Labview - SCADA

Retomando una vez más la gestión y desarrollo de proyectos de automatización, hoy voy a hacer un ejemplo haciendo uso de las etapas que hacen parte de un proyecto de programación dirigido a la automatización industrial y los SCADA, cuando me quede tiempo libre continuare con este mini tutorial hasta que lleguemos aplicaciones industriales. Utilizando Labview, WinCC (Siemens ) e Intocuh de Wonderware.

En una entrada anterior que hice, mencione las etapas que hacen parte de un proyecto de automatización de forma muy general, hoy retomare algunas cosas y las aplicare a un ejercicio utilizando el programa Labview de National Instruments.

Labview es un lenguaje de programación grafico muy sencillo de utilizar, con él se pueden hacer SCADA’s de manera rápida y sencilla, es interesante porque la arquitectura de software aplicada a Labview resulta mas robusta y adaptable que la mayoría de las que se pudiera aplicar a otros lenguajes o softwares para hacer Scada’s, en otras entradas haré ejemplos de ese tipo con Labview, con el Scada Intouch de wonderware y con WinCC de Siemens.

Recuento…

No olvidemos que un proyecto de software aplicado a un SCADA esta conformado por etapas que deberán ser seguidas en un orden especifico, esto, para garantizar el éxito e integridad del proyecto.

De manera general podríamos hablar de 5 etapas:

1. Definición del escenario o problema.
2. Diseño del algoritmo o diagrama de flujo del proceso o problema.
3. Implementación.
4. Verificación y pruebas.
5. Mantenimiento y actualización.

1. Definición del escenario o problema: En esta etapa deberá de forma clara y precisa describirse la finalidad del proyecto, sus alcances y sus limitaciones.

2. Diseño del algoritmo: De esta etapa se espera al final un algoritmo o un diagrama de flujo que cumpla con la solución planteada en el paso anterior, en este algoritmo se deberá incluir la:

1. Identificación de entradas.

2. Identificación de salidas.

3. Identificación de requerimientos adicionales.

3. Implementación: En esta etapa se implementara el algoritmo o diagrama de flujo resultado de la etapa anterior.

4. Verificación y pruebas: En esta etapa como su nombre lo indica se deberán corroborar que las soluciones arrojadas por el programa sean las mas adecuadas y esperadas para el problema o proceso.

5. Mantenimiento y actualización: Esta etapa es muy importante dado que aquí es donde realmente se encuentra nuestro trabajo a futuro, nosotros como ingenieros debemos garantizar por medio del mantenimiento y adaptabilidad de nuestro software, seguridad a nuestros clientes para que a manera de bola de nieve nuestra reputación vaya fortaleciéndose generando mas oportunidades a futuro para nuestras compañías o carreras.

Bueno ahora apliquemos algo de lo visto anteriormente, este es un ejercicio muy sencillo cuya finalidad es seguir los pasos descritos anteriormente, es incentado a manera de ejemplo.

EJERCICIO

1. Escenario o problema

Se requiere diseñar un instrumento virtual generador de funciones Seno que permita al usuario modificar algunas variables de las señales, por ejemplo: amplitud, frecuencia, fase y Off-set, además, deberá mostrar la señal en un osciloscopio y mostrar el valor RMS (root mean square), la amplitud pico-pico, la amplitud pico y por ultimo utilizando un filtro pasabajo (al que se le podrá cambiar la frecuencia de corte) se deberá mostrar el espectro de la señal.

2. Algoritmo

En este caso no existe un algoritmo dado que no existen decisiones que tomar en nuestro ejemplo, sin embargo, si se deberá hacer análisis de I/O (inputs/outputs) según lo requerido en el paso 1.

Identificación de entradas y correspondencia en labview:

- Amplitud (numeric control)

- Frecuencia (numeric control)

- Fase (numeric control)

- Off-set (numeric control)

- Frecuencia de corte del filtro pasabajo. (numeric control)

Identificación de salidas

- Señal en el osciloscopio. (osciloscopio)

- Valor RMS de la señal. (Numeric indicator)

- Amplitud pico a pico. (Numeric indicator)

- Amplitud Pico. (Numeric indicator)

- Señal en el análisis de la frecuencia. (Osciloscopio)

Requemientos especiales: Ninguno.

3. Implementacion (Usaremos Labview 8.2)

Recordemos que los campos que permiten modificar un dato son llamados controles y los datos respuesta del programa se llaman indicadores, por eso hablamos de numeric control y numeric indicador, el primero nos permite cambiar los valores de la variable y los segundos nos muestran el resultado de la misma.

También debemos recordar que labview se divide en Front Panel (donde agregamos el front-end, la parte visual de nuestro Scada) y el Block Diagram (donde hacemos el programa), primero haremos toda la parte grafica y después procederemos a hacer el programa.

Empezamos con el Front Panel:

Abrir Labview y crear un nuevo VI (archivo nuevo), ubicarse en Front Panel.

-Con base en la identificación de entradas y salidas agregarlas al panel frontal, recordemos que las entradas son controles y las salidas con indicadores, por ejemplo la amplitud seria un control numérico y el valor RMS seria un indicador ya que es una salida.

Los numeric controls y numeric indicators están ubicados en Controls-Modern-Numeric.

Los osciloscopios estan ubicados en Controls-Modern-Graph

Agregando los numeric control e indicators según corresponda, no olviden cambiar los nombres y colocar los que corresponda.

Por ultimo los osciloscopios

Ahora sigamos con el Block Diagram:

3. Deberá verse mas o menos así

Ahora deben buscar “basic function generador.vi” y deberan agregarla al block diagram

Conectar cada numeric control con su correspondiente en el function generador, por ejemplo amplitud con amplitude… asi sucesivamente, después buscar “filter” y agregarlo al diagrama, recuerden que el filtro deberá ser pasabajo, además deberán cablear la frecuencia de corte pasabajo con el control de frecuencia de corte.

Ahora cableen la salida del filtro con el osciloscopio “Analisis en el tiempo”

Ahora busquen “Amp & level” y agréguenlo al block diagram cableen la señal que sale del filtro con esta función

Después las salidas deberan ir a los indicadores según correspondan

Por ultimo deberan buscar “Spectral” agregarlo y cablearlo con la señal de salida del filtro asi

4. Verificación y pruebas

Corran la aplicación y hagan pruebas modificando los parámetros de la misma.

Si les aparece el error 20023 deberán cambiar la frecuencia de corte del filtro.

Ubíquense en el front panel y den clic derecho al control “frecuencia de corte” en las propiedades deberan dirigirse donde dice “Data range” y cambiar el valor mínimo a 1.

Con otros valores donde el filtro funcionaria dado que la frecuencia actual es mayor a la frecuencia de corte del filtro pasabajo, observen en el análisis espectral los armónicos que se crean.

Quedaría pendiente el mantenimiento y la actualización, aunque recuerden que este ejercicio me lo invente para ilustrar lo dicho en el principio, hay unas aplicaciones Scada espectaculares con Labview para la industria petro-quimica, energía, metalmecánica entre otras.

En estos dias voy a subir el archivo para que las personas que lo requieran lo prueben y lo tengan como una guia.
NOTA: Como complemento a esta entrada, traten de optimizar el mismo proyecto agregando diales (perillas) para las entradas del sistema, es facil intentenlo. 

Nos vemos.