CONTROL ELECTRONICO

MATERIA.- SIMULACION

1. Introduccin

Figura 1.1

Los procesos industriales son simulados de dos (2) formas:

Utilizando la teora clsica de control o mediante

El concepto de espacio de estado.

La arquitectura PC y la programacin grfica nos permiten realizar pruebas en tiempo-real con seales simuladas, reales (hardware in the loop testing) hbridas (simuladas reales).

El lenguaje de programacin grfica utilizado en este trabajo, incluye herramientas para el modelaje, anlisis y simulacin de sistemas dinmicos, y soporta sistemas lineales y no-lineales, discretos y contnuos.

Tambin permite la combinacin de estos dos (2) modelos basados en el tiempo, y permite que el sistema sea parcialmente simulado y/o parcialmente real (con seales reales).

Se demostrar en forma prctica el uso de un lenguaje grfico y sus aplicaciones en el modelaje, simulacin y control de procesos industriales.

2. La simulacin de sistemas de control en la empresa:

Existen cuatro (4) reas bsicas en toda empresa manufacturera que se pueden beneficiar del modelaje y simulacin de sistemas (ver Figura 2.1):- Diseo (Ingeniera)

- Operaciones (Produccin)

- Control de Calidad (Pruebas y Medidas)

- Mantenimiento

Para que un lenguaje de programacin pueda ser utilizado exitosamente en aplicaciones de modelaje y simulacin de sistemas de control, debe contar con una gran variedad de funciones matemticas, grficas y de procesamiento de seales.Tal lenguaje, debe ser fcil de aprender y usar, y debe permitir tanto el manejo de seales reales de tipo analgico y digital, como seales simuladas (ver Figura 2.2).

Figura 2.2A estos tipos de seales elctricas, debemos agregar:

*Seales de video (analgico y digital) que generan las cmaras utilizadas en los sistemas de visin de mquinas

*Captura de imgenes en tiempo-real

*Seales de control de movimiento (analgica y digital) utilizadas para controlar motores de paso y servo. De esa forma, el lenguaje de simulacin puede ser utilizado en cualquiera de las cuatro (4) reas crticas antes mencionadas: Ingeniera, operaciones, control de calidad y mantenimiento (ver Figura 2.3).

Figura 2.3Los sistemas de simulacin tradicionales, utilizan principalmente seales simuladas a travs de funciones o datos pre-capturados, mientras que los lenguajes de programacin permiten el uso de seales reales analgicas y digitales, junto a las simuladas.El manejo de seales reales con los modelos de simulacin, permiten que el modelo sea optimizado y ajustado en tiempo-real, de acuerdo a los patrones de comportamiento de las seales de entrada y salida del sistema. Es decir, el modelo puedo ser ajustado en base a la respuesta del proceso o sistema real a las seales de estmulo generadas por el modelo mismo.Esto hace que la transicin del modelo/simulacin hacia el sistema final sea rpida y efectiva, disminuyndose el nmero de interacciones normalmente requeridas para adaptar o implantar el modelo en el proceso real.Por ejemplo, se podra modelar y simular un circuito RLC completamente en software, y luego construir fsicamente el circuito RLC y aplicarle el modelo de control previamente simulado (ver Figura 2.4).

Bajo este esquema, la transicin del modelo simulado al modelo fsico, es casi transparente, y solo requiere de la sustitucin de la planta o proceso simulado, por uno real. El sistema de control sera el mismo para ambos casos, y puede ser validado inmediatamente tanto con el modelo fsico como con el proceso real.3. Programacin grfica:Existen muchos lenguajes de programacin en el mercado. Algunos de ellos utilizan la denominacin visual en su nombre (Ej. Visual C, Visual Basic, etc.). Lo cierto es que la mayora de estos lenguajes son no ms del 50% visuales, ya que estn basados en una combinacin de objetos grficos y texto. Sin embargo, si existen lenguajes de programacin 100% grficos, es decir, lenguajes que permiten programar y desarrollar una aplicacin sin utilizar texto. En este trabajo se utiliz un lenguaje de programacin que permite la programacin sin texto, utilizando slo conos, cables grficos y controles indicadores (objetos grficos).

El principio o paradigma de programacin utilizado por este lenguaje grfico se basa en cuatro (4) elementos bsicos:

- El uso de conos, cables grficos y controles-indicadores.

- Programacin en base a un diagrama de bloques

- El uso de dos (2) ventanas de programacin: panel de controles y panel del diagrama

- Ejecucin del programa en base al flujo de datos, en forma paralelaLa programacin con diagramas de bloques se basa en conos o bloques grficos que se interconectan entre s a travs de cables grficos (ver Figura 3.1). Los datos fluyen entre los bloques o funciones a travs de los cables grficos. Cada bloque o funcin cuenta con terminales de entrada en el lado izquierdo, y terminales de salida, en el lado derecho.Cada bloque se ejecuta cuando todos los datos de entrada son recibidos en los terminales de entrada, permitiendo la ejecucin paralela de ms de un bloque en un mismo programa. Cada programa se denomina Instrumento Virtual VI (segn sus siglas en el idioma ingls), y puede incluir uno mas sub-Vis como una especie de sub-rutina.

De esta forma, se puede desarrollar una aplicacin completa (ver Figura 3.2), basada en un lenguaje de programacin altamente intuitivo, fcil de aprender, pero a la vez, tan poderoso y rpido como cualquier otro lenguaje.A cada tipo de dato (entero, punto-flotante, cadena de caracteres, etc.) se le asigna un color especfico, lo que permite su rpida identificacin en el cdigo fuente.

El lenguaje de programacin grfica utilizado en este trabajo cuenta con un compilador de alta eficiencia, que permite crear ejecutables (EXE) para la posterior distribucin del modelo.

Material de apoyo didctico- FIME- Carrera de Ingeniero en sistemas: Monclova Coah.

Catedrtico.- ING. CESAR ROMERO GONZALEZ

Archivo: APUNTES DE SIMULACIONPagina 8 de 8Fecha de impresin 07/03/2014