Unidad v Tópicos de Control Asistidos Por Computadora

Unidad V TÓPICOS DE CONTROL ASISTIDOS POR COMPUTADORA El propósito de adquisición de datos es medir un fenómeno eléctrico y físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. La adquisición de datos basada en PC utiliza una combin combinació ación n de ard!a ard!are re modular modular,, soft!a soft!are re de aplicac aplicación ión y una PC para para realiz realizar ar medida medidas. s. "ientras cada sistema de adquisición de datos se define por sus requerimientos de aplicación, cada sistema comparte una meta en com#n de adquirir, analizar y presentar información. Los sistemas de adquisición de datos incorporan se$ales, sensores, actuadores, acondicionamiento de se$ales, dispositivos de adquisición de d atos y soft!are de aplicación. La adquisición de datos o adquisición de se$ales, consiste en la toma de muestras del mundo real %sistema analó&ico' para &enerar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otras electrónicas %sistema di&ital'. Consiste, en tomar un conjunto de se$ales físicas, convertirlas en tensiones eléctricas y di&italizarlas de manera que se puedan procesar en una computadora o P(C. )e requiere una etapa de condicionamiento, que adecua la se$al a niveles compatibles con el elemento que ace la transformación a se$al d i&ital. El elemento que ace dica transformación es el módulo de di&italización o tarjeta de (dquisición de *atos %*(+'.  ( lo lar&o del curso se a observado que eisten dos tipos de control, el analó&ico y el di&ital, d i&ital, si bien es cierto que el primero es el m-s usado en países del tercer mundo como el nuestro el se&undo es asta oy, el m-s ventajoso a emplear en los procesos industriales. *ebido a lo cómodo que resulta tratar eclusivamente con n#meros puros y ser ideal para la resolución de problemas numéricos. (simismo la alta velocidad conse&uida en las se$ales de mando a los diversos diversos instrumentos instrumentos de control, control, permite mantener el set piont casi constante constante y monitoread monitoreado o en todo momento. )in embar&o este tipo de control frente al analó&ico, tiene la desventaja de que al muestrear el proceso pierde parte de la información. Lo anterior puede ser corre&ido con complejos al&oritmos matem-ticos %al comparar este y el analó&ico en cuestión de costos, el control di&ital pierde &ravemente' que le asi&nan versatilidad e interacción ami&able en la modificación de par-metros y variables que operan en el proceso.  (unado a lo anterior, con el control di&ital asistido por computador se puede/ 0 Lo&rar mayor rendimiento de los procesos y por lo tanto una mejor producción con menores costes &racias a la utilización eficiente del material y del equipo. 0 "ayor calidad en los productos fabricados a costos muy reducidos. 0 "ayor se&uridad, ya que la acción de corrección y activación de alarmas es casi inmediata.

INTRODUCCION AL CONTROL ASISTIDO POR COMPUTADORA

1oy en día, ante la complejidad creciente de los procesos industriales y el aumento en la producción de estos, resulta necesario desde el punto de vista financiero lo&rar una producción óptima que sea capaz de reducir sus costos y de proporcionar una calidad buena en sus productos. Lo anterior solo puede lo&rarse con un adecuado control industrial. ( lo lar&o del curso se a observado que eisten dos tipos de control, el analó&ico y el di&ital, si bien es cierto que el primero es el m-s usado en países del tercer mundo como el nuestro el se&undo es asta oy, el m-s ventajoso a emplear en los procesos industriales. *ebido a lo cómodo que resulta tratar eclusivamente con n#meros puros y ser ideal para la resolución de problemas numéricos. (simismo la alta velocidad conse&uida en las se$ales de mando a los diversos instrumentos de control, permite mantener el set2point casi constante y monitoreado en todo momento. )in embar&o este tipo de control frente al analó&ico, tiene la desventaja de que al muestrear el proceso pierde parte de la información. Lo anterior puede ser  corre&ido con complejos al&oritmos matem-ticos %al comparar este y el analó&ico en cuestión de costos, el control di&ital pierde &ravemente' que le a si&nan versatilidad e interacción ami&able en la modificación de par-metros y variables que operan en el proceso. (unado a lo anterior, con el control di&ital asistido por computador se puede/ Lo&rar mayor rendimiento de los procesos y por lo tanto una mejor producción con menores costes &racias a la utilización eficiente del material y del equipo. 0"ayor calidad en los productos fabricados a costos muy reducidos. 0 "ayor se&uridad, ya que la acción de corrección y activación de alarmas es casi inmediata. Proporciona una &ran cantidad de información a la dirección de control, en forma simult-nea y en tiempo real.  (dquisición de datos La adquisición de datos o adquisición de se$ales, consiste en la toma de muestras del mundo real %sistema analó&ico' para &enerar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otras electrónicas %sistema di&ital'. Consiste, en tomar un conjunto de se$ales físicas, convertirlas en tensiones eléctricas y di&italizarlas de manera que se puedan procesar en una computadora o P(C. )e requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la se$al a niveles compatibles con el elemento que ace la transformación a se$al di&ital. El elemento que ace dica transformación es el módulo de di&italización o tarjeta de (dquisición de *atos %*(+'.

Proceso de adquisición de datos *efiniciones *ato/ 3epresentación simbólica %numérica, alfabética...', atributo o característica de un valor. 4o tiene sentido en sí mismo, pero convenientemente tratado %procesado' se puede utilizar en la relación de c-lculos o toma de decisiones.  (dquisición/ 3eco&ida de un conjunto de variables físicas, conversión en voltaje y di&italización de manera que se puedan procesar en un o rdenador. )istema/ Conjunto or&anizado de dispositivos que interact#an entre sí ofreciendo prestaciones m-s completas y de m-s alto nivel. 5na vez que las se$ales eléctricas se transformaron en di&itales, se envían a través del bus de datos a la memoria del PC. 5na vez los datos est-n en memoria pueden procesarse con una aplicación adecuada, arcivarlas en el disco duro, visualizarlas en la pantalla, etc...

6it de resolución/ 4#mero de bits que el convertidor analó&ico a di&ital %(*C' utiliza para representar una se$al. 3an&o/ 7alores m-imo y mínimo entre los que el sensor, instrumento o dispositivo funcionan bajo unas especificaciones. 8eorema de 4yquist/ (l muestrear una se$al, la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces el anco de banda de la se$al de entrada, para poder reconstruir la se$al ori&inal de forma eacta a partir de sus muestras. En caso contrario, aparecer- el fenómeno del aliasin& que se produce al infra2muestrear. )i la se$al sufre aliasin&, es imposible recuperar el ori&inal. 7elocidad de muestreo recomendada/ 9frecuencia mayor %medida de frecuencia' 9frecuencia mayor %detalle de la forma de onda' Los componentes de los sistemas de adquisición de datos, poseen sensores adecuados que convierten cualquier par-metro de medición de una se$al eléctrica, que se adquiriere por el ard!are de adquisición de datos. Los datos adquiridos se visualizan, analizan, y almacenan en un ordenador, ya sea utilizando el proveedor de soft!are suministrado u otro soft!are. Los controles y visualizaciones se pueden desarrollar utilizando varios len&uajes de pro&ramación de propósito &eneral como 7isual6():C, C;;, , que ofrece un entorno &r-fico de pro&ramación optimizado para la adquisición de datos, y "(8L(6. Estos entornos de adquisición proporcionan un len&uaje de pro&ramación adem-s de bibliotecas y erramientas para la adquisición de datos y posterior an-lisis. *e la misma manera que se toma una se$al eléctrica y se transforma en una di&ital para enviarla al ordenador, se puede también tomar una se$al di&ital o binaria y convertirla en una eléctrica. En este caso el elemento que ace la transformación es una tarjeta o módulo de (dquisición de *atos de salida, o tarjeta de control. La se$al dentro de la memoria del PC la &enera un pro&rama adecuado a las aplicaciones que quiere el usuario y, lue&o de procesarla, es recibida por  mecanismos que ejecutan movimientos mec-nicos, a través de servomecanismos, que también son del tipo transductores. 5n sistema típico de adquisición utiliza sensores, transductores, amplificadores, convertidores analó&ico 2 di&ital %(?*' y di&ital 2 analó&ico %*?(', para procesar información acerca de un sistema físico de forma di&italizada. @Cómo se adquieren los datosA La adquisición de datos se inicia con el fenómeno físico o la propiedad física de un objeto %objeto de la investi&ación' que se desea medir. Esta propiedad física o fenómeno podría ser el cambio de temperatura o la temperatura de una abitación, la intensidad o intensidad del cambio de una fuente de luz, la presión dentro de una c-mara, la fuerza aplicada a un objeto, o mucas otras cosas. 5n eficaz sistema de adquisición de datos pueden medir todos estos diferentes propiedades o fenómenos.

5n sensor es un dispositivo que convierte una propiedad física o fenómeno en una se$al eléctrica correspondiente medible, tal como tensión, corriente, el cambio en los valores de resistencia o condensador, etc. La capacidad de un sistema de adquisición de datos para medir los distintos fenómenos depende de los transductores para convertir las se$ales de los fenómenos físicos mensurables en la adquisición de datos por ard!are. 8ransductores son sinónimo de sensores en sistemas de *(+. 1ay transductores específicos para diferentes aplicaciones, como la medición de la temperatura, la presión, o flujo de fluidos. *(+ también desplie&a diversas técnicas de acondicionamiento de )e$ales para modificar adecuadamente diferentes se$ales eléctricas en tensión, que lue&o pueden ser di&italizados usando CE*. Las se$ales pueden ser di&itales %también llamada se$ales de la ló&ica' o analó&icas en función del transductor utilizado. El acondicionamiento de se$ales suele ser necesario si la se$al desde el transductor no es adecuado para la *(+ ard!are que se utiliza. La se$al puede ser amplificada o desamplificada, o puede requerir de filtrado, o un cierre patronal, en el amplificador se incluye para realizar  demodulación. 7arios otros ejemplos de acondicionamiento de se$ales podría ser el puente de conclusión, la prestación actual de tensión o ecitación al sensor, el aislamiento, linealización, etc. Este pretratamiento de la se$al normalmente lo realiza un peque$o módulo acoplado al transductor. *(+ ard!are son por lo &eneral las interfaces entre la se$al y un PC. Podría ser en forma de módulos que pueden ser conectados a la computadora de los puertos %paralelo, serie, 5)6, etc...' o ranuras de las tarjetas conectadas a %PC:, :)(' en la placa madre. Por lo &eneral, el espacio en la parte posterior de una tarjeta PC: es demasiado peque$o para todas las coneiones necesarias, de modo que una ruptura de caja eterna es obli&atorio. El cable entre este recuadro y el PC es cara debido a los numerosos cables y el blindaje necesario y porque es eótico. Las tarjetas *(+ a menudo contienen m#ltiples componentes %multipleores, (*C, *(C, 88L2:B, temporizadores de alta velocidad, memoria 3("'. Estos son accesibles a través de un bus por un micro controlador, que puede ejecutar peque$os pro&ramas. El controlador es m-s fleible que una unidad ló&ica dura cableada, pero m-s barato que una CP5 de modo que es correcto para bloquear con simples bucles de pre&untas. *river soft!are normalmente viene con el ard!are *(+ o de otros proveedores, y permite que el sistema operativo pueda reconocer el ard!are *(+ y dar así a los pro&ramas acceso a las se$ales de lectura por el ard!are *( +. 5n buen conductor ofrece un alto y bajo nivel de acceso. Ejemplos de )istemas de (dquisición y control/ 0 *(+ para reco&er datos %datalo&&er' medioambientales %ener&ías renovables e in&eniería verde'. 0 *(+ para audio y vibraciones %mantenimiento, test'. 0 *(+ ; control de movimiento %corte con laser'. 0 *(+ ; control de movimiento; visión artificial %robots modernos'. 8iempo de conversión Es el tiempo que tarda en realizar una medida el convertidor en concreto, y depender- de la tecnolo&ía de medida empleada. Evidentemente nos da una cota m-ima de la frecuencia de la se$al a medir.

Este tiempo se mide como el transcurrido desde que el convertidor recibe una se$al de inicio de conversión %normalmente llamada )BC, )tart of Conversión' asta que en la salida aparece un dato v-lido. Para que ten&amos constancia de un dato v-lido tenemos dos caminos/ 0 Esperar el tiempo de conversión m-imo que aparece en la oja de características. 0 Esperar a que el convertidor nos envíe una se$al de fin de conversión. )i no respetamos el tiempo de conversión, en la salida tendremos un valor, que dependiendo de la constitución del convertidor ser-/ 0 5n valor aleatorio, como consecuencia de la conversión en curso 0 El resultado de la #ltima conversión La etapa de acondicionamiento de la se$al Con m-s detalle, en una etapa de acondicionamiento podemos encontrar estas etapas, aunque no todas est-n siempre presentes/ 0 (mplificación 0 Ecitación 0