Instrumentación virtual (Aplicaciones Educativas) José Manuel Ruiz Gutiérrez

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Arturo Carmona Fernández
hace 7 años
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1 Instrumentación virtual (Aplicaciones Educativas)

2 INDICE 1.- Conceptos Generales sobre Instrumentación 2.- Areas de Aplicación de la Instrumentación Virtual 3.- Arquitectura Básica de un Sistema de Adquisición de Datos (SAD) 4.- Instrumento Virtual 5.- Lenguajes y Entornos orientados a la Instrumentación Virtual 6.- Sistemas aplicados a la industria: SCADAS

4 Simulación Instrumentación Virtual Medidas Aplicaciones Control SCADA Análisis de Datos

5 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL INSTRUMENTO TRADICIONAL INSTRUMENTO VIRTUAL Vendedor definido Función específica con límite de conectividad La clave es el Hardware Costoso Cerrado. Escasa flexibilidad Desarrollo Tec. Lento Elevado costo de desarrollo y mantenimiento Usuario Definido Conectividad total a redes y perif. El software es la clave Económico Abierto. Totalmente funcional Desarrollo Tec. Rápido Bajo costo de desarrollo y mantenimiento

6 Educativas Principales Areas de Utilización Instrumentación Virtual!? Industriales Investigación

7 A. Educativas Laboratorios Virtuales!? Orientados a la Educación Facilitan el aprendizaje Incorporan Operadores tecnológicos Están dotados de interfaces Amigables Permiten representaciones Espaciales Son sencillos e manejar Incorporan Toolbox muy variadas Realizan simulaciones temporales (continuas y discretas)

8 A. Educativas Aplicación Simulador Virtual Protoboard

aprendizaje de sus funcionamiento La disponibilidad de una caja de operadores

9 A. Educativas LABORATORIOS VIRTUALES ORIENTADOS A LA EDUCACIÓN La representación de los operadores técnicos de acuerdo a su aspecto y funcionalidad facilita el aprendizaje de sus funcionamiento La disponibilidad de una caja de operadores facilita la creatividad y flexibiliza el uso de los entornos de Laboratorios Virtuales Educativos

10 Operadores Virtuales Eléctricos Digitales Area de Simulación con Operadores Eléctricos Mecánicos Caja de Herramientas Actuadores

12 LEGO Engineer LEGO y LabVIEW Benjamin T Erwin Tufts University Center for Engineering Educational Outreach Para más información... LEGO Engineer (free) ROBOLAB A. Educativas

13 A. Educativas LEGO Engineer Interface serie LabView PC

motivación Ingeniería y Aprendizaje Cooperativo Mecánica,

14 Ingeniería en el Aula de Secundaria LEGO Engineer Constructivismo y Construccionismo Abstracto a Concreto Ingeniería Diseño y motivación Ingeniería y Aprendizaje Cooperativo Mecánica, Electricidad, Diseño y Programación de Elementos Uso Genereal y Escalable A. Educativas

15 Ejemplos: Paraclete Center Sistema de Ingeniería Proyecto: La Casa A. Educativas

16 Etapas en el desarrollo de una Definir el Problema Identificar Objetivos y Requerimientos Explorar Alternativas Funcionalidad de los Componentes físicos Construir y Probar el Modelo LEGO Engineer aplicación A. Educativas

17 Adquisición de datos y Control Análisis Aplicación de Laboratorio A. Investigación Gráficos Interface usuario Impresión Almacenamiento Transmisión Presentación

18 A. Industriales PLC Transmisor Redes de Datos Instrumentación Sistemas SCADA

19 Control de Proceso

20 Robótica

21 Controlador Difuso

22 Visión Artificial

23 Arquitecturas Básicas de un SAD 1 Sistema convencional 2 Sistema DataLoger 3 Sistema conectado al Bus interno del PC 4 Sistema mediante Bus dedicado 5 Sistema de alta escala de compatibilidad SCADA Industrial

24 DATALOGER Analogicas Digitales Control Teclado Batería Micro- Computer Conexión al Computador Display Memoria Datos Unidad de Medida (Data Logger) Opera con batería. Opera sin conexión al computador. Almacena medidas en la memoria interna. Utiliza Teclado y Display para operar.

25 CONEXIÓN AL BUS INTERNO Analog Digital Interface Control

26 Sistema de medida mediante Bus Sensores, Actuadores, etc.. Ethernet TCP/IP RS-232 RS-485 Fieldbus Sensores, Actuadores, etc..

28 Principales Tareas de un Sistema de Adquisición de Datos Recoger los datos que provienen de los sensores Procesar los datos: Calcular. Convertir Elaborar. Transmitir. Representar gráficamente Almacenar. Gestionar los protocolos de lectura.

29 Arquitectura Básica de un Sistema de Adquisición de Datos SENSOR SENSOR Interface SENSOR Acondicionadores

30 Principales Partes de un Sistema de Adquisición de Datos Hardware: Sensores y acondicionadores Unidad de adquisición Redes de comunicación Software: Drivers de comunicación. Entorno de gráfico. Tratamiento de las señales Visualización.

31 Tipos de sensores Voltage. Luz. Microfono. Acelerómetro. Corriente. ph. Temperatura. Tiempo (Photo-Gate). Presión. Electro Cardio Gram. Distancia. Humedad realtiva. Conductividad. Etc..

32 Lenguajes y Entornos orientados a la Instrumentación Virtual

33 A. Educativas WinFACT (Boris): Entorno de Laboratorio Virtual de Simulación

34 OPERADORES E INSTRUMENTOS ASOCIADOS Cableado de Objetos

35 Botón Indicador Osciloscopio Barra Gráfica

36 Instrumento de Aguja Indicador Digital Sliders

37 Dasylab: Entorno de Simulación con capacidades gráficas

39 LabView es: Un entorno de programación Gráfica Una herramienta para el diseño de Instrumentos Virtuales Un lenguaje de alto nivel capaz de incorporar: DDE OLE ActiveX Drivers para comunicarse con Instrumentos Compatible con redes y buses muy variados Programación mediante Flujo de Datos Modularidad y Encapsulación de objetos Compilación y debuger gráficos Alta conectividad con otras aplicaciones

40 APLICACIONES Operaciones con datos. Tratamiento estadístico Algebra lineal Funciones y algoritmos de control Control y automatización de procesos Test y medida Generación de señales Medida Filtrado de señal Procesamiento digital de señales DSP Ajuste de señal Análisis y desarrollo de aplicaciones

42 Paleta de Objetos para construcción de VI

43 Diagrama funcional Pantalla de presentación

44 Estructuras Booleanas Numéricas Strings Arrays Clusters Comparación Tiempo y Diálogo Ficheros I/O Comunicación Instrumentos I/O Adquisición Datos Análisis Avanzados Drivers de Instrumentos Librerías de Usuario Aplicaciones de Control Gráficos Matemáticos Internet Sonido

45 Sistemas aplicados a la Industria SCADAS Funciones principales de un SCADA: Tratamiento de alarmas Editor de scripts Utilización de librerías gráficas Instrumentos virtuales Animaciones Comunicaciones mediante Redes y modems Conexión DDE Conexión a autómatas

46 Principales herramientas de un SCADA Librerías de símbolos Dibujo de objetos básicos Alarmas Instrumentos Virtuales Comunicación Realización de animaciones Gráficos Intercambio DDE, OLE, etc.. Tratamiento de Objetos gráficos Comunicación con PLC, SAD, Buses, etc..

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