CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

• Puesto que el Módulo Esclavo fue realizado con elementos de fácil

adquisición en su gran mayoría, es fácil de duplicar, y podría ser usado en

distintas aplicaciones tales como sistemas de adquisición de datos

industriales, en edificios inteligentes como módulo de expansión de puertos

para PLC o en proyectos estudiantiles.

• Módulos de similares características se encuentran en el mercado con

costos sumamente elevados, por lo que este proyecto se convierte en una

opción económica para desarrollo de aplicaciones de distinto ámbito ya que

los diferentes elementos utilizados en la construcción del módulo son de

costos reducidos y se los puede encontrar fácilmente en el mercado.

• Se optó por el uso de Circuitos Integrados con comunicación SPI e I2C

tales como los MCP4822, MCP3202, MCP3551, MCP3421, etc. por dos

razones: facilitar el montaje de las tarjetas en forma modular, las cuales

usan los mismos puntos de conexión para alimentación y comunicación y

por la facilidad de la implementación y desarrollo de los protocolos antes

mencionados en el microcontrolador que actúa como Master.

• El microcontrolador que se utilizó para que trabaje como dispositivo Modbus

esclavo fue el PIC16F887 ya que nos brinda gran capacidad de memoria de

programa (8kb), un puerto USART, un puerto MSSP para I2C y SPI, 2

módulos CCP, y pines de entrada y salida multipropósito, además es de

bajo costo y se lo puede adquirir a nivel local muy fácilmente en

empaquetado TQFP.

• En la tarjeta master de comunicaciones se utilizó un microcontrolador extra

para la implementación de la comunicación USB para lo que se seleccionó

el PIC que cumpla con nuestros requerimientos de funcionalidad y tamaño

con lo que se llego a la conclusión de que el más idóneo fue el

PIC18F2550.

• Se trató en lo posible de usar la mayoría de elementos tanto circuitos

integrados, condensadores, resistencias, cristales y leds de tipo suelda

superficial para ahorrar al máximo el espacio en los circuitos impresos y

hacerlos del menor tamaño posible para lograr así un costo menor en la

fabricación de los mismos.

• La selección del software de desarrollo de los programas para los

microcontroladores fue basada en el lenguaje de programación, librerías

existentes que ayuden en el desarrollo del firmware e interface con el

usuario, todas estas características las posee el compilador CCS – PCWHD

el cual permite la programación en lenguaje C, cuenta con una gran

variedad de librerías y ejemplos de aplicaciones además de poseer un

entorno muy amigable de desarrollo.

• Se comprobó que las tramas generadas en la Tarjeta Master como

respuestas a las peticiones simuladas por el ModScan32 y el ModbusPoll,

cumplen con los requerimientos de dicho protocolo, por tanto se concluye

que efectivamente la parte correspondiente a la generación de tramas

MODBUS es correcta.

• En el protocolo de pruebas se pudo comprobar que el módulo es

compatible con diferentes equipos que disponen de un puerto con

comunicación Modbus RTU por medio del cual se realizó una conexión

punto a punto sobre RS – 232, también se realizaron pruebas de

comunicaciones en una red RS – 485 y vía Ethernet, obteniendo los

resultados esperados en peticiones y respuestas sobre Modbus.

• National Instruments dispone de una gran variedad de herramientas para el

desarrollo de proyectos como el módulo en cuestión, entre estas

herramientas tenemos a Driver Wizard del paquete VISA, el cual nos sirve

para crear controladores para que el hardware pueda interactuar con el

sistema operativo basándonos en las características propias del dispositivo

USB RAW, además se dispone de un bloque de función el cual puede ser

usado en el entorno de programación gráfica de Labview llamado Intrument

I/O Assistant, el cual servirá como enlace entre las variables físicas y la

interfaz gráfica creada en Labview.

• Por las múltiples prestaciones que posee el Módulo de adquisición de

datos, fácilmente puede competir en el mercado con equipos que realizan

funciones similares, para este caso se va a citar el módulo de pruebas

presentado por expositores de National Instruments del Ecuador, el cual

simula una planta de procesos básica con motores, sensores, actuadores,

etc. Y tiene un costo de USD 380, este equipo debe funcionar con una de

las tarjetas de adquisición de datos de NI la cual tiene un costo de USD

1200, el módulo construido busca tener en un solo equipo la mini planta de

procesos y el módulo de adquisición de datos a un precio bastante reducido

en comparación a los que se ofrecen en el mercado.

• En el mercado nacional se puede encontrar los elementos que fueron

utilizados en el Módulo de adquisición de datos a un precio muy accesible,

por lo que una inversión sería bien recompensada, basándonos en la

ganancia que se puede obtener, al realizar un trabajo de calidad, muy útil

en aplicaciones industriales y que puede remplazar a equipos de las

mismas características pero a costo reducido.

• El único inconveniente en cuanto a costos, es el que se presenta al

momento de realizar los circuitos impresos, una sola empresa ecuatoriana

realiza esta labor y ofrece un trabajo de calidad, el cual por efectos de

oferta y demanda presenta precios relativamente elevados.

• Es muy importante el control de flujo cuando de comunicación half dúplex

se trata ya que debemos asegurarnos que no exista una superposición de

información, tomando en cuenta que para este tipo de configuración en

determinado momento se admite solo transmisión ó solo recepción,

considerando que los equipos conectados en una red RS485 Half Duplex

comparten el bus formado por dos líneas A y B.

Recomendaciones

• Al momento de utilizar el puerto serial MSSP de microcontrolador utilizando

el módulo I2C y SPI al mismo tiempo se recomienda usar un CLK (reloj de

sincronización) distinto para cada caso para evitar conflictos de datos.

• Sugerimos el uso de amplificadores operacionales tales como el AD822 o el

AD620 debido a sus características de trabajo como son “RAIL TO RAIL”

(rango a rango) y su mayor resistencia a factores externos tales como

temperatura y ruido los que ayuda a realizar conversiones mas exactas y

con mayor rango de lectura, cosa que en circuitos integrados tales como

TL082 o LM358 no se las puede obtener.

• El compilador CCS – PCWHD por su entorno amigable de desarrollo y por

sus características de compilación que reducen el código basura al mínimo

para aprovechar al máximo la memoria que disponemos en nuestro

microcontrolador, es una muy buena opción para los estudiantes que

deseen incursionar en la programación el lenguaje C.

• Pretendemos por medio del presente trabajo impulsar el desarrollo propio

de diferentes tipos de equipos electrónicos en los estudiantes de Ingeniería

Eléctrica de la UPS para que así en un futuro tengan una mayor capacidad

de respuesta ante retos que se les ponga a nivel académico y cotidiano.

• Se recomienda el uso del software analizador de tramas Modbus Poll ya

que nos fue de mucha utilidad al momento de comparar las tramas

recibidas desde dispositivos industriales de marcas tales como Allen

Bradley y REDLion con las tramas que se generaron desde el módulo de

adquisición de datos.

Glosario Automatización Aplicación de procedimientos automáticos a un aparato,

proceso o sistema

CAN (Controller Area Network). Es un protocolo de

comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch

GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de

mensajes en entornos distribuidos. Además ofrece una solución

a la gestión de la comunicación entre múltiples (unidades

centrales de proceso).

CMOS Complementary metal-oxide-semiconductor. Es una de

las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos

integrados. Su principal característica consiste que en estado de

reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las

corrientes parásitas

Código Ascii (American Standard Code for Information Interchange — Código

Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información),

es un código de caracteres basado en el alfabeto latino, tal

como se usa en inglés moderno y en otras lenguas

occidentales.

Compilador Es un programa informático que traduce un programa escrito en

un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación,

generando un programa equivalente que la máquina será capaz

de interpretar.

Conversor ADC Es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada

analógica de voltaje en un valor binario.

Conversor DAC Es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada

binaria en un valor de voltaje a la salida.

Driver Un controlador de dispositivo, es un programa informático que

permite al sistema operativo interactuar con un periférico,

haciendo una abstracción del hardware y proporcionando

una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo. Por

tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar

el hardware.

Efecto Seebeck Consiste en la generación de una diferencia de potencial

eléctrico al someter a una diferencia de temperatura dos

metales o semiconductores diferentes.

Firmware Es un bloque de instrucciones de máquina para propósitos

específicos, grabado en una memoria de tipo de solo lectura

(ROM, EEPROM, flash, etc), que establece la lógica de más

bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un

dispositivo de cualquier tipo. Está fuertemente integrado con

la electrónica del dispositivo siendo el software que tiene directa

interacción con el hardware: es el encargado de controlarlo para

ejecutar correctamente las instrucciones externas.

Galga

extensiométrica

Dispositivo de medida universal que se utiliza para la medición

electrónica de diversas magnitudes mecánicas como pueden

ser la presión, carga, torque, deformación, posición, etc. cuerpo

debida a la fuerza aplicada sobre él.

Gateway Una pasarela o puerta de enlace, es un dispositivo, que permite

interconectar redes con protocolos y arquitecturas diferentes a

todos los niveles de comunicación. Su propósito es traducir la

información del protocolo utilizado en una red, al protocolo

usado en la red de destino.

HMI Interfaz de usuario por sus siglas en idioma inglés, (Human

Machine Interface) que se usa para referirse a la interacción

entre humanos y máquinas. Aplicable a sistemas de

Automatización de procesos.

Lenguaje C C es un lenguaje de programación creado en 1972 por Dennis

M. Ritchie en los Laboratorios Bell como evolución del anterior

lenguaje B.

Al igual que B, es un lenguaje orientado a la implementación

de Sistemas Operativos, concretamente Unix. C es apreciado

por la eficiencia del código que produce y es el lenguaje de

programación más popular para crear software de sistemas,

aunque también se utiliza para crear aplicaciones.

Lenguaje

Ensamblador

Assembler (assembly language en inglés) es un lenguaje de

programación de bajo nivel para

los computadores, microprocesadores, y otros circuitos

integrados programables. Implementa una representación

simbólica de los códigos de máquina binarios y otras constantes

necesarias para programar una arquitectura dada, constituye la

representación más directa del código máquina específico para

cada arquitectura legible por un programador.

LSB Siglas de Less Significative Bit, bit menos significativo.

Memoria

EEPROM

EEPROM son las siglas de Electrically Erasable Programmable

Read-Only Memory (ROM programable y borrable

eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser

programada, borrada y reprogramada eléctricamente.

Memoria Flash La memoria flash es una tecnología de almacenamiento —

derivada de la memoria EEPROM— que permite la lecto-

escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma

operación. Gracias a ello, la tecnología flash, siempre mediante

impulsos eléctricos, permite velocidades de funcionamiento muy

superiores frente a la tecnología EEPROM, que sólo permitía

actuar sobre una única celda de memoria en cada operación de

programación.

Memoria RAM La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access

memory),se utiliza como memoria de trabajo para el sistema

operativo, los programas y la mayoría del software.

Memoria ROM La memoria de solo lectura, conocida también

como ROM (acrónimo en inglés de read-only memory), es un

medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y

dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la

información y no su escritura.

Modelo OSI El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también

llamado OSI (en inglés open system interconnection) es el

modelo de red descriptivo creado por la Organización

Internacional para la Estandarización en el año 1984. Es decir,

es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de

interconexión de sistemas de comunicaciones.

MSB Siglas de Most Significative Bit, bit más significativo.

OLE Object Linking and Embedding (OLE) cuya traducción literal es

"incrustación y enlazado de objetos" es el nombre de un sistema

de objeto distribuido y un protocolo desarrollado por Microsoft.

OPC Server El OPC (OLE for Process Control) es un estándar de

comunicación en el campo del control y supervisión de procesos

industriales. La comunicación OPC se realiza a través de una

arquitectura Cliente-servidor. El servidor OPC es la fuente de

datos (como un dispositivo hardware a nivel de planta) y

cualquier aplicación basada en OPC puede acceder a dicho

servidor para leer/escribir cualquier variable que ofrezca el

servidor.

Optoacoplador Es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un

interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo

LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en

forma de fototransistor o fototriac. Se suelen utilizar para aislar

electricamente a dispositivos muy sensibles.

PAC Un controlador de automatización programable, o PAC (del

inglés Programmable Automation Controller), es una tecnología

industrial orientada al control automatizado, al diseño de

prototipos y a la medición. El PAC se refiere al conjunto formado

por un controlador (una CPU típicamente), módulos de entradas

y salidas, y uno o múltiples buses de datos que lo interconectan

todo.

PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés) son

dispositivos electrónicos muy usados en automatización

industrial.

Protocolo de

comunicaciones

En el campo de las telecomunicaciones, es el conjunto de

reglas normalizadas para la representación, señalización,

autenticación y detección de errores necesario para enviar

información a través de un canal de comunicación.

Puente de

Wheatstone

Se utiliza para medir resistencias desconocidas. Estos están

constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito

cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida

PWM La modulación por ancho de pulsos de una señal o fuente de

energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo

de una señal periódica ya sea para transmitir información a

través de un canal de comunicaciones o para controlar la

cantidad de energía que se envía a una carga.

Router Conocido

como encaminador, enrutador, direccionador o ruteador es un

dispositivo de hardware usado para la interconexión de redes

informáticas que permite asegurar el direccionamiento

de paquetes de datos entre ellas o determinar la mejor ruta que

deben tomar.

SCADA Proviene de las siglas "Supervisory Control And Data

Acquisition" (Control de Supervisión y Adquisición de Datos): Es

un sistema basado en computadores que permite supervisar y

controlar variables de proceso a distancia, proporcionando

comunicación con los dispositivos de campo.

Sistema Binario Es un sistema de numeración en el que los números se

representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1).

Sistema

Decimal

Es un sistema de numeración posicional en el que

las cantidades se representan utilizando como base

aritmética las potencias del número diez.

Sistema

hexadecimal

Es un sistema de numeración que emplea 16 símbolos. Su uso

actual está muy vinculado a la informática y ciencias de la

computación, pues los computadores suelen utilizar el byte u

octeto como unidad básica de memoria.

Transductor Los transductores son aquellas partes de una cadena de

medición que transforman una magnitud física en una señal

eléctrica.

Transceptor Dispositivo que realiza, dentro de una misma caja o chasis,

funciones tanto de trasmisión como de recepción, utilizando

componentes de circuito comunes para ambas funciones.

Transistor

darlington

Es un dispositivo semiconductor que combina

dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par

Darlington) en un único dispositivo.

La configuración (originalmente realizada con dos transistores

separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios

Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores

sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un

número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna

de circuito integrado.

TTL Transistor-transistor logic. Es una tecnología de construcción de

circuitos electrónicos digitales. En los componentes fabricados

con tecnología TTL los elementos de entrada y salida del

dispositivo son transistores bipolares.

UAL Unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en

inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula

operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.)

y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.

UDP/IP Una manera directa de enviar y recibir datagramas a través una

red IP. Se utiliza sobre todo cuando la velocidad es un factor

importante en la transmisión de la información, por ejemplo,

RealAudio utiliza el UDP.

USART Es el acrónimo de Universal Synchronous/Asynchronous

Receiver Transmitter, que traducido al español viene a ser algo

parecido a Transmisor y Receptor Sincrónico/Asincrónico

Universal.

VID

PID

VID - Vendor ID (es un número de 16 bits vendido a un

fabricante de productos USB).

PID - Product ID, identificación del producto en cuestión

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