manera consistente el cambio. 4.2 INTOUCH WONDERWARE ANTECEDENTES Wonderware es una unidad de negocios de la empresa británica Invensys PLC. Se creó en 1987 con la finalidad de desarrollar y vender software de Interfaz Hombre Máquina (HMI) para su uso en PC IBM y compatibles, en aplicaciones industriales y de automatización de procesos. El objetivo de sus fundadores fue el de crear herramientas gráficas orientadas a objetos, adheridas estrictamente al estándar Microsoft Windows, ofreciendo una facilidad de uso, gráficos y animaciones sofisticadas, buen funcionamiento, calidad y confiabilidad, hasta ese momento inexistentes en el mercado de productos HMI. Como pionero en el uso de Windows en automatización industrial, Wonderware cambió las bases del desarrollo de aplicaciones para uso industrial y superó a su competencia para convirtiéndose en el proveedor de software para automatización industrial líder del mercado. Desde la introducción de su famoso producto HMI en 1989 hasta principios de 1993, la compañía no tuvo competencia en el entorno Windows. A medida que otros productores comenzaron a ofrecer otros productos HMI basados en Windows, Wonderware inició un programa para desarrollar y ofrecer productos complementarios que permitieran a los usuarios manejar tareas de automatización adicionales. En 1996, apareció FactorySuite : La Primera Suite de Productos Industriales, permitiendo que Wonderware pasara de ser una compañía con un solo producto a ser un proveedor de amplio rango de software basado en Windows para aplicaciones industriales como: HMI Manejo de Recursos Trazabilidad Informes avanzados Control basado en software Gestión de datos en tiempo real Herramienta de visualización remota de aplicaciones La más grande gama de servidores I/O y OPC como interfaz hacia dispositivos de planta. Página 64 de 143

67 En 1997, la compañía pasa a ser líder del mercado con esta suite de productos cuyo modelo se basó en la suite de productos para la oficina Microsoft Office. FactorySuite se convirtió en la primera suite integrada de programas industriales para el desarrollo de casi cualquier aplicación en manufactura, procesos continuos e informes. Actualmente, Wonderware es el líder de mercado de software industrial de manejo de operaciones en tiempo real que incluye: Supervisión HMI, GeoSCADA, Manejo de Producción, MES, Manejo de Performance, EMI e Integración con el manejo de activos, cadena de oferta y demanda y aplicaciones ERP GENERALIDADES InTouch es un paquete de software utilizado para crear aplicaciones de interface hombremáquina bajo entorno PC. InTouch utiliza como sistema operativo el entorno WINDOWS 95/98/NT/2000/XP/Vista/7. De hecho es el primer software de este tipo que consiguió la certificación "Diseñado para Windows XP", lo que asegura que el software funcionará de manera óptima para el sistema operativo Windows XP. El software InTouch ofrece funciones de visualización gráfica que llevan sus capacidades de gestión de operaciones, control y optimización a un nivel completamente nuevo. Es una herramienta altamente poderosa en términos de innovación, integridad de arquitectura, conectividad e integración de dispositivos, ruta de migración de versiones de software sin interrupciones y facilidad de uso. InTouch provee una perspectiva integrada de todos los recursos de control e información de la planta. De esta manera, los ingenieros, supervisores, gerentes y operadores pueden visualizar e interactuar con los procesos mediante representaciones gráficas de los mismos CARACTERISTICAS PRINCIPALES Gráficos Orientados a Objetos. Con InTouch se puede mover, redimensionar y animar objetos o grupos de ellos tan sencilla y rápidamente como imágenes estáticas. Dispone de todo tipo de herramientas de diseño: dibujos sencillos, alineación, trabajo en múltiples capas, espaciado, rotación, inversión, duplicación, copia, eliminación, etc. Todas estas prestaciones se encuentran en una única y configurable caja de herramientas o en sus menús Animación de Objetos. Las propiedades de animación de los objetos de InTouch pueden ser combinadas para ofrecer cambios complejos de tamaño, color, movimiento o posición. Permite un número ilimitado de objetos animados en cada pantalla. Incluye barras deslizantes verticales y horizontales; botones discretos o con acciones asociadas; control de color sobre textos, rellenos y líneas según valores discretos, analógicos o de alarmas; control de anchura, altura, posición vertical u horizontal; rellenos de objetos por porcentaje; visibilidad; visualización de datos discretos, analógicos o textos con propiedades especiales; rotación; intermitencia; etc. Página 65 de 143

68 ActiveX InTouch es en la actualidad un contenedor ActiveX. Ello le permite trabajar directamente con controles ActiveX. Estos ActiveX pueden venir de Wonderware, de Microsoft o de cualquier otro proveedor. Incluso usted mismo puede elaborar de un modo rápido y sencillo sus aplicaciones ActiveX utilizando Visual Basic Gráficos de Tendencia Históricos y de Tiempo Real. La incorporación de gráficos históricos y en tiempo real en las aplicaciones es sencilla a través de los objetos incorporados. Cada gráfico puede presentar hasta 16 plumas con referencias a variables y ficheros históricos independientes. Cada uno de los gráficos dispone, en tiempo de ejecución, de selección de variables, visualización del valor en la posición del cursor, ampliación, desplazamiento o centrado. No existe límite en cuanto al número de gráficos a visualizar por pantalla o en toda la aplicación Alarmas. InTouch permite configurar y establecer prioridades de alarmas rápidamente. Hasta 999 prioridades diferentes, cambios de color de acuerdo con el estado de la alarma y hasta 8 niveles de jerarquía entre grupos de alarma con posibilidad de hasta 16 subgrupos para cada uno de ellos. No hay límite en el número de alarmas. Se pueden visualizar todas o un extracto de ellas de forma histórica o en tiempo real y grabar en disco o imprimir en diferentes formatos personalizables. Las nuevas funciones de alarmas distribuidas incluyen reconocimiento global o selectivo, desplazamiento por la lista y visualización de alarmas procedentes de diferentes servidores en un único panel. Por supuesto, es también posible la gestión distribuida de alarmas en red, permitiendo la centralización de las mismas y acceso desde cualquier nodo de la red Programación. InTouch dispone de un lenguaje de programación sencillo y extenso para la realización de cálculos en segundo plano, simulaciones, etc. Su programación está estructurada en grupos y eventos. Los programas condicionales se pueden asociar a resultados (verdadero, falso, mientras sea verdadero o falso) o botones (al pulsar, al mantener o al soltar). Los programas de pantallas se invocan al abrir, cerrar o mientras la pantalla esté visible. Los programas por cambio de valores se activan al cambio de valores de tags, por acciones del operador (como la selección de objetos), o como resultado de eventos o condiciones de alarmas. El editor de programas muestra todas las funciones disponibles en pulsadores y dispone de utilidades de búsqueda y reemplazo, conversión y hasta 256 caracteres en expresiones para programas condicionales. Su lenguaje de programación soporta expresiones matemáticas y lógicas. Los usuarios pueden visualizar números decimales de precisión sencilla mientras se calculan con doble precisión. Se han añadido nuevas funciones de manipulación de cadenas de texto, matemáticas, entrada/salida de ficheros, recursos del sistema, representaciones hexadecimales y científicas de valores, etc. Página 66 de 143

69 Seguridad. InTouch ofrece hasta niveles de acceso a los que puede asignarse un password, asegurando que las entradas a áreas no permitidas y operaciones condicionales de una aplicación se realicen correctamente Actualización de lecturas/escrituras optimizada. El uso en InTouch de técnicas de excepción en lecturas/escrituras de variables enlazadas a segundas aplicaciones facilita la transferencia de datos de la forma más rápida. Sólo se actualizan continuamente los puntos de comunicación de objetos visibles o los utilizados en alarmas, históricos o en programas de usuario; debido a que InTouch mantiene un registro de los puntos utilizados, eliminando el uso de tablas complejas. De hecho, Wonderware creó el protocolo FastDDE para conseguir actualizaciones de variables a altas velocidades Generación de Informes Personalizados y Documentación. La creación de Informes en aplicaciones industriales se realiza de forma simple formateando pantallas imprimibles automáticamente a través de eventos. InTouch facilita Wizards específicos como el envío de informes por correo electrónico y dispone de potentes opciones para la generación de documentación de una aplicación Aplicaciones en Red. Las Referencias Dinámicas permiten al usuario la modificación de las propiedades de enlace de sus variables en tiempo de ejecución, como direcciones del PLC, celdas de hojas de cálculo u otras referencias DDE. De esta forma se puede visualizar cualquier celda de una hoja de cálculo utilizando un único tag. Las Alarmas Distribuidas soportan múltiples servidores o proveedores de alarmas simultáneamente, facilitando al operador la posibilidad de monitorizar la información de alarmas de múltiples localizaciones a la vez. Las nuevas funciones de alarmas distribuidas permiten implementar reconocimiento, barras de desplazamiento y otras operaciones para el uso en una red INSTALACION InTouch dispone de un sencillo programa de instalación que además detecta el sistema operativo sobre el que el programa se va a instalar. El CD ROM de instalación además dispone de un autoarranque. La ejecución de la instalación es como cualquier otro software bajo ambiente Windows. El programa primero requiere la aceptación de la tarea, aceptar el contrato de licencia (figura 4.5) y después la habilitación de las opciones que se desean instalar. Página 67 de 143

70 Figura Instalación de Intouch Wonderware (pasos 1 y 2). 10 La figura 4.6 muestra la fase de habilitación de opciones de instalación. La imagen de la derecha muestra como todo un componente y sus respectivas opciones están marcados con una cruz roja. Ello indica que no serán instaladas, a diferencia de las que no lo tienen. Se recomienda instalar todas las opciones. Para ello, pulse sobre el elemento tachado para hacer aparecer el menú desplegable y poder marcar la opción "Entire feature will be installed on local hard drive". La tercera fase también habilita que partición de disco duro alojará el programa. Figura Instalación de Intouch Wonderware (paso 3). 10 WONDERWARE, Intouch 10.0 Basic Course. Invensys Systems, Inc. USA 2010 Página 68 de 143

71 La cuarta etapa corresponde solo al registro del usuario y su contraseña (utilizada para comunicaciones o ediciones por nodos). La quinta etapa es la confirmación que el software ha sido instalado correctamente. La figura 4.7 ejemplifica ambas etapas. Figura Instalación de Intouch Wonderware (pasos 4 y 5). Requisitos mínimos Para que Intouch Wonderware opere correctamente, debe ser instalado en equipos cuyas caracteristicas minimas de Software y Hardware cumplan con las siguientes especificaciones: Sistema operativo: Windows XP Professional SP3 Windows Vista SP2 Business, Ultimate o Enterprise (de 32 ó 64 bits) Requisitos de hardware para la PC: Procesador de 1 GHz 32 bit (x86) o 64 bit (x64) 1 GB de memoria del sistema Al menos 20 MB de espacio disponible para la instalación y un adicional de 10 MB de espacio disponible para la configuración y los datos de contacto en caché. Conexión de red. 10Mb/s mínimo. Puerto serie Página 69 de 143

72 4.2.5 LICENCIA IMPLEMENTACIÓN DE UNA NUEVA INTERFAZ DE MONITOREO Y CONTROL PARA EL SISTEMA DE El Wonderware FactorySuite consta de varios componentes de software (aplicaciones). El acuerdo de licencia de Wonderware le otorga el derecho de utilizar y mostrar el software en una sola computadora en una ubicación y en única dirección. El sistema de gestión para la licencia de FactorySuite está diseñado para trabajar con o sin una llave de hardware (dongle). Tras la validación de la información de licencia, los correspondientes componentes de software de FactorySuite se activarán Las licencias dependen de lo que se necesite realizar. Hay licencias de desarrollo o licencias de solo Runtime. Para validar las licencias se utiliza el License Utility que se instala automáticante junto con la paquetería del Wonderware. En el caso de las licencias por llave USB, la instalación es más directa al reconocerse como plug and play. Los tipos de licencia, son muy variados, desde run time, diseñador, diseñador de 64 tags, de 500, 1000, 3000 tags o 64000, focus, etc. En las de diseñador viene por defecto de runtime INICIALIZACIÓN DE INTOUCH El paquete consta básicamente de dos elementos: WINDOWMAKER y WINDOWVIEWER. WINDOWMAKER es el sistema de desarrollo. Permite todas las funciones necesarias para crear ventanas animadas interactivas conectadas a sistemas de E/S externos o a otras aplicaciones WINDOWS. WINDOWVIEWER es el sistema runtime utilizado para rodar las aplicaciones creadas con WINDOWMAKER. Cuando se abre Wonderware por primera vez, es recomendable realizarlo desde el Application Manager a traves de la ruta inicio / Programas / Wonderware /Intouch. Esta es la pantalla principal para la entrada a InTouch. Desde aquí es posible seleccionar cualquiera de las aplicaciones previamente creadas, o bien crear una aplicación nueva CREACION DE UNA NUEVA APLICACIÓN Para crear una aplicación nueva se realiza desde el menu FILE/NEW que despliega asistente de generación de aplicaciones, el cual permite además asignar un nombre y comentario a la nueva aplicación creada. La figura 4.8 muestra los tres pasos del asistente para crear una nueva aplicación, nombrada como CIM que será usada para el desarrollo de la nueva HMI. Página 70 de 143

73 Figura Creación de una nueva aplicación APPLICATION MANAGER El Application Manager es el administrador de aplicaciones desde el cual puede ademas realizarse las funciones de importación/exportación de bases de datos, restauración o respaldo de aplicaciones y configuración de servicios. (Figura 4.9) Figura Proyectos enlistados en el Application Manager. Desde este administrador puede accesarse al Window Maker y al Window Viewer, que son respectivamente las utilerias para editar la aplicación y para ejecutar en versión runtime. Cuando se hace doble clic en alguna de las aplicaciones listadas en el Application Manager, automáticamente se abre el Window Maker para editarla WINDOW MAKER WINDOWMAKER de InTouch es una herramienta de dibujo basada en gráficos por objetos, en lugar de gráficos por pixeles. Básicamente se puede decir que se crean objetos (círculos, rectángulos, etc.) independientes unos de otros. Ello facilita la labor de edición del dibujo y, lo que es más importante, permite una enorme sencillez y potencia en la animación de cada uno de los objetos, independientemente o por grupos. Para ello, se dispone de una Barra de Herramientas de Dibujo, que permite una edición rápida de cualquier elemento. Tiene un ambiente de desarrollo configurable. Por defecto estan disponibles las barras de herramientas, el explorador de la aplicación y la barra de estado. Página 71 de 143

74 El explorador de la aplicación es una vista gráfica jerárquica de la aplicación. En éste se muestran los puntos configurados durante la edición, proporcionando un acceso rápido a estos. Está dividido en tres funciones: Vistas, Scripts y herramientas. La figura 4.10 ambienta el entorno del Window Maker. Figura Entorno del Window Maker. Los menús de la barra, operan como cualquier otro software en ambiente Windows. Estos se dividen en: File. Manejo de ficheros y de ventanas. View. Habilita o deshabilita funciones, barras o elementos dentro del editor. Special. Contiene las principales utilerías de configuración, como diccionario, Access Names, Grupo de alarmas y configuración de enlaces DDE Y ACCESS NAME DDE es un protocolo de comunicaciones desarrollado por Microsoft para intercambio dedatos entre aplicaciones Windows. DDE es un sistema estándar en WINDOWS de muy sencillo uso, en el que la comunicación se establece automáticamente entre programas que contemplan la estructura DDE (clienteservidor). Un programa que puede mandar datos al bus DDE es un programa servidor. Un programa cliente puede recibir datos DDE. Ello permite que muy fácilmente pueda crearse programas con gestiones especiales en VBASIC, EXCEL, etc., y pasar los datos resultantes de estas aplicaciones a InTouch sin necesidad de crear un programa de comunicaciones. Página 72 de 143

75 Así mismo ocurre con los servidores de autómatas que dispone WONDERWARE, entre los que se incluyen la práctica totalidad de los PLCs más conocidos del mundo con comunicación tanto punto a punto como en red. Por supuesto, se puede direccionar un servidor DDE a un puertode comunicaciones y otro servidor a otro puerto, con lo que es posible compartir informaciónque venga de distintos PLCs o sistemas de campo. La comunicación DDE se basa en una convención con tres parámetros: Aplicación Tópico Elemento Para poder enlazar datos vía DDE de otras aplicaciones a Intouch, es necesario crear un Access Name, el cual es el vínculo que se configura para asociarsele una aplicación y un topico. La figura 4.11 es la ventana de creación/edición de un Access Name, cuyos campos son configurables de acuerdo a las siguientes caracteristicas: Figura Access Name Access (Nombre de enlace) Puede ser un nombre aleatorio (es recomendable utilizar el mismo que el tópico) Node Name (Nombre del Nodo). Se rellena solo si va a leer datos de otro PC.En caso que los datos sean del mismo PC no se configura nombre alguno. Página 73 de 143

76 Application Name Nombre de la aplicación de la que va a leerse los datos, puede ser Excel, Siemens, o el DASMBSerial Topic Name Nombre del tópico del que seran leidos los datos. Por ejemplo Libro1.xls, PLC1, CIM, etc.) DEFINICION DE TAGNAMES El diccionario de tagnames es el corazón de InTouch. Durante el runtime, este diccionario contiene todos los valores de los elementos en la base de datos. Para crear esa base de datos, InTouch necesita saber qué elementos la van a componer. Es por ello que se crea una base de datos con todos aquellos datos que la aplicación necesite. El acceso al diccionario se lleva a cabo desde el menú /Special/TagName Dictionary. Existen diversos tipos de tagnames, según su función o características. La tabla 4.2 enlista el tipo de variables según su naturaleza. TIPO DEFINICION MEMORY Tags internos de InTouch I/O Registros de enlace con otros programas o entradas/salidas INDIRECT Tags de tipo indirecto. Asociados a algún valor o característica de otro tag. GROUP VAR Tags de los grupos de alarmas HISTTREND Tag asociado a los gráficos históricos TagID Información acerca de los tags que están siendo visualizados en una gráfica histórica System Tagnames Tags del sistema (fecha/hora, errores de impresora, actividad del Historical Logging). Comienza su nomenclatura por el signo $ Tabla Tipo de variables Dentro de los tags tipo Memory, I/O o indirectos, existe una subdivisión de acuerdo a qué tipo de dato representa dicho tag. La tabla 4.3 establece los principios para determinar la naturaleza de cada tag. TIP PARAMETROS Discrete Puede disponer de un valor boleano o discreto: 0 ó 1 Integer Tagname de 32 bits con signo. Su valor va desde hasta Real Tagname en coma flotante. Su valor va entre ±3.4e38. Todos los cálculos son hechos en 64 bits de resolución, pero el resultado se almacena en 32 bits Message Tagname alfanumérico de hasta 131 caracteres de longitud Tabla Tipo de variables Página 74 de 143

77 Scripts InTouch permite crear una lógica interna con condiciones, cálculos, etc. Esta lógica puede estar asociada a: Toda una aplicación (APPLICATION SCRIPTS) Una sola ventana (WINDOW SCRIPTS) Una tecla (KEY SCRIPTS) Una condición (CONDITION SCRIPTS) Cambio de un dato (DATA CHANGE SCRIPTS) Asociadas a un ActiveX Funciones Usuario (QUICKFUNCTIONS) La lógica (SCRIPT) de InTouch está basada en programación por visual Basic, lo cual significa que el uso de sentencias determinadas son semejantes a las estructura IF...THEN...ELSE, etc. El script estará activo de acuerdo al tipo de condición elegida (por aplicación, por ventana, etc.) ALARMAS InTouch soporta la visualización, archivo (en disco duro o en base de datos relacional) e impresión de alarmas tanto digitales como analógicas, y permite la notificación al operador de condiciones del sistema de dos modos distintos: Alarmas y Eventos. Una alarma es un proceso anormal que puede ser perjudicial para el proceso y que normalmente requiere de algún tipo de actuación por parte del operador. Un evento es un mensaje de estado normal del sistema que no requiere ningún tipo de respuesta por parte del operador. Cada alarma se asocia a un tag. Dependiendo del tipo de tag y la naturaleza de esta, los tipos de alarmas pueden dividirse en los siguientes tipos: Condición de Alarma Tipo Discrete DISC Deviation Major LDEV Deviation Minor SDEV Rate Of Change (ROC) ROC SPC S PC Value LoLo LOLO Value Lo LO Value Hi HI Value HiHi HIHI Tabla Tipo de alarmas Página 75 de 143

78 Prioridades de las Alarmas A cada alarma de cada tag puede asociarse un nivel de prioridad (importancia) de 1 a 999 (Prioridad 1 es más crítica). Ello permite filtrar alarmas en displays, en impresora o en disco duro. Grupos de Alarmas InTouch dispone de un cómodo sistema para prioridades de alarmas. Cuando se crea un tagname de alarma se le asigna un grupo de alarmas. Estos grupos o "jerarquía" de alarmas permiten significar qué alarmas son más importantes, a la vez que permiten reconocer un grupo de alarmas en lugar de todas a la vez. Al crear un tag, se le asocia a un grupo (por defecto el tag de alarma está automáticamente asociado al grupo principal llamado $SYSTEM) EVENTOS Los eventos por su parte, representan mensajes de estado normal del sistema y no requieren respuesta por parte del operador. Un evento se produce cuando se produce alguna condición del sistema, por ejemplo cuando un operador entra en el sistema. EVENTO ACK ALM EVT RTN SYS USER DDE LGC OPR CONDICION Se ha reconocido una alarma Se ha producido una alarma Se ha producido un evento El tagname ha vuelto a su estado normal desde el estado de alarma Evento de sistema Ha cambiado de Operador Un cliente DDE ha hecho un POKE sobre un tagname Una Quickscript ha modificado el valor de un tagname Un operador ha modificado el valor de una tagname usando un Value Input (entrada de teclado) Tabla Tipo de eventos 4.3 I/O SERVERS Wonderware y terceras empresas se pusieron de acuerdo para poner a disposición una amplia gama de Servidores I/O de los dispositivos de control más populares, incluyendo Allen Bradley, Siemens, Modicon, Omron, Mitsubishi, Hitachi, etc. Todos los servidores de Wonderware disponen de comunicación DDE estándar con cualquier aplicación que soporte este protocolo, así como "FastDDE" con productos propios. El DDE Server Toolkit posibilita el desarrollo de nuevos servidores específicos aprovechando toda la experiencia y potencia del sistema de comunicación "FastDDE". Página 76 de 143

79 4.3.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES OPC Wonderware soporta la Especificación OLE para Control de Procesos mediante la introducción de OPCLink. Los componentes del FactorySuite pueden funcionar como clientes OPC y pueden ser utilizados con cualquier servidor OPC. SuiteLink El protocolo SuiteLink proporciona un incremento en las prestaciones y un uso optimizado de la comunicación de datos en entornos Windows NT. El etiquetado individual de cada uno de los datos con atributos de tiempo y de calidad, garantiza el desarrollo de sistemas distribuidos sin pérdida de información. DDE Wonderware también soporta, como ya se ha comentado, el estándar Microsoft DDE y los protocolos basados en fastdde (versión optimizada del estándar DDE desarrollada por Wonderware ) 4.4 DAServer Son programas añadidos íntimamente a la familia de productos de integración de dispositivos de Wonderware. Está diseñado para proporcionar conectividad simultánea entre dispositivos del piso de planta y DDE moderno, SuiteLink y/o las aplicaciones basadas en clientes OPC DAServer Modicon MODBUS Serial El DAServer Modicon Modbus Serial de Wonderware, es utilizado como servidor de protocolo de comunicación Modbus vía RS 232 o RS 422 y es una aplicación de Windows que permite el acceso de aplicaciones de Windows a los datos en los PLC s y otros dispositivos compatibles, a través de una red serial. El ModbusSerial DAServer de Wonderware es un programa de aplicación de Microsoft Windows que actúa como un servidor de protocolo de comunicación. Éste permite que otros programas de aplicación de Windows accedan a datos en controladores de la familia Modicon de Schneider y otros dispositivos Modbus, incluyendo el TSX Quantum, TSX Momentum, y el Modicon Micro que son conectados al DAServer a través de cualquiera de los puertos seriales de una PC o un modem usando el protocolo Modbus. 11 El ModbusSerial DAServer de Wonderware también soporta otros controladores Modbus genéricos de 4,5 y 6 dígitos. Mientras que el DAServer está pensado principalmente para su uso con Wonderware InTouch (versión 7.11 Patch 02 y posterior), puede ser usado por cualquier programa de Microsoft Windows capaz de actuar como un cliente DDE, SuiteLink, u OPC, que también puede coexistir con FactorySuite 2000 y mayor. 11 WONDERWARE, MBTCP DAServer User s Guide. Invensys Systems, Inc. USA WONDERWARE, Intouch 10.0 Basic Course. Invensys Systems, Inc. USA 2010 Página 77 de 143

80 4.4.2 Instalación del DAServer Modicon MODBUS Serial Como cualquier otro programa bajo ambiente Windows existe un asistente para la rutina de instalación del DAServer que proporciona un procedimiento paso a paso para la configuración de la instalación de uno o más componentes del sistema. Estos componentes incluyen: El Administrador de DAServer, incluidos los componentes de configuración de este DAServer específico El DAServer, incluyendo capacidades de protocolo OPC El Plug In DDE / SuiteLink, para comunicarse con el legado de productos de Wonderware Ejecute el archivo de instalación desde el CD ROM. El cual le abrirá la ventana de bienvenida al asistente de la instalación como en la figura 4.12 Figura Bienvenida a la instalación del DA Server La fase siguiente es la aceptación del contrato de licencia (como cualquier otro software), en cuya aceptación hace aparecer el cuadro de diálogo Selección de funciones (ver figura 4.13). En este cuadro seleccione los componentes que desea instalar y haga clic en Siguiente. Utilice Examinar Espacio en disco y Reset para utilizar estas funciones. Página 78 de 143

81 Figura Configuración de componentes del DA Server Tendrá que definirse un nombre de usuario y contraseña igual que en el caso de la instalación de Wonderware. Contemple preferentemente utilizar los mismos definidos en ese caso. Después de ello, una última de ventana de confirmación de instalación, con el listado de las funciones configuradas a instalarse se muestra para que al confirmarse comience la instalación, mostrándose el progreso de esta. La figura 4.14 señala ambos casos. Figura Confirmación y progreso de la instalación Después de que el sistema se ha actualizado, el cuadro de diálogo Finish (ver figura 4.15 se muestra. Haga clic en Finalizar para concluir la instalación. Utilice la casilla de verificación See Readme como se desee. Página 79 de 143

82 Figura Instalación completa del DA Server 4.5 ArchestrA SYSTEM MANAGMENT CONSOLE Dentro de Wonderware, tanto a nivel técnico como comercial, se habla de ArchestrA. En muchas ocasiones se utiliza indistintamente los conceptos de ArchestrA, System Platform e Industrial Application Server. ArchestrA es la Arquitectura Tecnológica basada en.net de Microsoft, desarrollada por Wonderware para facilitar e impulsar la Integración de Dispositivos y Sistemas a distintos niveles. No es un componente Software o un CD que pueda adquirirse. Se trata de una arquitectura sobre la que se genera software que es fácilmente desplegable e integrable 12. ArchestrA, se compone de: Productos Software: A nivel Servidor el producto base es System Platform 3.0, que incluye el motor de ejecución de aplicación (Industrial Application Server), servicios de almacenamiento y gestión de información de proceso e infraestructuras (Historian), servicios Web (Wonderware Information Server) y drivers de comunicación con dispositivos de campo para facilitar la integración horizontal. A nivel Cliente: InTouch, ActiveFactory, Integración con MS Office. A través de estos productos, ArchestrA proporciona un Marco de Servicios Unificado. Funcionalidades que facilitan la integración con otros SCADA y dispositivos de campo: ArchestrA Bulk Import, FactoryGateway es archestra.html Página 80 de 143

83 Tecnología desarrollada sobre estándares: ISA95, ISA88, OPC, B2MML. Aplicaciones de desarrollo y mantenimiento: IDE, SMC, VisualStudio, AOT. Lenguajes de Programación y Tecnologías: Quickscript, C#, C++, Visual.Net, XML, OCX que permiten comunicar Aplicaciones Transaccionales con Aplicaciones en Tiempo Real. Lenguaje Neutral de Ejecución (CLR/Boostrap/Platforms). El desarrollo de esta arquitectura Software, hace que Wonderware se posicione en el mercado de forma diferente con el resto de competidores. Página 81 de 143

84 CAPITULO 5 ESTRUCTURA DE LA NUEVA HMI DEL CIM-2000 Página 82 de 143

85 5.1 JUSTIFICACIÓN DE IMPLEMENTACIÓN La nueva interfaz Humano Maquina que ha sido diseñada para implementarse en el Sistema de Manufactura integrada por computadora tiene como principio fundamental la innovación hacia una plataforma más actual y poderosa. La principal justificación obedece a que la plataforma actual de HMI con la que cuenta el CIM está desarrollada bajo el software Vuniq V3.1. Un software implementado en 1999 que opera bajo el sistema operativo Windows 98. Las características del equipo que contiene esta aplicación son las aplicables a un equipo Intel Pentium III a 800 Mhz, con 128 MB de RAM y un disco duro de 9.5 GB. Esto lo convierte en el principal problema del equipo. Si la PC sufriera un daño en alguna de sus partes, resultaría costoso y complicado hallar en el mercado refacciones compatibles. Ahora bien, en el caso de tener que sustituir el equipo por otro nuevo, las características de éste (procesador, sistema operativo, memoria) no serian compatibles con las características sobre las que opera el Vuniq V3.0. A todo esto obedece la necesidad de implementar una nueva interfaz que opere sobre una plataforma de diseño actual y capaz de ser actualizable a nuevos sistemas operativos nacientes. 5.2 FILOSOFÍA DE DISEÑO Si la implementación de una nueva HMI es un tema fehaciente, entonces en el nuevo concepto cabe la posibilidad de mejorar el diseño de navegación de la aplicación con respecto a la interfaz original. Además de innovar nuevas herramientas que auxilien la interpretación y gestión de la información. La nueva interfaz tiene como filosofía fundamental de operación, el desplazamiento sencillo a través de un menú principal para el acceso a submenús correspondientes a las diferentes estaciones de proceso. Como se estudió en el capítulo 4, una de las buenas prácticas para el diseño de interfaces, apuntan a que se deba evitar en lo posible tener información importante en lugares apartados dentro de la aplicación, lo que conlleve a cambiar de ventanas o desplazarse entre menús. La nueva filosofía de diseño, contempla una estructuración donde la información relacionada converge en una misma área de visualización. En la nueva filosofía de diseño, se contemplan modelos tridimensionales de las diferentes estaciones de proceso complementándose con ayudas gráficas que le mostraran al usuario las direcciones de desplazamiento de las diferentes piezas. Página 83 de 143

86 5.3 PRINCIPIOS DE NAVEGACIÓN En el diseño actual de navegación, cada estación de trabajo esta apartado en submenús. A su vez cada submenú está integrado en una organización por pestañas para el acceso a los diferentes controles aplicables. Independientemente de la pestaña en la que se encuentre trabajando, el usuario tendrá siempre presente un modelo gráfico de la estación correspondiente, con el estado simulado de las condiciones actuales. (Posición de vástagos, pallets, vagones, etc.). El modo de navegación que tiene la aplicación desarrollada bajo Vuniq, sirve de base de diseño. Sin embargo el nuevo diseño prevé que la información en tiempo real del estado de los dispositivos de cada estación, esté disponible de forma directa al usuario. El nuevo diseño no contempla ventanas emergentes (también conocidas como pop ups ), en consecuencia, todos los menús se encuentran dispuestos dentro de las pestañas de control para cada menú. Esto evita que se existan ventanas que se interpongan, o que el usuario tenga que llamar repetidamente a estas ventanas cada vez que ejecuta un comando en específico para después corroborar su estado en otra ventana. 5.4 PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN La interfaz de monitoreo y control desarrollada en el entorno de Intouch Wonderware está configurada bajo parámetros específicos de comunicación compatibles con los controladores y medios de comunicación del CIM, de acuerdo a como se explico en el capítulo 3. Básicamente la primera etapa de configuración se divide en tres partes que compete al enlace inicial de comunicación. La primera parte es la correspondiente al medio físico de comunicación, la segunda corresponde a la configuración del DAServer y finalmente la tercera parte hace referencia a las bases de datos utilizadas para la aplicación PUERTOS Y MEDIOS DE COMUNICACIÓN La HMI implementada va a desarrollarse y ejecutarse sobre una estación de trabajo, tipo PC con las características mínimas necesarias para poder correr la paquetería del Intouch Wonderware (Vea Capitulo 4 para detalles de características). Al igual que la estación actual, el puerto de entrada por la cual se establecerá la comunicación con el CIM 2000 será a través del puerto serial del ordenador. Página 84 de 143

87 La interfaz ocupará el mismo protocolo de comunicación y estándar del medio existente (Modbus sobre RS 232). De hecho, al llevar a cabo la migración a la nueva interfaz no es necesario sustituir, agregar o eliminar ningún medio físico de comunicación. La misma terminal DTE constituida por un conductor de 3 hilos terminado en un conector macho DB 9 se utilizara para conectarse al nuevo ordenador. Las figuras 5.1 y 5.2 muestran respectivamente la configuración actual del conector y la apariencia de la terminal existente. Figura Configuración de la terminal serial DB 9 de la HMI del CIM Figura Terminal serial DB 9 de la HMI del CIM En contraposición, de cada lado de las terminales DTE, se encuentra conectada al puerto Modbus del PLC una terminal macho como se muestra en la figura 5.3. Figura Terminal serial DB 9 del PLC del CIM Página 85 de 143

88 Basados en la tabla 5.1, será necesario que el ordenador tenga los mismos parámetros de configuración que los controladores del CIM. Para ello deberá configurar sus parámetros desde el panel de control de Windows. Velocidad de Transmisión: 9600 bd Paridad: Par Bits de Datos 8 Bits de Parada 1 Modo: Modbus RTU CIM ID: 1 ST 2000 ID: 10 PN 2000 ID: 20 TABLA 5.1 Parámetros de configuración del CIM 2000 PS 2800 ID: 50 Siga la siguiente ruta de accesos para acceder al administrador de dispositivos de Windows: MENU INICIO / PANEL DE CONTROL / SISTEMA / HARDWARE / ADMINISTRADOR DE DISPOSITIVOS. La ventana del administrador de dispositivos se desplegara. Identifique la opción de Puertos (COM & LPT) y elija el puerto de comunicaciones serial. Típicamente es COM1. El ejemplo de la figura 5.4 muestra el puerto COM4. Al hacer doble clic sobre el puerto, se abre una ventana de propiedades del puerto. Diríjase a la opción de Configuración de puerto para ingresar los parámetros de comunicación del puerto de acuerdo a la tabla 5.1. La figura 5.4 muestra cómo debe quedar configurada dicha ventana. Figura Configuración del puerto serial del ordenador. Página 86 de 143

89 5.4.2 CONFIGURACIÓN DEL DASERVER Como se estudió en el capitulo anterior, la importancia del DAServer es fundamental para establecer con éxito el vinculo de la información proveniente de cada uno de los clientes integrados a la red. Los siguientes pasos ejemplifican a detalle la manera en que debe ser configurado cada objeto para fungir como enlace de cada unidad de control. A cada una de estas unidades le será asignada un nombre de dispositivo que servirá como identificador cuando se configuren los Access names del Intouch (sección 5.5.2) INICIO DEL DASERVER Inicie el software ArchestrA System Managment Console, desde el menú INICIO/ PROGRAMAS / WONDERWARE / SYSTEM MANAGMENT CONSOLE. Se abrirá una pantalla similar a la mostrada en la figura 5.5. Identifique en la parte izquierda un menú tipo árbol que comienza con el título del Archestra SMC, seguido del gestor del DAServer y un visor de registros. Figura Pantalla inicial del Archestra System Managment Console. Ubíquese sobre el menú del DAServer Manager y extienda el menú (Figura 5.6). Observe que el grupo por defecto es el grupo local y que dentro de éste se encuentra ya instalado el Servidor para Modbus Serial abreviado como DASMBSerial. Observe también que debajo del DASMBSerial se encuentra el menú de Configuración. Abra este menú desde el árbol, para encontrar la pantalla respectiva como el de la figura 5.6. Los valores por defecto que ahí aparecen son parámetros globales de comunicación del DAServer. Respete dichos valores tal como se observan en la figura. Página 87 de 143

90 Figura Parámetros globales del DAServer Adición del objeto del puerto de comunicación serial. El siguiente paso consiste en dar de alta un puerto serial sobre el cual se basaran los distintos dispositivos conectados. Para ello, dé clic derecho encima de la opción de Configuration y del menú emergente seleccione la opción Add COM_PORT1 Object como se muestra en la figura 5.7. Figura Adición de un puerto Serial para ArchestrA El Archestra creará el objeto con un nombre por defecto etiquetado como PTO_COM1 e inmediatamente desplegara la ventana de configuración del puerto. En base a la tabla 5.1, configure los parámetros necesarios. Los datos extras corresponden a tiempos de respuesta de la aplicación. Los valores por defecto que trae son correctos para este tipo de aplicación. La figura 5.8 le indica como deberá quedar finalmente la configuración correcta. Página 88 de 143

91 Figura Parámetros de configuración del puerto Serial para ArchestrA Hasta este punto los datos pueden guardarse para evitar pérdidas de información. Utilice el icono de guardar ubicado en la esquina superior derecha para tal propósito Adición de los dispositivos de comunicación. Una vez teniendo el puerto de comunicación sobre el cual están conectados los diferentes dispositivos seriales, la siguiente fase es dar de alta uno a uno los dispositivos mencionados. Para ello, posiciónese sobre el objeto PTO_COM1 y con un clic derecho seleccione la opción Add ModiconMicroPLC Object del menú desplegable (Figura 5.9). Figura Adición de un Dispositivo Modbus serial Esta acción le inserta un dispositivo Modbus serial. Dentro de cada puerto, se pueden dar de alta hasta 256 dispositivos. Para el caso particular del CIM solo serán requeridos 3, de Página 89 de 143

92 acuerdo a la tabla 5.1. La estación de proceso (PS 2800) no será dada de alta debido a que es una estación faltante que está planeada a futuro. Dado que la primera estación corresponde a la estación central, nombre el dispositivo como CIM. Si extiende el árbol a partir de este dispositivo, se visualizará una ventana con 3 pestañas como la de la figura Tome en cuenta, que de acuerdo a la tabla 5.1, el ID de la estación CIM le corresponde el numero 1, por lo tanto este número es el que debe ser escrito en el campo marcado como Slave Address. El resto de los parámetros que se encuentran por default en la ventana son lo suficientemente correctos para usarse en la aplicación del CIM. Solo preste atención al formato del orden de bits, que tenga que ser del tipo B1, B2 B16, que significa el modo en que se determina cual es el bit más significativo en un registro. Figura Configuración de un Dispositivo Modbus serial La pestaña adyacente es la nombrada como Device Groups. En esta ventana son agregados los nombres con los que serán llamados los tópicos relacionados al grupo de señales provenientes del dispositivo para ser usadas por diferentes clientes tales como el Intouch Wonderware. En la figura 5.11 se muestra como es la apariencia de esta pestaña. De inicio no aparece ningún device Group enlistado. Sobre el área vacia, dé un clic derecho y del menú emergente seleccione la opción add. Por defecto el nombre que recibe el nuevo grupo es Device Group. Nómbrelo de preferencia de igual manera que el dispositivo: CIM. Recuerde que este nombre es el que será utilizado por el Access name de Wonderware. Página 90 de 143

93 El tiempo de intervalo de actualización es por defecto 1000 milisegundos (1 segundo). Conserve este valor tal como se muestra en la figura 5.12 Guarde los cambios a la configuración desde el icono de guardar, ubicado en la esquina superior derecha Figura Adición de un Device Group nuevo. Figura Configuración de un Device Group nuevo. Página 91 de 143

94 Adición del resto de los dispositivos de comunicación. Para integrar las otras dos estaciones disponibles del CIM, la unidad PN 2000 y la ST 2000, realice los mismos pasos del punto para dichas estaciones. Básese en la tabla 5.1 para los ID de las estaciones y por convención deberá usarse los nombres de dispositivo y de device group como NEUMATIC y STORAGE respectivamente. Las figuras 5.13 y 5.14 ejemplifican las configuraciones. Figura Configuración del dispositivo NEUMATIC (PN 2000). Página 92 de 143

95 Figura Configuración del dispositivo STORAGE (ST 2000) Arranque del enlace de comunicación con el DAServer. Una vez terminada toda la configuración necesaria se debe activar el DAServer. Esto se realiza presionando el icono ArchestrA.DASMBSerial.2 desde el menú de la izquierda, cuando se selecciona aparece el icono de activación del DAServer en la parte superior del menú de configuración. Como se puede ver en las figuras 5.15 y 5.16, el botón corresponde a una flecha sobre recuadro verde que al activarse cambia a un cuadro rojo con un tache inscrito. Figura Definición de los botones de activación del DAServer Página 93 de 143

96 Figura Ubicación de los botones de activación del DAServer BASES DE DATOS Al utilizarse las mismas aplicaciones de las lógicas de programación existentes, no fue necesario cambio alguno, o adaptación a los programas de los PLC. El diseño de la nueva HMI es tan flexible y adaptable que puede ser fácilmente instalado para su aplicación. De hecho, la aplicación es tan flexible que puede trabajar en paralelo con otra estación corriendo la Interfaz en Vuniq sin representar conflicto alguno. Es por esto, que la estructura de la base de datos original es utilizada como plataforma para el uso de una nueva base de datos. En la aplicación Vuniq, así como en los diferentes PLC del CIM 2000, no se manejan etiquetas o nombre de variables (tagnames). En realidad lo que manejan ambos dispositivos es solo la dirección del registro equivalente. Para el caso del Intouch Wonderware, si se utilizan identificadores o tagnames para cada variable (además de propiedades como el Access name y grupo de alarmas). Es por esta razón, que se creó una convención de tags, para asignarle un nombre a cada variable además de su correspondiente dirección Modbus. Las metodologías para extraer las direcciones de los registros fueron diversas. Algunas direcciones, las más sobresalientes, están descritas en los manuales de mantenimiento de cada una de las unidades. Algunas otras direcciones fueron extraídas directamente de la exploración del editor del Vuniq. Página 94 de 143

97 Y en algunos casos más particulares, se necesitó de la exploración de los diagramas de escalera programados en los PLC para averiguar ciertas direcciones. El apéndice A, muestra las bases de datos completas para cada una de las estaciones 5.5 CONFIGURACIÓN INICIAL EN EL WINDOW MAKER NOMBRE Y UBICACIÓN DE LA APLICACIÓN En la estructura del Intouch, una aplicación de monitoreo puede ser editada desde el Window Maker o ejecutada para su visualización desde el Window Viewer. En cualquier caso, la ruta de la carpeta de archivos de la aplicación es exactamente la misma para ambas. Esta se encuentra por defecto en la carpeta de proyectos del Intouch en la ruta C:\Documents and Settings\Dell\Mis documentos\my Intouch Applications\CIM El nombre de la carpeta del proyecto esta etiquetada como CIM, al igual que el nombre del proyecto. Al abrir el programa Intouch desde la ruta INICIO / PROGRAMAS / WONDERWARE / INTOUCH, se ingresa al administrador de proyectos de intouch, desde el cual se creó la aplicación CIM ACCESS NAME Como se explico en el capitulo anterior, InTouch usa Access Names en tiempo real para referirse a los datos de I/O. Cada Access Name es equivalente a una dirección de I/O que puede contener un Nodo, Aplicación, y Tópico. El Access name funciona como una variable de enlace entre InTouch con el I/O Server. Esta variable para que pueda funcionar como vínculo, deberá llevar el mismo nombre que el dispositivo con el que se desea enlazar El nombre de la aplicación (Aplication Name) para la comunicación entre InTouch y los DA Server`s es el nombre de la utilería del Archestra con el que se está realizando el enlace en cuyo caso particular es el DASMBSerial. El mismo nombre del Access Name también es el aplicable al nombre del tópico. La tabla 5.2 enlista los parámetros correspondientes de enlace. Página 95 de 143

98 ESTACION ACCESS NAME APPLICATION NAME TOPIC NAME CIM 2000 CIM DASMBSerial CIM PN 2000 NEUMATIC DASMBSerial NEUMATIC ST 2000 STORAGE DASMBSerial STORAGE Tabla 5.2 Parámetros de enlace para Access Names Para asignar estos parámetros dentro del Window Maker, se accede desde el menú Special / Access Names. Esto desplegara la pantalla mostrada en la figura Figura 5.17 Ventana de edición de Access Names Por defecto, el programa tiene el Access Name Galaxy. Para crear una nueva se selecciona el botón Add para indicar los parámetros de un nuevo Access Name. Basados en los datos de la Tabla 5.2, los parámetros a escribir para cada uno de los Access deberían de queda como en la figura 5.18 donde se ejemplifica la configuración del Access Name llamado CIM. Nótese que el protocolo a usar es el DDE. Figura 5.18 Edición de un Access Name Esta operación se repite para los 3 dispositivos, como en la tabla 5.2, lo que resultará en un total de 3 Access names. Los nombres de Access y Topic para los Access restantes serian NEUMATIC Y STORAGE respectivamente. Página 96 de 143

99 5.5.3 GRUPO DE ALARMAS Una de las mejoras fundamentales que trae la implementación de esta nueva interfaz, es la capacidad de guardar históricamente las alarmas y eventos que transcurran durante el proceso. Intouch no solo tiene la capacidad de usar su propia base de datos para ello, sino que una vez adquiridos los datos, los puede gestionar en maneras diversas. Bien sea organizándolos por categorías, enviándolos a archivos de texto o procesadores de datos, o bien usándolos dentro de sí para crear enlaces, animaciones, etc. La HMI considera 3 fundamentales grupos de alarmas, de acuerdo al dispositivo del que provengan. CIM PN 2000 ST 2000 Para editarlos, existe la herramienta desde el menú Special / Alarm Groups. Esta opción le desplegara la ventana de la figura Por defecto existe el grupo llamado $System. Todas las variables que son dadas de alta en el diccionario por default pertenecen a este grupo a menos que se indique lo contrario. Figura 5.19 Ventana de Grupo de Alarmas Para agregar un nuevo grupo de alarmas, se utiliza el botón Add el cual despliega la ventana de la figura 5.20 Figura 5.20 Creación de un Grupo de Alarmas Este menú habilita la posibilidad de crear un grupo nuevo, nombrarlo y escribirle un comentario descriptivo. Debera crear de esta manera los 3 grupos de alarmas. Página 97 de 143

100 5.5.3 DICCIONARIO DE VARIABLES El diccionario de variables es la base primordial de la aplicación. En esta, están dados de alta cada uno de los tags o variables que contienen las características para ser leídos o escritos desde sus dispositivos de control. Para dar de alta una variable, se utiliza el diccionario de tags, el cual es posible acceder desde el menú Special / Tagname Dictionary, se abre la ventana mostrada en la figura Figura 5.21 Ventana inicial del diccionario de variables Por defecto la ventana abre la primera de las variables que es regularmente una variable interna del sistema. Para agregar una variable nueva, se selecciona el botón de New y de preferencia se habilita la opción de Details & Alarms, para permitir tener toda la gama de opciones de configuración. Tomemos el ejemplo de dos variables del apéndice A y localicémoslas en la tabla 5.3. Obsérvese que para el caso de la primer variable, es una tipo booleana (DO) y cuenta con alarma de evento al convertirse en verdadera (0 a 1) la condición. Por otro lado en el caso de la tipo Análoga (AO), se cuenta con rangos y unidades de ingeniería. La figura 5.22 ejemplifica de mejor manera la interpretación de la base de datos para poder dar de alta variables en el diccionario. TAGNAME EQUIPO ID DESCRIPCION ALM_BAT_LOW ST Alarma: Falla de batería baja DO OFF ON 0--> PLLT_N_ST01 CIM 1 Numero de Palet de la Estación No. 1 AO TIPO DE DATO RANGO MENOR RANGO MAYOR ENG. UNIT STADO_0 STADO_1 CONDICION DE ALARMA MOD REG. ADDR Tabla 5.3 Extracto de dos variables distintas de la base de datos Página 98 de 143

101 Figura 5.22 Ejemplos de edición en el diccionario de variables Todas las variables deben ser dadas de alta en el diccionario. La manera puntual y mas larga es hacer este par de procedimientos tantas veces como sea necesario. Sin embargo, esto resultaría en una gran cantidad de tiempo invertido. Se tiene la flexibilidad de exportar desde Excel al diccionario de Intouch y viceversa Es recomendable para esto dar de alta una variable de cada tipo para cada Access Name propuesto como en el ejemplo. Utilizando los los comandos dbdump y dbload disponibles en el Application Manager podra exportar la base de datos a un formato excel (separado por comas) y utilizalo como plantilla para obtener el formato en el que se estructura el diccionario para hacer compatible una base de datos de Excel como la del Apendice A. Habiendo rellenado todo el formato completo, vuelva a importar el diccionario haciendo referencia al archivo que se haya generado. Página 99 de 143

102 5.6 DISEÑO GRÁFICO DE LA APLICACIÓN DISTRIBUCIÓN Y DIMENSIÓN DE VENTANAS La aplicación fue diseñada para un monitor con resolución de 1366 x 768 pixeles. Las áreas básicas de distribución de menús y ventanas están conformadas por la siguiente distribución Figura 5.23 Distribución en pixeles del área de Trabajo BARRA DE MENU FIJA Esta es una barra visible en todo momento de la aplicación. Conformada por dos filas principales. La primera contiene los accesos hacia las estaciones Neumatic, Storage, Principal y el de proceso (aunque deshabilitado por no existir estación de proceso). Al final de la primera fila existe un recuadro que contiene el titulo de la vista actual de trabajo, la cual cambia conforme cambian las pantallas. Figura 5.24 Barra de menú fija La siguiente barra contiene elementos de control directos para actividades o diagnósticos rápidos. La tabla 5.4 describe las características de cada elemento. ICONO NOMBRE DESCRIPCIÓN HOME Vinculo a la página principal ATRÁS LISTA PREVIAS COMMS ESTADISTICA BUSCAR IMPRIMIR ALARMAS SONIDO Vinculo a la vista previa Muestra las ultimas 5 vistas previas Estado de la comunicación Vinculo a la ventana de estadísticas Motor de búsqueda de tags Acceso directo a impresión de vista Vinculo a ventana de alarmas Enmudece el sonido de alarmas Tabla 5.4 Iconos de la barra de menú principal Página 100 de 143

103 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE BARRA DE ALARMAS PRESENTES Esta es también una barra visible en todo momentoo de la aplicación. Conformada por tres columnas principales. La primera contiene el nombre del sistema (COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING), la siguiente y principal columna es la tabla de alarmas presentes en el sistema. La ultima parte está conformada por la fecha y hora actuales del sistema (misma que usa para guardar los históricos de alarmas) y para enunciar el nombre del operador que inició sesión de trabajo. Así mismo, ahí coexistee el icono para iniciar o cerrar sesión de usuario. Figura 5.25 Barra de Alarmas Presentes AREA DE TRABAJO Esta área es la que despliega cada una de las vistas que son accesadas por el usuario durante el proceso de monitoreo y control. El detalle de cada ventana se explicara más adelante dentro de este capítulo CONFIGURACIÓN DE ACCESO A MENUS La organización hacia los accesos a menús está distribuida en una organización de ventanas/ pestañas o menús /submenúss y obedecen el siguientee orden: "HOME MENU PRINCIPAL NEUMATICA ALMACEN ALARMAS Control de Cubos Control de cilindros Control de ciclos Control de Alarmas I/O Control de Manipulador Requerimiento del CIM Estado de Almacen Control Semiautomático Politicas de trabajo Control de Alarmas ESTADISTICAS Figura 5.26 Organizaciónn de menús. El modo de crearr un acceso para cualquier botón o pestaña que sea vínculo para abrir una ventana está basado en una misma configuración: Se le brinda al objeto las propiedades de botón con la característica de mostrar ventana. Página 101 de 143

104 La figura 5.27 ejemplifica la configuración de un botón y se muestra como el propio editor enlista las ventanas existentes para seleccionar la deseada. Figura 5.27 Ejemplo de configuración de un acceso a otra ventana CONVENSION DE COLORES Y ATRIBUTOS Dentro de las buenas prácticas de diseño para interfaces humano maquina se establece una gama de colores que no resultan agresivos para el operador y que además jueguen un perfecto equilibrio contra las propiedades de contraste y brillo Fondos base La gama de los grises resulta una base perfecta para utilizarse dentro de la aplicación (de hecho muchos estándares lo establecen como de uso sugerido). Ofrece un contraste sutil para las figuras que se esquematicen sobre él, ofreciendo una mínima reflexión de la luz. Además de ser un color cuya saturación a la vista no produce cansancio o alguna otra condición negativa para el observador (a diferencia del rojo cuya exposición prolongada conlleva a ansiedad y estrés). Toda la aplicación maneja 4 colores base de grises, totalmente independientes de los colores usados para gráficos animados. Éstos se enlistan en la tabla 5.5. MUESTRA CODIGO RGB USO 236,233,216 Botones de acceso y de control 215,211,209 Barra de iconos (menú principal). Fondo de barra de alarmas 118,118,118 Fondo general de vistas. Pestañas activas 56,56,56 Fondo en recuadro de datos y texto. Pestañas inactivas Tabla 5.5 Gama de colores base de la aplicación Texto Para el caso de los textos, la aplicación tiene una congruencia respecto a los colores, tipos y fondos sobre los cuales son escritos, dependiendo la información a mostrar. La tabla 5.6 enlista toda la gama de posibilidades para los textos mostrados. Página 102 de 143

105 MUESTRA COD. FONDO USO ABC 236,233,216 Descripción del comando de los botones ABC 215,211,209 Hora, Operador, Descripción del CIM. Alarma Activa reconocida ABC 215,211,209 Alarma Activa no reconocida en barra de alarmas ABC 118,118,118 Descripción de Pestañas activas. ABC 118,118,118 Titulo de submenús (pestañas) ABC 118,118,118 Subtítulos de parámetros ABC 118,118,118 Lista de Parámetros ABC 56,56,56 Identificadores de dispositivos (Pallets, estaciones) ABC 56,56,56 Parámetros de valores relevantes ABC 56,56,56 Lecturas de valores relevantes ABC 56,56,56 Descripción de Pestañas inactivas. ABC 56,56,56 Condiciones en estado 0 o inactivo sin relevancia ABC 56,56,56 Condiciones en estado 1 o activo sin relevancia ABC 56,56,56 Condiciones en estado 1 relevancia media. ABC 56,56,56 Condiciones en estado de normalidad relevantes ABC 255,0,0 Condiciones en estado de alarma relevantes ABC 0,0,0 Condiciones de alerta Tabla 5.6 Gama de colores para uso de textos DISEÑO EXTERNO DE IMÁGENES Pese a que Windowmaker tiene su propio editor de imágenes, esta herramienta no ofrece grandes ventajas para el diseño más complejo de figuras. Es por ello, que las imágenes concernientes a los modelos tridimensionales de los componentes del CIM, se realizaron al partir del modelaje a escala en vista isométrica desarrollado con Autocad Figura 5.28 Diseño tridimensional del CIM Página 103 de 143

106 Una vez realizado el modelo, es necesario simplemente tratarlo con un software de diseño gráfico para convertir la imagen vectorizada a un archivo png, jpg, bmp o wmf, con alta calidad con el fin de poder importar la imagen hacia el editor de Window Maker. Para este caso particular hubo que ser auxiliado del software Corel Draw X DISEÑO DE ANIMACIONES No existen instrucciones precisas sobre como diseñar una interfaz hombre maquina, desde el punto de vista de las animaciones de objetos. Cada programador usara sus propias bases, conocimientos, herramientas y criterios para moldear la parte que brinda lucidez a la HMI: la animación de objetos. Es por esta razón, que este apartado tiene solo la disposición de mostrar las animaciones básicas usadas en la aplicación y su objetivo recae en demostrar como el éxito de una HMI se basa en el modo de presentar la información a partir de configurar propiedades diversas a objetos ligadas a valores de variables. Para el mejor entendimiento del resumen de animación, será necesario basarse en la figura 5.29 que corresponde al cuadro de configuración de propiedades de un objeto a animar. El tipo de objeto (Object type) aparece en la parte superior izquierda que significa que tipo de figura va a animarse. Todas las diferentes opciones de animación aparecen en listas organizadas según la naturaleza de animación y el uso especifico deseado. Cada opción al habilitarse amerita asociar una variable. Figura 5.29 Opciones de animación de objetos. Página 104 de 143

107 5.7.1 SIMBOLOS GRÁFICOS BASICOS DESPLIEGUE DE VALORES. Cualquier de lectura para mostrar un valor. El objetivo es tomar el valor real de proceso y mostrarlo al operador. Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: ##### (cadena de texto) text Value Display / Analog Análoga ó CAPTURA DE VALORES. Cualquier valor de escritura para ingresar al PLC. El objetivo es que el usuario devuelva un valor real de proceso y luego mostrarlo al operador. (Ejemplo los setpoints) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: ##### (cadena de texto) text Touch link/ Analog Análoga MOSTRAR/ESCONDER OBJETOS. Cualquier objeto o bloque de objetos agrupados. El objetivo es que el usuario pueda ver o no un objeto cuando una variable es verdadera. (Ejemplo: un pallet presente en una celda del almacén) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: Símbolo (conjunto de objetos) Symbol Miscellaneous / Visibility Digital RELLENAR OBJETOS. Cualquier objeto o bloque de objetos agrupados. El objetivo es que el usuario pueda distinguir un cambio de color de relleno de un objeto cuando una variable es verdadera o falsa. (Ejemplo: el estado de una entrada al PLC) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: Símbolo (conjunto de objetos) Symbol Tex color / Discret Digital Página 105 de 143

108 TEXTO CONDICIONANTE. Cualquier texto.el objetivo es que el usuario pueda distinguir un cambio de texto en una leyenda cuando una variable es verdadera o falsa. (Ejemplo: el estado de una entrada al PLC) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: ##### (cadena de texto) text Value Display / Discret Digital COLOR DE TEXTO. Cualquier texto.el objetivo es que el usuario pueda distinguir un cambio de color de texto en una leyenda cuando una variable es verdadera o falsa. (Ejemplo: el estado de una entrada al PLC) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: ##### (cadena de texto) text Text color / Discret Digital ENTRADA DE PULSADOR. Cualquier objeto o botón. El objetivo es que el usuario pueda ingresar al PLC una entrada discreta mediante el accionamiento de un pulsador. (Ejemplo: el encendido de la banda transportadora) Objeto animado Object type Propiedad de animación Tipo de variable Resultado: Botón o símbolo Button Touch Pushbuttons/Discrete Value Digital USO DE SCRIPTS Algunas otras animaciones requieren de un uso de herramientas de programación más avanzadas. Para ello están disponibles los scripts, basados en programación tipo visual basic, se pueden realizar operaciones de programación con las variables del diccionario. De los 3 diferentes scripts que tiene Window Maker (de ejecución alterna, embebidos por ventana y por propiedad de acción de objeto), la aplicación solo utiliza los scripts embebidos por ventana y de acción para el caso particular de la ventana de estadísticas. SCRIPT DE VENTANA. Anidado en las propiedades de cada ventana, se utiliza un script para determinar el nombre de la ventana actual y la ventana que se cerró por última ocasión. Con esto es posible la animación del botón de atrás al tener una variable que registre la ultima ventana abierta. Página 106 de 143

109 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE On Show WINDOW_CURRENT= "MAIN_PROGRAM"; MIENTRAS SE ENCUENTRA ABIERTA LA VENTANA While Showing On Hide WINDOW PREVIOUS1= "MAIN_PROGRAM"; AL ABRIR LA VENTANA AL CERRAR LA VENTANA Figura 5.30 Los tres scripts para una ventana. La figura 5.30 muestra los 3 posibles ciclos de ejecución que se pueden configurar para scripts embebidos en las ventanas. El caso particular de este corresponde al de la ventana Main Program. Con la variable Window_current se anima el texto que aparece en el titulo de la barra de menú. Mientras que la variable Window_previous1 guarda el registro de la 1er previa ventana que se ha acabado de cerrar. La figura 5.31 muestra como es el campo de programación del script (On hide) de la ventana. Figura 5.31 Script a ejecutarse al cerrar la ventana. 5.8 HISTORICOS Y CURVAS La aplicación está configurada para guardar un histórico de las variables consideradas como alarmas que queda registrado en un lugar encriptado del disco duro y que estará vigentee por hastaa 30 días, refrescándose día a día los archivos. Página 107 de 143

110 Esto está configurado desde el menú Special / Configure / Historical Logging. Una ventana de configuración para el registro histórico se abrirá como en la figura Tendrá que habilitarse el registro mediante la habilitación de la casilla y establecerse la cantidad de días a guardar el registro, así como el directorio si se desea guardarlo en uno específico que no sea la carpeta del proyecto. Figura 5.32 Configuración para el registro histórico. 5.9 USO DE ESTADISTICAS Como valor agregado, el sistema usa su adquisición de datos para combinarlos con funciones de exportación de datos y usar herramientas de cálculo y estadística como Excel, para la presentación de informes gerenciales de datos relevantes como: Cantidad de materiales procesados Cantidad de materiales rechazados Horas de funcionamiento de los equipos Horas detenidas del equipo Tasa de fallas de operación Tasa de fallas del equipo Tiempos promedios de producción Análisis de productividad CONFIGURACIÓN DE MODO DE SERVICIO DE WINDOWS Este tipo de aplicaciones deben ser configurados de tal modo que inicien automáticamente cuando el ordenador sea encendido. Al igual que un programa dentro de un PLC, la aplicación inicia sin intervención alguna del operador. Página 108 de 143

111 Para ese objetivo, tanto la aplicación (Window Viewer), como el DAServer deben ser configurados como servicios de Windows VENTANAS DE INICIO Para el caso del Window Viewer, se debe definir primero que pantallas serán las que inicien al abrirse la aplicación. Esto se realiza desde el menú Special / Configure / WindowViewer. Esto abre la ventana de Propiedades de WindowViewer en la primera de sus pestañas: General (Figura 5.33). los valores por defecto son recomendables seguirlos ya que determinan basicamente la memoria y los tiempos de arranque de la aplicación. Figura 5.33 Propiedades del Window Viewer / General En la pestaña de configuración se establecen los menús que se desea aparezcan en modo Viewer. Para obtener una visión completa de toda la pantalla es deseable desmarcar toda opción de menú, tal como se muestra en la figura 5.34 Página 109 de 143

112 Figura 5.34 Propiedades del Window Viewer / Configuración Figura 5.35 Propiedades del Window Viewer / Ventanas de inicio Página 110 de 143

113 La última pestaña define de entre todas las ventanas de la aplicación, aquellas que se desplegarán de inicio. Recuerde que en la figura 5.23 se definieron tres pantallas principales, mismas que se muestran marcadas en la figura WINDOW VIEWER COMO SERVICIO DE WINDOWS Para lograr ejecutar Window Viewer como servicio debe configurar desde el Menú Inicial de Intouch. Deberá cerrarse toda aplicación Viewer o Maker y abrir desde inicio / Programas / Wonderware / Intouch. Desde el menú Tools, seleccione la opción Node Properties. Para abrir la ventana que se muestra en la figura Habilitando la casilla de Start WindowViewer as a Service es como se configura el Viewer como servicio. Figura 5.36 Window Viewer como Servicio de Windows ARCHESTRA DASERVER COMO SERVICIO DE WINDOWS Para realizar lo mismo con el DA Server, se realiza lo siguiente. En primer lugar deberá estar detenido el servidor. El recuadro superior debe ser verde con la paloma incrustrada. Sobre el menú descendente, en la opción de ArchestrA.DASMBSerial.2, al hacer clic derecho se despliega un menú emergente. Al seleccionar la opción Configure As Service se puede escoger la opción AutoService, para que el DAServer trabaje como servicio. Hay que asegurarse de volver a arrancar la comunicación del DAServer. Probablemente cuando se reinicie el equipo pueda no abrirse el ArchestrA SMC. Sin embargo, ello no significa que el servicio no esté corriendo en automático luego de configurarlo. La figura 5.37 ejemplifica este procedimiento. Página 111 de 143

114 Figura 5.37 Archestra DAServer como servicio De Windows 5.11 VISTAS DE LA APLICACIÓN DE MONITOREO Y CONTROL El resultado de este diseño y configuración trae como resultado esta nueva Interfaz de Monitoreo y Control cuya operación y visualización se demuestran en los siguiente apartados de este punto VISTA PRINCIPAL DE INICIO Figura Vista principal de inicio Página 112 de 143

115 Tiene el arreglo general del CIM, mostrando todo el circuito de la banda transportadora y la ubicación de las estaciones. El monitoreo básico se constituye de la posición y los datos de proceso de las bandejas de transporte cuando pasan por los puntos de inspección, desplegándose de inmediato los datos correspondientes. Las etiquetas de cada una de las estaciones son desplegadas en verde cuando una estación está alineada al proceso, o en gris cuando no lo está. Tres campos de datos encabezan el diagrama con el monitoreo de los tres principales requisitos de operación: energía, presión de aire y estado de salud del sistema. Si alguno de ellos está en falla la etiqueta se torna roja. Se incorpora un botón de control de encendido/apagado de la banda transportadora mientras que unas flechas aparecen cuando ésta se encuentra en movimiento PROGRAMA PRINCIPAL AJUSTES GENERALES Figura Ajustes generales Es la página principal de permisivos. Todas son entradas al sistema. A su vez cada entrada es retroalimentada por un resaltado en verde en la etiqueta cuando ella esta activa. Si el sistema necesita ser restablecido, esta es la ventana donde puede llevarse a cabo. AJUSTES DE S.P. Muestra los valores de parámetros de procesos para cada estación tanto en piezas cubicas como cilíndricas. Todas son entradas para que el operador ingrese el código de 4 números que requiera. Página 113 de 143

116 Figura Ajustes de S.P. AJUSTES DE PROGRAMA Figura Ajustes de programa Muestra los parámetros para cada estación de trabajo, tanto del set point del proceso como el valor real. Los valores de S.P. pueden ser cambiados en cualquier momento por entrada del usuario. Página 114 de 143

117 ENTRADAS / SALIDAS Un arreglo matricial de las señales discretas que conectan a cada estación con el CIM central (refiérase al capítulo 3, figura 3.6), donde se muestra el estado de cada una de ellas mediante leyendas en color verde Figura Entradas / salidas STATUS Muestra el estado de cada uno de los vagones del CIM, así como el estado de proceso de cada pieza detenida en las diferentes estaciones. Figura Status Página 115 de 143

118 NEUMATIC La pantalla inicial de la estación neumática muestra únicamente a la izquierda el modelo isométrico de la unidad. Todas las piezas coloridas son los objetos animados cuya función es sobresaltar el estado físico real de dichos dispositivos, como lo son la posición exacta de los pistones, la existencia de pallets, cubos y cilindros. Un menú de control estará siempre disponible para las tareas de inicio o detención del programa del PLC de la estación PN 2000, del restablecimiento de condiciones además de los controles de modo de operación de la estación: Manual, Semiautomático o Automático. Figura Vista inicial de neumatic CONTROL DE CUBOS La pestaña contiene un pequeño punto que resaltara en color verde si se encuentra operando en forma Manual. De lo contrario su inactividad se reflejara en un punto en color blanco. La pestaña despliega de lado derecho los comandos a ejecutar para el manipulador de pallets. Cada tarea o microciclo está compuesta de su botón de comando, seguido de la condición de ejecución del comando y su entrada física del PLC asociada. Como se aprecia en la figura, el gráfico dinámico despliega flechas guías (verdes) para cuando un dispositivo de la estación está realizando un movimiento. Página 116 de 143

119 Figura Control de cubos MANIPULADOR DE CILINDROS Figura Manipulador de cilindros Posee el mismo concepto que la del manipulador de pallets, pero está contiene los comandos para la manipulación de los cilindros. Solo estará activada si se trabaja en modo Manual también. Al igual que todas las pestañas dedicadas a ejecución de microciclos, ésta contienen una ventana oscura de alertas rápidas. Esta ventana advierte al operador cuando no puede Página 117 de 143

120 ejecutar un comando que atente la seguridad del equipo, del material o del personal y la razón del porqué. En el ejemplo, se ha tratado de ejecutar la tarea de rotar a la derecha el pistón de los cilindros. Sin embargo, el PLC tiene interlocks de seguridad de movimiento para evitar que se golpeen las piezas. En este caso, el pistón solo puede rotar cuando el pistón se encuentra elevado. También en esta pantalla se definen los diámetros de las piezas cilíndricas a trabajar. CONTROL DE CICLOS De manera similar a los dos anteriores, esta pestaña presentara el estado de activo (circulo verde) cuando el modo de operación sea Semiautomático. Los ciclos semiautomáticos conllevan más de dos movimientos secuenciales. Cada movimiento es animado por flechas guías y los objetos actualizan en tiempo real las nuevas posiciones que van tomando de acuerdo al comando. Figura Control de ciclos CONTROL DE ALARMAS. Es la pestaña para el seguimiento de las condiciones críticas de la estación. Si alguna de éstas no se cumplen, el cuadro de estado refleja la condición de alarma y el PLC detiene toda ejecución hasta que se repara la condición y el usuario restablece mediante el botón correspondiente a la alarma. La figura pretende mostrar cómo cada pestaña puede ser accesada sin perder de vista lo que sucede en la estación como en el ejemplo donde un pistón está siendo accionado. Página 118 de 143

121 Figura Control de alarmas ALMACEN De manera semejante a lo diseñado para la estación neumática, en la de almacén se inicia con todas las pestañas desactivadas y exclusivamente el diagrama isométrico a la izquierda, mostrando mediante animaciones, las posiciones actuales de los dispositivos de manejo de pallets y el estibador. Un juego de coordenadas actualiza en tiempo real la posición del estibador, así como dentro de la matriz de celdas se muestran las celdas que están ocupadas por pallets. Figura Vista inicial de almacen Página 119 de 143

122 Un menú de control estará siempre disponible para las tareas de inicio o detención del programa, restablecimiento de condiciones además de los controles de modo de operación de la estación: Manual, Semiautomático o Automático. ENTRADAS / SALIDAS Todos los sensores de la estación que están conectados al PLC se enlistan de manera agrupada en esta pestaña, mostrándose en una bandera verde aquellos activos. Figura Entradas / salidas Almacen CONTROL DE MANIPULADOR Figura Control de manipulador Página 120 de 143

123 Las operaciones de los microciclos solo pueden llevarse a cabo en modo manual. Cuando se accede a esta pestaña y no se cumple la condición, aparece una advertencia que lo indica en la ventana de advertencias. Además que el círculo de la pestaña se despliega desactivado. REQUERIMIENTOS DEL CIM Un arreglo de 9 datos son desplegados para la comparación de los códigos de trabajo establecidos por el CIM respecto a los códigos de condición actual para piezas guardadas en el almacén. Figura Requerimientos del cim ESTADO DEL ALMACEN Figura Estado del almacen Página 121 de 143

124 Muestra el arreglo matricial de las 33 celdas del almacén. A diferencia del arreglo isométrico, en este se muestran los valores de SP, PV y número de pallet de cada pieza. La pestaña también contiene el círculo de condición, gobernado por el modo de operación manual, puesto que la pantalla contiene en la parte posterior comandos de entrega y colecta de pallets complementados con entradas para definir los puntos X,Y para la colecta o entrega de pallets. Cuando una celda ha sido seleccionada para recogerse o entregarse en ella material, está torna de color Cyan para su identificación. Además, paralelamente el modelo isométrico muestra con flechas guía los movimientos que realiza el estibador. CONTROL SEMIAUTOMATICO Figura Control semiautomatico 7 Bloques de comandos pueden ser activados por el operador siempre y cuando se encuentre en modo semiautomático. Para cada comando se tiene el botón de inicio y el estado de la condición de ejecución. Cada comando requiere de una coordenada de celda para entrega y/o colecta que el operador puede ingresar desde esta misma pestaña. Página 122 de 143

125 POLITICA DE TRABAJO Figura Politica de trabajo Se refieren a las preferencias de operación del apilador, como lo son sus prioridades de movimiento y la asignación de posiciones. El PLC cuando arranca, toma valores por defecto iniciales que están marcados en la pestaña. CONTROL DE ALARMAS. Figura Control de alarmas. Página 123 de 143

126 Es la pestaña para el seguimiento de las condiciones críticas de la estación. Si alguna de éstas no se cumplen, el cuadro de estado refleja la condición de alarma y el PLC detiene toda ejecución hasta que se repara la condición y el usuario restablece mediante el botón correspondiente a la alarma. Además el titulo de la pestaña parpadea en letras rojas cuando una condición de alarma está presente. Página 124 de 143

127 ANALISIS COSTO BENEFICIO La relación costo beneficio toma los ingresos y egresos presentes netos del estado de resultado, para determinar cuáles son los beneficios por cada peso que se sacrifica en el proyecto. Al mencionar los egresos presente neto se toman aquellas partidas que efectivamente generarán salidas de efectivo durante los diferentes periodos del proyecto. La relación beneficio / costo es un indicador que mide el grado de desarrollo y bienestar que un proyecto puede generar a una comunidad. BENEFICIO Y COSTO SOCIAL: Los criterios con los cuales la empresa privada evalúa sus actividades son marcadamente diferentes de los que se aplican en evaluación de las actividades públicas o sociales. En general, las actividades privadas se evalúan en términos de ganancias mientras que las públicas se evalúan en términos del bienestar general, como se expresen colectiva y efectivamente. Costos sociales. Podemos definir al costo social como el costo total que debe pagar la sociedad cuando ocurre un acto de utilizar un recurso. Beneficios Sociales Se ha hablado acerca de que los costos sociales no son internalizados por las personas o empresas que generan dichos costos; debe agregarse que también hay situaciones con beneficios sociales que son tanto privados como externos. Los beneficios sociales son principalmente externos a la entidad que toma las decisiones que provocan estos beneficios. La sociedad no efectúa un pago directo por recibir estos beneficios. MONTOS ECONÓMICOS Como puede observarse a lo largo del desarrollo del proyecto, se hacen menciones acerca de infraestructura para la ejecución de la implementación de la nueva interfaz. Realizar un proyecto de esta índole representa una generación de costos que implican la adquisición de un equipo de computo, licencias de desarrollo y visualización de InTouch, así Página 125 de 143

128 MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CON INTOUCH WONDERWARE comoo la consideración del costo de horas/hombre que son necesarias para el desarrolloo de un producto final como el expuesto, así como los costos indirectos asociados La siguiente tablaa determina los costos asociados a la ejecución del proyecto: No DESCRIPCION P.U. ($ m.n.) QTY Estación de trabajo tipo PC Intel Core i de tercera generación (6MB Caché, hasta 3.50 GHz) Windows 8 Pro, 64 bit, Español 4 GB1 Dos canales SDRAM DDR3 a 1600 MHz Disco Duro SATA de 500GB 7200 RPM (3.0 Gb/s) NVIDIA GeForce GT620 1GB DDR3 Licencia InTouch Wonderware Runtime 1000 tags. Horas/hombre de un Diseñador de Interfaces Humano Gráfica. *Costo promedio de mercado. 10 hrs/jornada. Incluye uso de licencias de integrador GRAN TOTAL $ 9, 000 $ 12,850 $ TOTAL 9, , , , COSTO/BENEFICIO Basado de los conceptos anteriores se puede concluir que aunque los costos generados por la ejecución del proyecto representen una cantidadd significativaa de capital, el beneficio es completamente social. Lo que significa que no se retribuirá monetariamente, al menos no de manera directa, pues en un momento dado, el tener un equipo viejo representa mayores inversiones de mantenimiento. De cualquier manera, los beneficios en carácter educativo superan con creces a los costos monetarios del proyecto. COSTO BENEFICIO Página 126 de 143