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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
Para el desarrollo de esta investigación fue necesaria la revisión y
consulta de otros proyectos que, de alguna manera, estuvieron vinculados a
este trabajo en cuanto a los objetivos y requerimientos planteados, es por
esto que se tomaron en cuenta para iniciar la ejecución de este proyecto. A
continuación se exponen ciertas investigaciones que se consideraron:
Gutiérrez (1997) desarrolló el Proyecto de Tesis de Grado titulado
“Diseño e Implementación de una Interfase Gráfica Hombre – Máquina para
el Sistema de Adquisición de Datos y Control Supervisorio (SCADA) eléctrico
de Lagoven S.A. usando como herramienta el editor gráfico del PRODIAC III
for Windows”
En este trabajo se desarrolla una Interfaz Hombre – Máquina que al
instalarse en el sistema SCADA de la empresa Lagoven S.A. se encarga de
supervisar y controlar la instalación del Lago de Maracaibo. El sistema
SCADA requería mantenimiento en sus estaciones remotas y funciones de
verificación de alarmas. Es por ello que se desarrolla esta interfaz que
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permite presentar de forma clara, eficaz y rápida las señales de alarmas
provenientes de campo.
Esta investigación, al igual que la presente busca la mejor forma de
presentar la información al operador. Asimismo, busca diseñar unos
lineamientos, guías o estándares que se tomarán en cuenta para los
despliegues de información, colores, diálogos y acciones de seguridad de la
Interfaz Hombre – Máquina, así como sus especificaciones funcionales de
diseño.
Un año más tarde, Gonzalez (1998) realizó un trabajo llamado
“Desarrollo de un Sistema de Control y Adquisición de Datos para la
Automatización de Pozos BES (Bombas Electrosumergibles). Caso: STM”.
En esta investigación, el autor laboró con una RTU Moscad de Motorota bajo
el protocolo DNP 3.0. Para realizar el diseño de la Interfaz Hombre –
Máquina se utilizó el software Intouch 7.0 de Wonderware con lo que se logró
que los operadores visualizaran todas las variables de cada uno de los pozos
automatizados, basados en 1 minuto de poll lo que permitió reducir la
producción diferida, que era el principal objetivo de esta investigación.
Por otra parte, Sanabria y Espósito (1998) realizaron un estudio
titulado “Desarrollo del Estándar de la Interfase Hombre – Máquina del
Sistema de Automatización de manejo de crudo”. Caso: División de
Operaciones de Producción, Maraven S.A.
En este trabajo se desarrolla un estándar para la Interfaz Hombre –
Máquina, cuya función principal es la del manejo de crudo en patios de
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tanques y terminales de embarque de la División de Operaciones de
Producción de Maraven.
Se utilizó una metodología propia de los autores, basada en tres fases:
familiarización, diseño preliminar y prototipo. Como resultado, se logró
obtener una serie de especificaciones funcionales del estándar de la interfaz
y, luego de estudiar las alternativas del mercado, se seleccionaron las
herramientas mas adecuadas para el caso planteado.
El sistema seleccionado para poder desarrollar la interfaz fue OASyS
de Valmet ya que todos los requerimientos de la empresa son cubiertos con
las características que presenta este programa.
Otro trabajo de investigación relacionado con el presentado en este
trabajo fue el realizado por Machado (1999), que se titula “Desarrollo de una
Interfaz Gráfica para la detección de fallas y alarmas en el sistema de
supervisión de la Red Digital Microonda Lago, caso Maraven S.A.”.
Esta investigación concluyó en el diseño de una interfaz gráfica que
permite presentar en forma clara, eficaz y rápida las señales de alarmas
provenientes de las estaciones supervisadas.
Para realizar esta tarea, el autor trabajó bajo un sistema previamente
instalado por Maraven S.A. que cumple funciones de supervisión y control en
las instalaciones ubicadas entre Lago de Maracaibo.
Este sistema se conoce como Sistema de Supervisión DAS64,
instalado en el Centro de Telecomunicaciones Lagunillas. Al momento de la
investigación del autor, éste terminó que el sistema presentaba fallas en la
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visualización de las estaciones supervisadas y en la detección de las
alarmas.
La metodología utilizada en esta investigación fue orientada a objetos,
la cual se define como la presentación de un conjunto de objetos y los pasos
a seguir para su enlace respectivo. Al final de este trabajo se implantó y se
dejó en funcionamiento la interfaz gráfica desarrollada.
Ollarves y Pirela (2000) llevaron a cabo el proyecto “Sistema de
Supervisión y Control de datos a través de una unidad terminal remota
utilizando un enlace de comunicación vía radio para la interconexión de un
computador de flujo con una sala de control. Caso: Preussag Energie
Cabimas”. En este trabajo los datos de campo se obtienen a través de un
computador de flujo ubicado en el patio de tanques H – 7 de la mencionada
empresa. El objetivo era capturar de forma automática las variables de
proceso en tiempo real para, de esta manera, aumentar la efectividad y
confiabilidad de la adquisición de información.
La metodología estuvo basada en la expuesta por la empresa STM en
su ingeniería de detalle para la realización de proyectos de supervisión y
control. Está compuesta por cuatro fases: descripción del sistema actual,
identificación de las variables de entrada y salida, programación –
configuración y diseño detallado de la arquitectura seleccionada.
El aporte de estas investigaciones para el presente trabajo es de suma
importancia, ya que representaron apoyos teóricos y prácticos en cua nto al
desarrollo de la interfaz gráfica hombre – máquina, por lo que sus métodos y
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técnicas de trabajo proveen ciertas ideas para la realización de esta
investigación.
2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Esta se realizó en función de todos los elementos que forman el
sistema de supervisión, control y adquisición de datos, necesarios para
automatizar la Unidad LACT de La Paz.
2.1. SISTEMAS DE CONTROL
El control automático ha jugado un papel importante en el avance de
la ciencia y de la ingeniería. Además de su extrema importancia en vehículos
espaciales, sistemas de guía de misiles, sistemas de piloto automático de
aeronaves, sistemas robóticos y otros; en los cuales, el control automático se
ha vuelto parte integral e importante de los procesos industriales y de
manufactura moderna. Por ejemplo, el control automático resulta esencial en
el control numérico de las máquinas en las industrias manufactureras.
También resulta imprescindible en operaciones industriales como el control
de presión, temperatura, humedad, viscosidad y flujo en las industrias de
transformación.
Como los avances en la teoría y práctica del control automático
brindan medios para lograr el funcionamiento óptimo de sistemas dinámicos,
mejorar la productividad, liberarse de la monotonía de muchas operaciones
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manuales rutinarias y repetitivas, y otras ventajas, la mayoría de los
ingenieros y científicos deben poseer un buen conocimiento en este campo.
Ahora bien, es necesario definir antes que nada, lo que es un sistema;
el cual, a rasgos generales es una combinación de componentes que actúan
conjuntamente y cumplen un objetivo determinado. Este concepto puede
aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, como los que se encuentran en
economía. Por tanto, el término sistema hay que interpretarlo como referido a
sistemas físicos, biológicos, económicos y otros.
En lo concerniente a la ingeniería de control, Ogata (1993) estipula
que la variable controlada es la cantidad o condición que se mide y se
controla, además representa la salida del sistema. La variable manipulada es
la cantidad o condición modificada por el controlador. El término control
significa medir el valor de la variable controlada del sistema, y aplicar al
sistema la variable manipulada para corregir o limitar la variación del valor
medido, respecto al valor deseado.
En una definición más completa, Ogata (1993) expone que un sistema
de control es un sistema de regulación manual o automático en el cual la
entrada de referencia y las salidas deseadas se mantienen en un valor
constante o con una tendencia a variar en el tiempo, siendo el objetivo
fundamental proporcionar la salida dentro de los parámetros deseados, en
contra de las perturbaciones presentes y capaz de hacer funcionar y
comprobar el desempeño de ciertos mecanismos.
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Al entender el control automático de procesos primeramente es
necesario tener en cuenta tres importantes términos asociados con algún
proceso: cantidades controladas, cantidades manipuladas y perturbaciones.
Las cantidades controladas, o variables controladas, son aquellas
corrientes o condiciones que el ingeniero desea controlar o mantener en
algún nivel deseado, para esto, el ingeniero establece valores deseados o
límites.
Cada una de las cantidades controladas son conocidas como
cantidades manipuladas o variables manipuladas. En el control de procesos
son comúnmente fluidos y, en tales casos, la relación de flujo del fluido es
por lo regular manipulado a través del uso de válvulas de control.
Existen perturbaciones que entran al proceso y, por consecuencia,
mueven las cantidades controladas sacándolas de los niveles deseados.
Entonces, es necesaria la aplicación de sistemas de control automático para
ajustar las cantidades manipuladas a los niveles deseados manteniendo fijas
las variables controladas, a pesar de los efectos de las perturbaciones.
Además, los límites propuestos pueden variar, por lo que puede ser
necesario modificar el valor de las variables manipuladas para ajustar la
cantidad controlada a su nuevo valor deseado.
Actualmente, el control manual aún es usado en muchas plantas,
donde una indicación se obtiene del proceso, este es un indicador que
provee al operador una lectura del estado actual del proceso. El operador es
capaz de inspeccionar esta indicación visualmente, tomar una decisión y
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manipular el flujo que entra al proceso hasta alcanzar un valor deseado de la
variable. Este límite de valor deseado está por supuesto en la mente del
operador y es quien toma todas las decisiones de control.
El camino más simple para automatizar el control de un proceso es por
medio del convencional control con retroalimentación. Para este tipo de
control, se instala un sensor o transductor que se va a encargar de medir el
valor actual de la variable de control. Este valor es transmitido a un
dispositivo de retroalimentación, el cual toma una comparación automática
entre el límite de la variable controlada y el valor medido de esta variable. En
base a la diferencia de esta comparación (error), el dispositivo de control con
retroalimentación calcula una señal que refleja el valor deseado de la variable
manipulada. Esta señal es transmitida automáticamente para ajustar el
elemento que manipule las entradas del proceso.
Lo mejor de la retroalimentación es que el diseñador no necesita
conocer con precisión cual es el disturbio que puede afectar al proceso y por
consecuencia, sus efectos en las variables de control.
2.2. SISTEMAS DE MONITOREO
Los sistemas de monitoreo permiten la evaluación de las variables de
un proceso industrial permanente en tiempo real. Dichos procesos pueden
ser controlados manualmente, en forma neumática o automatizados.
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Además, el monitoreo abarca la observación de las perturbaciones
originadas por agentes externos.
En efecto, un sistema de monitoreo consta de una aplicación software
especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de
producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo
(controladores autónomos, controladores lógico programables) y observando
las variables del proceso en forma instantánea desde la pantalla del
computador. Además, provee toda la información que se genera en el
proceso analizado a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como a otros
supervisores pertenecientes a los departamentos de control de calidad,
supervisión y mantenimiento.
Según lo expuesto por Barroso (1999), el aprovechamiento de estos
sistemas radica en el cumplimiento de los siguientes objetivos:
§ Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o
adaptarse según las necesidades cambiantes de la empresa.
§ Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al
usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa (redes
locales y de gestión).
§ Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias
de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables para el
usuario.
Un buen sistema de monitoreo debe ser capaz de desempeñar
eficazmente los siguientes aspectos:
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§ Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del
operador para reconocer una situación anormal, con registro de
incidencias.
§ Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados
para su proceso sobre una hoja de cálculo.
§ Ejecución de programas, que modifiquen la ley de control, o incluso el
programa total sobre el autómata, bajo ciertas condiciones.
§ Posibilidad de programación numérica, que permita realizar cálculos
aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador.
Con esto, se pueden desarrollar aplicaciones basadas en el PC, con
captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de
resultados a disco e impresora, etc.
2.3. SISTEMAS DE SUPERVISIÓN
Se entiende por supervisión a la adquisición de variables que están
relacionadas con el proceso, pero no incluidas dentro de los esquemas de
control automático. Estas variables pueden ayudar al operador a tener una
visión mas completa de la operación del proceso utilizando la información
obtenida para realizar cálculos de operación y producción.
Los sistemas de supervisión son utilizados para recolectar información
proporcionada por ciertos equipos y llevarla después a través de un medio de
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comunicación adecuado el centro de control, donde se tendrá disponible para
analizarla y tomar las decisiones adecuada.
2.3.1. MODOS DE OPERACIÓN
Todo sistema de supervisión funciona basado en un modo de
operación definido, con ciertas características que lo hacen diferenciarse de
los demás y que aplica algunas teorías de administración de recursos.
Arrieta (1999) define a los modos de operación como los medios por
los cuales los nodos obtienen acceso al canal. Son usados para medir entre
nodos que compiten para usar un canal y están generalmente clasificados
como:
- Reporte Continuo: las estaciones remotas envían la información al
centro de control continuamente, obteniéndose así el máximo de velocidad
en el envío de los datos. La desventaja de este modo es que se requieren
diferentes frecuencias para cada una de las estaciones remotas.
- Reporte Secuencial de Tiempo : cada remota envía su información
en un período de tiempo predeterminado, por esto, cada remota tiene un reloj
interno que alimenta un contador generador de códigos. Las remotas tienen
asignado un código que es comparado con el generado por el contador,
cuando son iguales, la remota transmite su información hasta el centro de
control. Una vez que todas las remotas han enviado su información, desde el
centro de control se vuelven a cero los contadores de las remotas, dando
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inicio a un nuevo ciclo de supervisión. Su ventaja con respecto al modo
continuo es que se puede utilizar la misma frecuencia para todas las
remotas.
- Polling: una estación maestra ubicada en el centro de control central
interroga a todas las unidades remotas, ya sea de manera secuencial o en un
orden determinado. La unidad remota recibe códigos generados por la
estación maestra y los compara con su código asignado, cuando ambos son
iguales, la remota transmite su información.
2.4. SISTEMAS SCADA
El sistema SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition), cuyas
siglas significan Supervisión, Control y Adquisición de Datos, puede ser
definido como un sistema computarizado capaz de monitorear o supervisar
las condiciones de las variables mas importantes de un proceso o conjunto
de instalaciones localizadas en diversas áreas geográficas, presentando de
manera adecuada la información importante para la supervisión y la toma de
decisiones por parte de uno o varios operadores en un cuarto de control
central, en el cual se pueden realizar operaciones para modificar el estado de
dicho proceso o instalaciones (Arrieta, 1999).
Se utiliza un medio de transmisión de datos, que generalmente es el
radio, debido a la dispersión geográfica de las estaciones remotas. La
estación central se interconecta a través de una unidad terminal maestra
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(MTU) con las estaciones remotas (RTU), cada una de las cuales poseen
unidades terminales capaces de entender y mostrar la información que
reciban.
La función de supervisión del sistema consiste en la revisión constante
de las variables del proceso (flujo, presión, nivel, temperatura) y la indicación
de eventos, alarmas y detenciones en los equipos del proceso; todo esto
sirve de soporte al operador en el momento de tomas decisiones.
La función de control permite modificar a distancia las unidades
terminales remotas desde uno o varios centros de control, comúnmente
denominados unidades terminales maestras.
Las señales son procesadas en los centros de control para conocer el
estado, en tiempo real, de las instalaciones supervisadas y poder tomar una
decisión de acuerdo a las condiciones generales en que se encuentren
dichas instalaciones. Además, se recopila información para la optimización
de los procesos del sistema.
El propósito general de un sistema de control y adquisición de datos,
es el de adquirir información y procesarla en tiempo real, permitiendo al
usuario solicitar, desplegar y almacenar datos concernientes al sistema a
operar.
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2.5. PROTOCOLO HART
El protocolo de comunicación HART (Transductor Remoto
Direccionable de Alta Velocidad, por sus siglas en inglés) fue introducido por
primera vez por la compañía Rosemount Inc. en 1986 como un estándar de
diseño exclusivo para la comunicación de transmisores. Poco después de su
introducción, Rosemount decidió permitir su acceso para uso por parte de
otros fabricantes. Desde esa fecha, ese protocolo ha adquirido amplia
popularidad, y ahora constituye uno de los estándares de facto de mayor
desarrollo para la instrumentación de campo de procesos. En la actualidad,
más de 60 fabricantes ofrecen productos con el protocolo HART. El estándar
está regulado en el presente y puede adquirirse en la HART Communication
Foundation (HCF), un consorcio de proveedores y usuarios de HART.
El motivo de la aceptación obtenida por el protocolo se debe a las
ventajas que ofrece HART al usuario. Es un protocolo de comunicación que
puede usarse en los existentes sistemas de control de 4 – 20 mA con gastos
mínimos para su implementación. Pueden utilizarse los actuales cableados
de campo y las Salidas y Entradas de sistemas de control. Debido a que
HART combina la señalización analógica y digital, el protocolo ofrece un
control notablemente rápido de la variable primaria y permite la transmisión
simultánea de información que no sea de control.
HART usa una técnica de codificación por modificación de frecuencia
(SFK, por sus siglas en inglés) para sobreponer comunicación digital en el
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bucle de corriente de 4 – 20 mA que conecta el instrumento de campo con el
sistema de control. Se utilizan dos frecuencias (1.200 Hz y 2.200 Hz) para
representar un 1 y un 0 binarios.
Estos tonos se sobreponen a la señal DC a un bajo nivel. La señal AC
tiene un valor promedio de cero. Por ello, no se registra ningún cambio de
DC en la señal existente de 4 – 20 mA, independientemente de los datos
digitales. En consecuencia, el instrumento puede seguir utilizando la señal
analógica 4 – 20 mA para control de procesos y la señal digital para
información que no sea de control.
HART también ofrece la posibilidad de funcionar en multipunto,
pudiendo conectarse hasta 16 instrumentos en el mismo par de líneas. Sin
embargo, la señalización digital de HART alcanza 1.200 baudios, lo cual
limita el número de aplicaciones que pueden utilizar el multipunto para control
de procesos. La función multipunto de HART podría tener una efectiva
aplicación como transmisor múltiple de temperaturas permitiendo la vigilancia
del proceso.
2.5.1 SEÑAL HART
HART (“Highway Addressable Remote Transducer”) es, según
Bowden (1997), un protocolo popular de comunicación digital diseñado para
aplicaciones de mediciones en procesos industriales. Su característica
particular es que utiliza una modulación de bajo nivel súper impuesta en el
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lazo de corriente estándar de 4 – 20 mA, el cual es ahora ampliamente
utilizado para realizar mediciones, sus detalles de transmisión se pueden
observar en la figura 1. Debido a que la señal HART es pequeña y
compuesta de ondas, su valor average es cero y no afecta significativamente
la funcionalidad de una señal de corriente análoga, la cual puede, por lo
tanto, seguir siendo utilizada. Esto provee compatibilidad con los sistemas
existentes, mientras permite comunicación digital simultánea para la
configuración de dispositivos, monitoreo de estado, diagnósticos.
Figura 1: Ejemplo de señal HART. Fuente: Romilly’s HART and Fieldbus Web Site.
2.5.2. ESTRUCTURA DE MENSAJES DE HART
Según Bowden (1997), todos los mensajes HART tienen una
estructura única, mostrada en la figura 2.
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Figura 2: Estructura de un mensaje HART. Fuente: Romilly’s HART and Fieldbus Web Site
Cada componente de esta estructura tiene un tamaño y una función
predeterminados, explicados a continuación:
§ PREAMBLE: El preámbulo está entre 5 y 20 bytes de “FF”
hexadecimales (todos 1). Ayuda al receptor a sincronizarse con el
flujo de caracteres.
§ START : El carácter de comienzo puede tener uno de varios valores,
indicando el tipo de mensaje: maestro a remoto, remoto a maestro o
torrente de mensajes del remoto. También puede indicar el formato de
la dirección: trama corta o larga.
§ ADDR: El campo de dirección incluye la dirección del maestro (un solo
bit: 1 para un maestro primario, 0 para un maestro secundario) y la
dirección del esclavo. En el formato de trama corta, la dirección del
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esclavo son 4 bits que contienen la dirección de encuesta (polling) que
va desde 0 hasta 15. En el formato de trama larga, son 38 bits que
contienen un identificador único para ese dispositivo en particular.
§ COMM: El byte de comando contiene el comando HART para este
mensaje. Los comandos universales están en el rango de 0 a 30, los
comandos prácticos comunes están en el rango de 32 a 126 y los
comandos de especificación de dispositivos están en el rango de 128
a 253.
§ BCNT: El byte contador contiene el número de bytes que continuarán
en los bytes de estado y de datos. El receptor usa esto para saber
cuando el mensaje está completo. No existe un carácter especial que
indique el fin del mensaje.
§ [STATUS]: El campo de estado, también conocido como código de
respuesta, tiene 2 bytes, únicamente presente en el mensaje de
respuesta del esclavo. Contiene información sobre errores de
comunicación en el mensaje saliente, el estado del comando recibido
y el estado del mismo dispositivo.
§ [DATA]: El campo de datos puede o no estar presente, dependiendo
del comando particular. Se recomienda una longitud máxima de 25
bytes para mantener la duración total del mensaje razonablemente.
Aunque algunos dispositivos poseen comandos específicios de
dispositivo que utilizan campos de datos mas largos.
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§ CHK: El byte de checksum contiene un or – exclusivo o paridad
longitudinal de todos los bytes anteriores (desde el carácter de
comienzo en adelante). Unido al bit de paridad que contiene cada
byte, éste byte es utilizado para detectar errores de comunicación.
2.6. PROTOCOLO MODBUS
De acuerdo con la información presentada en el sitio de Internet
www.modbus.org, el protocolo MODBUS es una estructura de mensajería
ampliamente utilizado para establecer comunicaciones maestro – esclavo
entre dispositivos inteligentes. Un mensaje MODBUS enviado desde un
terminal maestro a un terminal esclavo contiene la dirección del esclavo, el
“comando” (leer registro, escribir registro, etc), los datos y el resumen de la
revisión (LRC o CRC).
Debido a que el protocolo MODBUS es sólo una estructura de
mensajería, es totalmente independiente de la capa física. Tradicionalmente
es implementado utilizando RS232, RS422 o RS485 sobre varios medios
(fibra óptica, radio, celular, etc).
MODBUS TCP / IP utiliza TCP / IP y el Ethernet para llevar la
estructura de mensajes del MODBUS. MODBUS / TCP requiere licencia,
pero todas las especificaciones son públicas y abiertas así que no se debe
pagar derecho de autor por esta licencia.
El protocolo MODBUS está disponible en dos versiones:
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§ Modo de transmisión ASCII: cada byte de ocho bits en un mensaje
es enviado como dos caracteres ASCII.
§ Modo de transmisión RTU: cada byte de ocho bits en un mensaje es
enviado como dos caracteres de cuatro bits hexadecimales.
La principal ventaja del modo RTU es que alcanza un mayor
rendimiento, mientras que el modo ASCII admite intervalos de tiempo de
hasta 1 segundo que ocurren e ntre caracteres sin causar ningún error.
2.6.1. ESTRUCTURA DE TRAMAS MODBUS
En la figura 3 se puede observar cómo se estructura una trama
modbus estándar. Sus partes son dirección, función, data y chequeo de
errores.
ADDRESS FUNCTION DATA CHECKSUM
Figura 3: Estructura básica de una trama Modbus. Fuente: www.modbus.org
El campo de dirección de un mensaje de trama contiene dos
caracteres (ASCII) u ocho bits (RTU). Las direcciones válidas de los
dispositivos esclavos están en el rango de 0 a 247 en decimal. Los
dispositivos esclavos individuales le son asignadas direcciones en el rango
de 1 a 247. Una unidad maestra direcciona a un esclavo colocando la
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dirección del esclavo en el campo de dirección del mensaje. Cuando el
esclavo envía su respuesta, coloca su propia dirección en el campo dirección
de la respuesta para hacer saber al maestro cuál es el esclavo que está
respondiendo.
El campo código de función de un mensaje de trama contiene dos
caracteres (ASCII) u ocho bits (RTU). Los códigos válidos están en el rango
de 1 a 255 en decimal. Cuando un mensaje es enviado desde el dispositivo
maestro hacia el esclavo, el campo de código de función le informa al
esclavo qué clase de acción realizar. Ejemplos de ello son: leer los estados
de encendido / apagado de un grupo de entradas discretas, leer los
contenidos de datos de un grupo de registros, leer el estado del diagnóstico
del esclavo, escribir en registros designados o permitir cargar, grabar o
verificar el programa dentro del esclavo.
Cuando el esclavo responde al maestro, se utiliza el campo de código
de función para indicar una respuesta normal (libre de errores) o que algún
tipo de error ha ocurrido (respuesta de excepción). Para una respuesta
normal, el esclavo simplemente retorna el código de función original. Para
una respuesta de excepción, el esclavo retorna un código equivalente al
código de función original con el bit más significativo como un 1 lógico.
El campo de datos está construido usando grupos de dos dígitos
hexadecimales, en el rango de 00 a FF hexadecimal. Esto puede ser
completado con un par de caracteres ASCII o con un carácter RTU, de
acuerdo con el modo de transmisión serial de la red. Pero también, el campo
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de datos puede no existir (longitud cero) en ciertos tipos de mensajes,
dependiendo de lo que indique el campo de código de función.
El campo de datos del mensaje enviado desde la unidad maestra a los
dispositivos esclavos contiene información adicional, la cual, deber ser
utilizada por el esclavo para realizar la acción definida por el código de
función. Esto puede incluir direcciones discretas o de registros, cantidad de
variables a ser manejadas y el conteo de los bytes de data actuales en el
campo.
Si no ocurren errores, el campo de datos de la respuesta del esclavo
al maestro, contendrá los datos requeridos. Si ocurre un error, el campo
contendrá un código de excepción que la aplicación del terminal maestro
podrá usar para determinar la próxima acción a ser tomada.
Se utilizan dos tipos de “checksum” para redes estándares MODBUS.
El contenido del campo de chequeo de errores depende del método de
transmisión que esté siendo utilizado.
2.7. TRANSDUCTORES
En todo proceso de automatización es necesario captar las
magnitudes que se generan constantemente en planta, para poder así saber
el estado del proceso que estamos controlando. Para ello, empleamos los
transductores o sensores, términos que se suelen emplear como sinónimos
aunque el transductor engloba algo más amplio.
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Se puede definir un transductor como un dispositivo que convierte el
valor de una magnitud física en una señal eléctrica codificada, ya sea en
forma analógica o digital. No todos los transductores tienen por qué dar una
salida en forma de señal eléctrica, sin embargo, en aplicaciones industriales
suele ser lo más frecuente.
Los transductores, generalmente, se componen de las siguientes
partes:
- Elemento sensor o captador: convierte las variaciones de una
magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica.
- Tratamiento de la señal: si existe, realiza la función de modificar la
señal obtenida para obtener una señal adecuada (filtrado, amplificación, etc).
- Etapa de salida: comprende los circuitos necesarios para poder
adaptar la señal al nivel requerido para la carga exterior.
2.7.1. CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSDUCTORES
Según el tipo de señal de salida, es decir, la forma de codificar la
magnitud medida, los transductores pueden ser clasificados de la siguiente
manera:
- Analógicos: aquellos que proporcionan un valor de tensión o
corriente dentro de un rango previamente fijado (normalmente 0 – 10 V ó 4 –
20 mA).
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- Digitales: aquellos que proporcionan una señal codificada en pulsos
o en alguna codificación digital. (BCD, binario, etc.).
- Todo – Nada : aquellos que únicamente poseen dos estados, los
cuales están separados por un valor umbral de la variable detectada.
Balcells y Romeral (1998) establecen que los transductores pueden
ser diferenciados según el tipo de magnitud física a detectar (ver cuadro 1).
CUADRO 1: Tipos de Transductores
MAGNITUD DETECTADA
TRANSDUCTOR CARACTERÍSTICAS
POSICIÓN LINEAR O ANGULAR
Potenciómetro Encoders Sincro y Resolver
Analógico Digital Analógico
DESPLAZAMIENTO O DEFORMACIÓN
Transformador Diferencial Galga Extensométrica
Analógico Analógico
VELOCIDAD LINEAR O ANGULAR
Dinamo Tacométrico Encoders Detector inductivo u óptico
Analógico Digital Digital
ACELERACIÓN Acelerómetro Sensor de Velocidad + Calculador
Analógico Digital
FUERZA Y PAR Medición Indirecta por galgas o gráficos diferenciales
Analógico
PRESION Membrana + Detector de desplazamiento Piezoeléctrico
Analógico Analógico
FLUJO De Turbina Magnético
Analógico Analógico
TEMPERATURA
Termocuplas Resistencias PT 100 Resistencias NTC Resistencias PTC Bimetálicos
Analógico Analógico Analógico ON / OFF ON / OFF
PRESENCIA O PROXIMIDAD
Inductivo Capacitivo Óptico Ultrasónico
ON / OFF – Analógico ON / OFF ON / OFF – Analógico Analógico
TÁCTIL
Matriz de Contactos Piel Artificial Matriz Capacitiva, Piezoeléctrica u Óptica
ON / OFF Analógico ON / OFF
SISTEMAS DE VISION ARTIFICIAL
Cámaras CCD Cámaras de Video y Tratamiento de Imagen
Procesamiento digital por puntos o pixeles
Fuente: Balcells y Romeral, 1998
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2.7.2. TRANSDUCTORES MÁS COMUNES
A continuación, se presentan las definiciones de algunos transductores
de mayor utilización en la industria, según Balcells y Romeral (1998):
- Potenciómetros: es el transductor eléctrico mas común. Los
potenciómetros pueden utilizarse solos, o pueden unirse a un sensor
mecánico para convertir un movimiento mecánico en una variación eléctrica.
Desde el punto de vista de concepción, un potenciómetro es bastante simple.
Está formado por un elemento resistivo y un contacto móvil que puede
posicionarse en cualquier punto a lo largo del elemento resistivo. Este
contacto móvil se denomina contacto, deslizador o toma. Cuando un
fabricante especifica un 10% de linealidad para su potenciómetro, está
garantizando que la resistencia se desviará de la recta de resistencia por no
más del 10% de la resistencia total.
- Transformadores diferenciales de variación lineal: entrega una
señal de voltaje de salida AC, la cual es proporcional a un desplazamiento
físico. Los LTDV’s tienen un devanado primario y dos devanados
secundarios arrollados sobre el mismo soporte. El soporte mismo es hueco y
contiene un núcleo magnético que es libre para deslizarse dentro del soporte.
Siempre y cuando el núcleo magnético esté perfectamente centrado en el
soporte, el flujo magnético de enlace será el mismo para el devanado
secundario 1 y para el devanado secundario 2. Por lo tanto, ambos voltajes
secundarios serán iguales. Si el núcleo se mueve hacia la izquierda, el
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enlace magnético será más grande en el devanado secundario 1, debido a
que hay más núcleo dentro de dicho devanado que en el otro, por tanto, el
voltaje en este será mayor que en el otro devanado. Por otro lado, si el
núcleo se mueve a la dirección contraria, el devanado 2 tendrá mayor voltaje
por tener más núcleo dentro de él. El LVDT se construye de tal manera, que
la diferencia entre los voltajes de los devanados secundarios es proporcional
al desplazamiento del núcleo.
- Transductores de Presión: son numerosas las diferentes técnicas
para medir la presión industrialmente. Si embargo, Maloney (1995) señala
que las dos técnicas más comunes, el tubo Bourdon y los Fuelles, miden la
presión y la convierten en un movimiento mecánico que es traducido a una
señal eléctrica por un potenciómetro o un LVDT.
El Tubo de Bourdon es un tubo deformable de metal con una sección
ovalada, abierta en uno de sus extremos y cerrados en el otro. El fluido cuya
presión se quiere medir, es admitido al interior del tubo por su extremo
abierto, el cual está mecánicamente asegurado. El tubo entonces deflecta en
una cantidad proporcional a la magnitud de la presión. Esta flexión es
transmitida mecánicamente al contacto de un potenciómetro o al núcleo de
un LVDT para proporcionar una señal eléctrica. Los tubos de Bourdon son
más frecuentemente utilizados para medir presiones en el rango de 10 a 300
psi.
Los Fuelles son esencialmente una serie de diafragmas metálicos
conectados entre sí. Cuando se somete a la presión de un fluido, un
42
diafragma metálico se deformará ligeramente debido a la elasticidad del
material utilizado para construirlo. Con la puerta de entrada de presión
asegurada, el fuelle se expandirá a medida que aumenta la presión del fluido,
y el espigo de salida se moverá a la derecha. A medida que la presión del
fluido cae, el fuelle se contrae y el espigo de salida se mueve a la izquierda.
Este tipo de transductor, encuentra su principal aplicación en la medida de
presiones en el rango de 0.5 a 20 psi.
- Termocuplas : las termocuplas o termopares son sensores de
temperatura y se basan en el efecto descubierto por Seebeck en 1821, que
trata de la circulación de una corriente en un circuito formado por dos
metales diferentes cuyas uniones, entre la de medida y la de referencia, se
mantienen a distinta temperatura. Esta circulación de corriente obedece a
dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que provoca la
liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando
una corriente circula a través de la unión y el efecto Thompson que consiste
en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de
un metal homogéneo en que existe un gradiente de temperaturas.
La combinación de los dos efectos, el de Peltier y el de Thompson, es
la causa de circulación de corriente al cerrar el circuito en el termopar. Por
las Leyes del Circuito Homogéneo, Ley de los Metales Intermedios y la Ley
de las Temperaturas Sucesivas; se hace evidente que en el circuito se
desarrolla una pequeña tensión continua proporcional a la temperatura de la
43
unión de medida, siempre que haya una diferencia de temperaturas con la
unión de referencia.
Según Maloney (1995) las termocuplas más comunes son:
§ Los tipos R o S, se utilizan para la medición de las temperaturas
elevadas que se encuentran en la fabricación de acero en fusión se
emplean cartuchos con estas termocuplas. Se emplean en atmósferas
oxidantes y temperaturas de trabajo hasta 1500 °C.
§ El tipo E, de cromo, puede usarse en vacío o en atmósfera
medianamente oxidante o reductora. Este termopar posee la f.e.m.
más alta por variación de temperatura.
§ El tipo T, de cobre, tiene una elevada resistencia a la corrosión por
humedad atmosférica o condensación y puede utilizarse en
atmósferas oxidantes.
§ El tipo J, de hierro, es adecuada en atmósferas con escaso oxígeno
libre. La oxidación del hilo de hierro aumenta rápidamente por encima
de 550 °C.
§ El tipo K, de cromo – aluminio, se recomienda en atmósfera oxidante y
a temperaturas de trabajo entre 500 y 1200 °C.
- Termistores y Detectores Resistivos de Temperatura (RTD’s): la
medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las
características de resistencia en función de la temperatura que es propia del
elemento de detección. El elemento consiste usualmente en un arrollamiento
de hilo muy fino del conductor adecuado, bobinado entre capas de material
44
aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica. Los
materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el
platino y el níquel. La variación de resistencia de las sondas es medida con
un puente de Wheatstone dispuesto en montajes denominados de dos hilos,
de tres hilos o de cuatro hilos, según sean los hilos de conexión de la sonda
de resistencia al puente.
- Tacómetros: es el dispositivo más común que se utiliza para medir
la velocidad. Un tacómetro, básicamente, es un generador de voltaje,
especialmente diseñado para producir una salida de voltaje que varía
linealmente con la velocidad del eje aplicado. Con respecto al
funcionamiento, se pueden encontrar:
Tacómetro Mecánico: su funcionamiento está basado en medir las
revoluciones empleadas para medir localmente la velocidad de rotación de
toda clase de máquinas o dispositivos giratorios. Este contador consta
básicamente en un eje elástico terminado en punto que se apoya sobre el
centro de la pieza giratoria. El eje elástico, al girar, mueve a través de un tren
de engranajes dos diales calibrados concéntricos.
Tacómetro Eléctrico: los tacómetros eléctricos emplean un traductor
que produce una señal analógica o digital como conversión de la velocidad
de giro del eje de máquinas.
Otro tipo de clasificación es diferenciar entre sensores activos o
pasivos. Los sensores pasivos requieren de una alimentación para efectuar
45
su función, mientras que los activos generan la señal sin necesidad de
alimentación externa.
2.7.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSDUCTORES
Así mismo, Balcells y Romeral (1998), establecen que las
características de los transductores pueden ser agrupadas en dos grandes
bloques:
§ Características Estáticas: describen la actuación del sensor en
régimen permanente o con cambios muy lentos de la variable a medir:
- Campo de Medida: rango de valores de la magnitud de entrada.
- Resolución: es la mínima medida que el sensor es capaz de
discernir.
- Precisión: es la máxima desviación entre el valor real
proporcionado y el teórico según un patrón definido.
- Repetibilidad: es la máxima desviación entre valores de salida
al medir un mismo valor de entrada con el mismo sensor.
- Alinealidad: máxima desviación entre la respuesta real y la
puramente lineal.
- Sensibilidad: indica la variación de salida por unidad de
magnitud de entrada.
- Ruido: aquel propio del transductor que produce una desviación
de la salida con respecto al valor teórico.
46
- Histéresis: dependencia de la medida a si ésta se realiza con
crecimiento o disminución de la misma.
§ Características Dinámicas: describen la actuación del sensor en
régimen transitorio:
- Velocidad de Respuesta: tiempos que se producen entre la
medida tomada y la señal de salida.
- Respuesta Frecuencial: relación entre la sensibilidad y la
frecuencia de la señal de entrada.
- Estabilidad y Derivas: desviación de salida respecto a
condiciones medioambientales.
2.8. COMPUTADORAS DE FLUJO (OMNI 6000)
Las computadoras de flujo Omni 6000 son instrumentos de medición
únicos, versátiles, confiables y fáciles de usar. Son programados en fábrica
para correr configuraciones simples o múltiples para medir petróleo crudo,
productos refinados, NGL’s, LPG’s, etileno, propileno, gas natural y gases
especiales. También se puede proveer mediciones de otros productos
fluidos.
Las capacidades de comunicaciones extensivas permiten al Omni
6000 a ser utilizado en una variedad de configuraciones maestro / esclavo
para aplicaciones de transferencia de datos de alta velocidad. El hardware de
la computadora de flujo también puede configurarse como una unidad
47
terminal remota (RTU) de tamaño medio con una significante capacidad de
entradas y salidas digitales.
La computadora de flujo se conecta a varios sensores para poder
monitorear el flujo en las tuberías y cumplir con aplicaciones de medición de
procesos petroquímicos. Puede calcular, mostrar e imprimir datos que serán
utilizados para funciones operacionales posteriormente. La computadora es
configurada para concordar con los requerimientos del sistema de tuberías
de la empresa. Su diseño de bus no restrictivo permite cualquier
combinación de entradas y salidas para cumplir con la mayoría de los
requerimientos de medición, comunicación y control de flujo y de válvulas.
Las computadoras de flujo son aplicables para realizar mediciones de
flujo a gases y líquidos, para sistemas de control y comunicación y para
operaciones de transferencia de custodia. Sus características básicas son:
- Procesamiento de 32 bits con un coprocesador matemático
para ejecuciones rápidas de multitareas.
- Ciclos de cálculos de 500 milésimas de segundo.
- Módulos de entrada y salida analógicos, digitales, de conexión
serial y combinaciones.
- Interfaz transmisora digital punto a punto.
- Módulos de Interfaces transmisoras Honeywell y Rosemount
opcionales.
- LED’s indicadores para el estado de las entradas y salidas.
48
- Firmware estándar comprobado en campo sin necesidad de
programación.
- Lógica de control totalmente configurable por el usuario.
- Hasta 4 lazos controladores de flujo y / o presión.
- Variables configurables por los usuarios para pantallas y
reportes.
- Almacenamiento de archivos de datos y reportes.
- Comunicaciones puerto – puerto tipo Modbus de 38.4 kbps para
PLC / DCS.
- Diagnósticos en tiempo real.
2.9. INTERFAZ DE USUARIO
Lewis y Rieman (1993) definen las interfaces básicas de usuario
como: aquellas que incluyen cosas como menús, ventanas, teclado, ratón,
los “beeps” y algunos otros sonidos que la computadora hace, en general,
todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicación entre el
hombre y la computadora.
La idea fundamental en el concepto de interfaz es el de mediación,
entre hombre y máquina. La interfaz es lo que facilita la comunicación, la
interacción, entre dos sistemas de diferente naturaleza, típicamente, el ser
humano y una máquina como el computador. Esto implica, además, que se
trata de un sistema de traducción, ya que los dos "hablan" lenguajes
49
diferentes: verbo-icónico en el caso del hombre y binario en el caso del
procesador electrónico.
De una manera más técnica se define a Interfaz de Usuario, como un
conjunto de componentes empleados por los usuarios para comunicarse con
las computadoras. El usuario dirige el funcionamiento de la máquina
mediante instrucciones, denominadas genéricamente entradas. Las entradas
se introducen mediante diversos dispositivos, por ejemplo un teclado, y se
convierten en señales electrónicas que pueden ser procesadas por la
computadora. Estas señales se transmiten a través de circuitos conocidos
como bus, y son coordinadas y controladas por la unidad de proceso central
y por un soporte lógico conocido como sistema operativo. Una vez que la
CPU ha ejecutado las instrucciones indicadas por el usuario, puede
comunicar los resultados mediante señales electrónicas, o salidas, que se
transmiten por el bus a uno o más dispositivos de salida, por ejemplo una
impresora o un monitor.
Resumiendo entonces se puede decir que, una interfaz de software es
la parte de una aplicación que el usuario ve y con la cual interactúa. Está
relacionada con la subyacente estructura, la arquitectura, y el código que
hace el trabajo del software, pero no se confunde con ellos. La interfaz
incluye las pantallas, ventanas, controles, menús, metáforas, la ayuda en
línea, la documentación y el entrenamiento. Cualquier cosa que el usuario ve
y con lo cual interactúa es parte de la interfaz. Una interfaz inteligente es fácil
de aprender y usar. Permite a los usuarios hacer su trabajo o desempeñar
50
una tarea en la manera que hace más sentido para ellos, en vez de tener que
ajustarse al software. Una interfaz inte ligente se diseña específicamente para
la gente que la usará.
Existen tres puntos de vista distintos en una interfaz de usuario: el del
usuario, el del programador y el del diseñador). Cada uno tiene un modelo
mental propio de la interfaz, que contiene los conceptos y expectativas
acerca de la interfaz, desarrollados a través de su experiencia.
El modelo permite, entre otras cosas, explicar o predecir
comportamientos del sistema y tomar las decisiones adecuadas para
modificar el mismo. Los modelos subyacen en la interacción con los
ordenadores, de ahí su importancia.
a. Modelo del usuario: El usuario tiene su visión personal del
sistema, y espera que éste se comporte de una cierta forma, que se puede
conocer estudiando al usuario (realizando test de utilidad, entrevistas, o a
través de una realimentación). Una interfaz debe facilitar el proceso de crear
un modelo mental efectivo. Para ello son de gran utilidad las metáforas, que
asocian un dominio nuevo a uno ya conocido por el usuario; un ejemplo típico
es la metáfora del escritorio, común a la mayoría de las interfaces gráficas
actuales.
b. Modelo del programador: Es el más fácil de visualizar, al poderse
especificar formalmente. Está constituido por los objetos que manipula el
programador, distintos de los que trata el usuario (ejemplo: base de datos -
agenda telefónica). Estos objetos deben esconderse del usuario.
51
Los conocimientos del programador incluyen la plataforma de desarrollo, el
sistema operativo, las herramientas de desarrollo, especificaciones. Sin
embargo, esto no significa necesariamente que tenga la habilidad de
proporcionar al usuario los modelos y metáforas más adecuadas.
c. Modelo del diseñador: El diseñador mezcla las necesidades,
ideas, deseos del usuario y los materiales de que dispone el programador
para diseñar un producto de software. Es pues, un intermediario entre
ambos. El modelo del diseñador describe los objetos que el usuario utiliza,
su presentación al mismo y las técnicas de interacción para su manipulación.
El modelo consta, pues, de tres partes: presentación, interacción y relaciones
entre los objetos (ver figura 4 ).
Figura 4: Modelo del diseñador: look -and-feel iceberg. Fuente: IBM (1992)
52
Al diseñar interfaces de usuario deben tenerse en cuenta las
habilidades cognitivas y de percepción de las personas, y adaptar el
programa a ellas. Así, una de las cosas más importantes que una interfaz
puede hacer es reducir la dependencia de las personas de su propia
memoria, no forzándoles a recordar cosas innecesariamente (por ejemplo,
información que apareció en una pantalla anterior) o a repetir operaciones ya
realizadas (por ejemplo, introducir un mismo dato repetidas veces). La
persona tiene unas habilidades distintas de la máquina, y ésta debe utilizar
las suyas para soslayar las de aquella (como por ejemplo la escasa
capacidad de la memoria de corto alcance).
2.9.1. EVOLUCIÓN DE LAS INTERFACES DE USUARIO
La evolución de las interfaces de usuario corre en paralelo con la de
los sistemas operativos; de hecho, la interfaz constituye actualmente uno de
los principales elementos de un sistema operativo. A continuación se
muestran las distintas interfaces que históricamente han ido apareciendo,
ejemplificándolas con las sucesivas versiones de los sistemas operativos
más populares.
a. Interfaces de líneas de mandatos (Command – Line User
interfaces, CUIs): Es el característico del DOS, el sistema operativo de los
primeros PC, y es el estilo más antiguo de interacción hombre-máquina. El
usuario escribe órdenes utilizando un lenguaje formal con un vocabulario y
53
una sintaxis propia (los mandatos en el caso del DOS). Se usa un teclado,
típicamente, y las órdenes están encaminadas a realizar una acción.
El usuario no suele recibir mucha información por parte del sistema
(ejemplo: indicador del DOS), y debe conocer cómo funciona el ordenador y
dónde están los programas (nada está oculto al usuario). El modelo de la
interfaz es el del programador, no el del usuario.
Desventajas: carga de memoria del usuario (debe memorizar los
mandatos; incluso la ayuda es difícil de leer); nombres no siempre
adecuados a las funciones, significado de los mandatos mal comprendido a
veces (varios mandatos con el mismo o parecido significado, como DEL y
ERASE); inflexible en los nombres (DEL y no DELETE).
Ventajas: potente, flexible y controlado por el usuario, aunque esto es
una ventaja para usuarios experimentados. La sintaxis es estricta, y los
errores pueden ser graves. En suma, un CUI es adecuado para usuarios
expertos, no para noveles. Para aquellos más rápidos por lo que se puede
diseñar un CUI como parte de una interfaz, para que se pueda utilizar una
vez que se tenga experiencia.
b. Interfaces de Menús: Un menú es una lista de opciones que se
muestran en la pantalla o en una ventana de la pantalla para que los usuarios
elijan la opción que deseen. Los menús permiten dos cosas: navegar dentro
de un sistema, presentando rutas que llevan de un sitio a otro, y seleccionar
elementos de una lista, que representan propiedades o acciones que los
usuarios desean realizar sobre algún objeto.
54
Las interfaces de menús aparecen cuando el ordenador se vuelve una
herramienta de usuario y no sólo de programadores. Las actuales interfaces
gráficas u orientadas a objetos siguen utilizando este tipo de interfaces (los
distintos estilos de interfaces no son mutuamente exclusivos).
Las interfaces de menús, bien estructuradas, son buenas para
usuarios noveles o esporádicos. Son fáciles de aprender y de recordar.
Pueden existir menús simples y avanzados, para adaptarse al tipo de
usuario.
Precauciones: no ocupar demasiado espacio de la pantalla, recordar la
información acumulada de menús precedentes, no colocar demasiados
elementos en el menú, agruparlos de manera lógica (no en orden alfabético,
por ejemplo; esto ayuda a recordarlos), permitir la personalización por parte
del usuario, usar una terminología adecuada y consistente dentro del
programa y con otros programas (Exit, Quit, Escape, Close, Return, Back).
Las interfaces de menús serán utilizadas normalmente en conjunción con los
otros estilos de interfaces.
c. Interfaces Gráficas (Graphical User Interfaces, GUIs):
desarrolladas originalmente por XEROX (sistema Xerox Star, 1981, sin éxito
comercial), aunque popularizadas por Apple (Steven Jobs se inspiró en los
trabajos de Xerox y creó el Apple Lisa, 1983, sin éxito, y Apple Macintosh,
1984, si tuvo éxito debido, en gran medida, a su campaña publicitaria).
Un GUI es una representación gráfica en la pantalla del ordenador de
los programas, datos y objetos, así como de la interacción con ellos. El GUI
55
proporciona al usuario las herramientas para realizar sus operaciones, más
que una lista de las posibles operaciones que el ordenador es capaz de
hacer.
Según Fuenmayor y Ugarte (1993, pág. 72), las aplicaciones para
interfaces gráficas de usuario (GUI: Graphical User Interface) ofrecen una
interfaz consistente y fácil de usar, la integración de los programas y una
curva de aprendizaje reducida. A pesar de esto, el desarrollo de aplicaciones
para este tipo de interfaces puede ser muy difícil.
Las principales características de un GUI:
• Posee un monitor gráfico de alta resolución.
• Posee un dispositivo apuntador (típicamente un ratón).
• Promueve la consistencia de la interfaz entre programas.
• Los usuarios pueden ver en la pantalla los gráficos y textos tal
como se verán impresos.
• Sigue el paradigma de la interacción objeto – acción.
• Permite la transferencia de información entre programas.
• Se puede manipular en la pantalla directamente los objetos y la
información.
• Provee elementos de interfaz estándar como menús y diálogos.
• Existe una muestra visual de la información y los objetos (íconos y
ventanas)
56
• Existe información visual de las acciones y modos del usuario /
sistema.
• Existen controles gráficos para la selección e introducción de la
información.
Una característica importante es que el GUI permite manipular los
objetos e información de la pantalla, no sólo presentarla.
Para usar un GUI, los usuarios deben conocer una serie de conceptos
como organización del sistema, diferentes tipos de íconos y efecto de las
acciones sobre ellos, elementos básicos de una ventana, uso de los
controles del GUI, uso del ratón, etc.
Los GUI usan el estilo objeto-acción, en contraposición al acción-
objeto de los CUI o las interfaces de menú. El usuario selecciona un objeto, y
después la acción a realizar sobre dicho objeto. Los objetos son el principal
foco de atención del usuario, lo cual resulta más natural y próximo a su
modelo mental.
Desventajas: orientados a la aplicación. En la mayoría de los GUI, el
usuario selecciona una aplicación y luego especifica los datos con los que va
a trabajar. La orientación al objeto está implementada dentro de algunas
aplicaciones. Las aplicaciones tienen un menú de barra con unas
operaciones estándar (File, Edit, View, Help).
Ventajas: usan metáforas de la vida real que se adaptan al modelo
mental del usuario: escritorio, sala de juegos, agenda, cámara.
57
d. Interfaces Orientadas a Objetos (Object Oriented User
Interfaces, OOUIs): Su aspecto es similar al de las GUIs. La diferencia
estriba en el modelo subyacente: las GUIs son interfaces orientadas a la
aplicación, mientras que las OOUIs están orientadas al objeto. En el cuadro 2
se muestran las principales diferencias entre ambos estilos de interfaz:
CUADRO 2: Diferencias entre GUI y OOUI
INTERFACES ORIENTADAS A LA
APLICACIÓN INTERFACES ORIENTADAS A LOS
OBJETOS
La aplicación consiste en un icono, una
ventana principal y varias secundarias
El producto consiste en una colección
de objetos que cooperan y vistas de
dichos objetos
Los iconos representan aplicaciones o
ventanas abiertas Los iconos representan objetos que se
pueden manipular directamente
Los usuarios deben abrir una aplicación
antes de trabajar con objetos Los usuarios abren objetos como vistas
en el escritorio
Proporciona al usuario las funciones
necesarias para realizar las tareas Proporciona al usuario los materiales
necesarios para realizar las tareas
Se centra en la tarea principal
determinada por la aplicación Se centra en las entradas y salidas de
los objetos y tareas
Las tareas relacionadas son soportadas
por otras aplicaciones Las tareas relacionadas son soportadas
por el uso de otros objetos
Estructura rígida: función Estructura flexible: objeto
Los usuarios pueden quedar atrapados
en una tarea Los usuarios no deben quedar
atrapados en una tarea
Los usuarios deben seguir la estructura
de la aplicación Los usuarios pueden realizar tareas a
su propio gusto
Fuente: Lewis y Riemann (1993)
58
El objetivo de la OOUI es que el usuario se concentre en sus tareas en
lugar de en el ordenador y cómo utilizar las aplicaciones y ficheros
necesarios para cumplir sus objetivos. Por ello se esconde la organización
del sistema al usuario. (Ejemplo de los accesos directos en Windows95-
OS/2).
El estilo de interacción de los OOUIs es el de objeto-acción, el cual
también se da en los GUIs, aunque mezclado con el estilo acción-objeto. La
ventana es un objeto ventana, no una ventana de aplicación; desaparecen
pues los menús de barra y ganan terreno los contextuales.
Actualmente existe una mezcla de productos orientados a la aplicación
y al objeto, aunque se está produciendo una migración a estos últimos. Las
aplicaciones están dejando paso a conjuntos de objetos.
2.9.2. PROCESO DE DISEÑO DE INTERFACES DE USUARIO
En el proceso de diseño de una interfaz de usuario se pueden
distinguir cuatro fases:
a. Reunir y analizar la información del usuario: qué tipo de usuarios
van a utilizar el programa, qué tareas van a realizar los usuarios y cómo las
van a realizar, qué exigen los usuarios del programa, en qué entorno se
desenvuelven los usuarios (físico, social, cultural).
b. Diseñar la interfaz de usuario: es importante dedicar tiempo y
recursos a esta fase, antes de entrar en la codificación. En esta fase se
59
definen los objetivos de utilidad del programa, las tareas del usuario, los
objetos y acciones de la interfaz, los iconos, vistas y representaciones
visuales de los objetos, los menús de los objetos y ventanas. Todos los
elementos visuales se pueden hacer primero a mano y luego refinar con las
herramientas adecuadas.
c. Construir la interfaz de usuario : es interesante realizar un
prototipo previo, una primera versión del programa que se realice
rápidamente y permita visualizar el producto para poderlo probar antes de
codificarlo definitivamente.
d. Validar la interfaz de usuario: se deben realizar pruebas de
utilidad del producto, a ser posible con los propios usuarios finales del
mismo.
2.9.3. TÉCNICAS AVANZADAS PARA EL DISEÑO DE INTERFACES DE
USUARIO
a. Presentación de información: no se deben colocar demasiados
objetos en la pantalla, y los que existen deben estar bien distribuidos. Cada
elemento visual influye en el us uario no sólo por sí mismo, sino también por
su combinación con el resto de elementos presentes en la pantalla.
En el ejemplo de la figura 5, el número de elementos visuales que perciben
son: a) 1 (el fondo); en b) 3 (la línea, lo que está encima y lo que está
debajo); en c) son 5 (el espacio fuera del recuadro, el recuadro, la línea y el
60
espacio encima y debajo de ésta); finalmente, en d) el número se eleva a 35,
siguiendo el mismo criterio.
Figura 5: Elementos visuales. Fuente: Lewis y Riemann (1993)
b. Color: es probablemente el elemento de la interfaz que con más
frecuencia es mal utilizado. El color comunica información, no es sólo
decorativo (ejemplo: reforzar mensajes de error). Deben utilizarse
combinaciones adecuadas (por ejemplo, las paletas proporcionadas por los
sistemas operativos). El color debe atraer la atención, pero no cansar
después de un rato de trabajo. Es especialmente importante seguir las líneas
de diseño existentes. Principio básico: diseñar primero en blanco y negro, y
luego añadir el color.
61
c. Audio: primero es preciso ver cuándo es más apropiado que la
información visual. Segundo, determinar el sonido adecuado. Tercero ,
permitir la personalización (volumen y desactivación). Como en el caso de los
colores existen guías de uso. En lugares de trabajo abiertos, puede ser poco
efectivo; además, puede ser embarazoso para algunas personas. El sonido
debe usarse para informar, no cuando no añade nada nuevo (por ejemplo, un
mensaje de aviso de correo o de bienvenida, respectivamente, al iniciar una
sesión de trabajo).
d. Animación: se define como un cambio en el tiempo de la apariencia
visual de un elemento gráfico. Ejemplos de su uso: progreso de acciones
(copia de ficheros en Windows 95, instalación de programas), estado de
procesos (iconos de impresora), acciones posibles (cambios en el cursor al
desplazar el ratón). La animación puede ayudar a subrayar iconos
importantes, mostrar el estado de un objeto particular o explicar su
comportamiento.
e. Diseño internacional: Debe hacerse un uso adecuado de la
terminología. Hay mucho trabajo en este campo. Debe tenerse cuidado con
las diferencias culturales (gestos, terminología, dibujos, formatos de teléfonos
o calendarios, etc.).
f. Elección de controles: Muchas veces existe la duda de qué
controles utilizar. En realidad no existe una única forma correcta. Un aspecto
a considerar es la escalabilidad (menú de 10/1000 elementos; ejemplo:
programas del menú inicio de Windows 95).
62
2.10. UNIDAD DE TRANSFERENCIA DE CUSTODIA (LACT)
Francisco (1997) afirma que una unidad LACT (Lease Automatic
Custody Transfer) es diseñada para la transferencia automática de la
posesión del crudo entre el comprador y el vendedor.
Según Carpenter (1998), una unidad LACT puede cumplir las
siguientes funciones:
• Medir con alta precisión la transferencia de productos de un dueño a
otro, como por ejemplo la transferencia de petróleo crudo del campo
de producción al oleoducto.
• Analizar el contenido de sedimentos y agua del producto, y rechazar lo
que no cumple con una especificación programada.
• Sacar muestras del producto automáticamente para análisis en el
laboratorio.
• Mantener archivos electrónicos de las operaciones y transmitir los
datos a lugares remotos.
• Calibrar la precisión de los medidores de flujo, utilizando un calibrador
de flujo integrado al sistema.
Algunas de las ventajas que se obtienen gracias a la utilización de una
LACT son las siguientes:
• Reduce los requerimientos de mano de obra del gauger.
• Reduce los requerimientos de capacidad de tanques con respecto al
gauging manual convencional.
63
• Ofrece flexibilidad para operación de 24 horas.
• Reduce el error humano, si es mantenido adecuadamente.
• Elimina errores de medición debido a la construcción del tope del
tanque o al clingage en las paredes del tanque.
• Permite capacidades operacionales remotas y completas por parte del
supervisor.
Los componentes básicos de una unidad LACT son:
- Bomba de Carga y Motor
- Filtro / Eliminador de Aire
- Sistema de Muestra
- Monitor BS&W y Probador
- Medidor
- Instrumentación del Medidor
- Válvulas de Chequeo, de Bloqueo y de Purgación.
- Instrumentación del Probador
- Panel de Control de la unidad LACT
- Probador Medidor Bi-Direccional Calibrado
2.11. INTOUCH 7.1 DE WONDERWARE
La información mostrada por Wonderware en su página web,
www.wonderware.com, define a Intouch como un software para desarrollo de
Interfaz Humano – Máquina (HMI ó Human – Machine Interface, por sus
64
siglas en inglés) que provee una vista simple e integrada de todos los
recursos de control e información, diseñada para la automatización industrial,
control de procesos y monitoreo supervisorio. Intouch permite a ingenieros,
supervisores, gerentes y operadores ver e interactuar con las operaciones de
una empresa entera a través de representaciones gráficas de los procesos
de producción (ver anexo 6).
Este programa provee la centralización del sistema de información de
la industria en una locación operativa. Está compuesto de varios
componentes que realizan tareas de visualización, acceso a datos,
extensibilidad a componentes externos, historias, manejo de eventos,
alarmas, reportes y análisis.
Intouch está compuesto por tres programas principales, Intouch
Application Manager, WindowMaker y WindowViewer; también está incluído
un programa de diagnósticos llamado WonderwareLogger.
Intouch Application Manager: organiza las aplicaciones que son
creadas. También es utilizado para configurar el WindowViewer como un
servicio NT, para configurar el Desarrollo de Aplicación de Red (NAD) para
arquitecturas basadas en cliente ó servidor, para configurar la Conversión de
Resolución Dinámica (DRC) y/o alarmas distribuidas.
WindowMaker: es el ambiente de desarrollo, en donde los gráficos
orientados a objetos son usados para crear despliegues de pantallas
animadas. Estos despliegues pueden ser conectados a sistemas I/O
industriales y otras aplicaciones de Windows.
65
WindowViewer: es el ambiente para correr los sistemas y es utilizado
para mostrar las ventanas gráficas creadas en WindowMaker. WindowViewer
ejecuta los scripts creados en InTouch, realiza almacenamiento y reportes de
datos históricos, procesa alarmas y puede funcionar como un cliente y/o
servidor para protocolos como DDE y SuiteLink, propio de Wonderware.
Intouch de Wonderware ha establecido un estándar para facilitar el
desarrollo permitiendo a los usuarios crear despliegues de interfaces
complejas y poderosas de manera rápida y fácil. También provee al usuario
acceso a las últimas herramientas, incluyendo ActiveX, OPC, SuiteLink y el
estándar DDE.
Este paquete permite a los usuarios desarrollar de manera rápida
pantallas propias para sus aplicaciones utilizando herramientas fáciles de
entender y configurar. Existe una librería de objetos gráficos empleados
comúnmente que habilita la creación de pantallas animadas con un mínimo
de esfuerzo y programación. Además, la conexión con información en tiempo
real es simplificada a través del uso de asistentes.
2.11.1. APLICACIÓN INTOUCH
Una aplicación InTouch es una representación gráfica de datos en
tiempo real de la planta manufacturadora. Convierte datos de PLC en una
simulación gráfica en la PC a través del uso de ventanas y objetos.
66
InTouch está diseñado para soportar aplicaciones tanto simples como
distribuidas. Las aplicaciones simples son aquellas que usan una sola
interfaz de operador (O.I.) para cada sistema monitoreado. Estas
aplicaciones son generalmente más fáciles de configurar, con un
requerimiento mínimo en redes y un fácil mantenimiento. Las aplicaciones
distribuidas son mucho más complejas, a menudo incluyen varias capas de
redes. Estas aplicaciones, típicamente tienen una estación central de
desarrollo, almacenamiento de datos de forma centralizada e incluye varias
estaciones cliente que interactuan con la estación central y entre ellas.
Los componentes más comunes de cualquier aplicación Intouch
incluyen tags, ventanas, gráficos, objetos, links de animación, etc.
Un tag representa un punto de datos único y puede ser usado en links
de animación o en scripts. También puede ser almacenado históricamente o
tener condiciones de alarma definidas por el usuario. Los tags pueden tener
efectos de tipo análogo (enteros y reales) y discreto (on y off).
Los datos son cargados a la aplicación InTouch a través de la creación
de un Tag I/O (conocido como Tag DDE) para traer información desde el
mundo externo, a través de un PLC, Excel o cualquier elemento que se
comunique a través del DDE (Dynamic Data Exchange). Esta data puede ser
almacenada por el tagname asignado al archivo de almacenamiento histórico
o una base de datos SQL, dependiendo de la aplicación.
Las ventanas son requeridas para ser capaces de definir información
específica sobre la aplicación. La aplicación InTouch está compuesta por
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varias ventanas creadas por el programador para contener gráficos y objetos
de texto. Cuando se crea una nueva ventana en WindowMaker, se requerirá
definir ciertas propiedades para esa ventana, como el color de fondo, título,
posición en pantalla, etc. También se pueden crear “scripts” que se
ejecutarán ya sea cuando la ventana se esté abriendo, mostrando o
cerrando.
Los gráficos son utilizados para representar los datos que vienen del
PLC a InTouch. En vez de verse números en la pantalla, se puede ver un
despliegue gráfico actualizado de la planta, fábrica, correa, tanques, etc. En
pantalla. Estos gráficos se pueden hacer interactivos a través del uso de links
de animación y/o scripts en botones, luces, controles, etc.
Los tipos de objetos utilizados en InTouch pueden ser simples
(rectángulo, círculo, línea y texto) o mas sofisticados (bitmaps importados,
controles ActiveX, etc.). Estos objetos sirven de ayuda para desarrollar una
representación más gráfica de la planta.
Un link de animación es la manera de hacer que un objeto tome vida
propia, cambiando su color, moviendo su ubicación, etc. Esto se logra
relacionando un objeto a un nombre de tag. Cuando el valor del tag cambia,
causará que el objeto se mueva, cambie de color, parpadee, etc. Basado en
los links de animación seleccionados.
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2.11.2. ARQUITECTURAS COMUNES
Los manuales Intouch sugieren a los usuarios utilizar ciertas
arquitecturas, ya que éstas son en las que se puede basar el desarrollo de
una nueva aplicación. Para propósitos de esta investigación, sólo se van a
exponer dos de ellas, debido a que son las que fueron consideradas al
momento diseñar la interfaz.
2.11.2.1. ARQUITECTURA BASADA EN SERVIDOR
La arquitectura basada en un servidor le permite a varios nodos
compartir una aplicación común InTouch.
Figura 6: Arquitectura basada en servidor. Fuente: Manuales Intouch
Como se muestra en la figura 6, los dos nodos de visualización están
accediendo a la misma aplicación del nodo de desarrollo. Cada nodo de
visualización debe crear un drive lógico en el software de red y mapearlo al
drive compartido de red del nodo de desarrollo. Cada nodo de visualización
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también debe tener la aplicación compartida registrada con el programa
InTouch.
Al igual que en una arquitectura basada en cliente, cada nodo de
visualización debe tener acceso idéntico a cualquier fuente de datos referida
por la aplicación. También hay otras maneras de cuadrar las localizaciones
de las fuentes de datos utilizando una combinación de códigos de programa
para obtener el nombre del nodo y cambiar cada localización de fuente de
datos basado en ese nombre.
Mientras que WindowMaker y WindowViewer están corriendo desde el
mismo directorio de aplicación, WindowMaker está restringido de realizar
muchas funciones de edición, incluyendo: cambiar tipos de nombres de tags,
eliminar nombres de tags que no están siendo utilizados y configurar la
aplicación. Esta arquitectura permite a los nodos de visualización ser
actualizados cuando la aplicación cambia.
Ventajas:
- Una sola aplicación para mantener.
- Los nodos de visualización se actualizan automáticamente cuando
cambia la aplicación.
Desventajas:
- El desarrollo de la aplicación es restringido.
- No hay redundancia si la estación de desarrollo se cae.
- Todos los nodos deben tener la misma resolución de pantalla.
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2.11.2.2. ARQUITECTURA MAESTRO / ESCLAVO
La arquitectura maestro – esclavo ha sido desarrollada para solucionar
algunos de los problemas de rediseño de las arquitecturas basadas en
cliente o servidor. Mientras todavía permite a los nodos de visualización ser
configurados en un tipo de arquitectura de cliente o servidor, no se requiere
que todos tengan la misma dirección de fuente de datos.
Figura 7: Arquitectura Maestro / Esclavo. Fuente: Manuales Intouch
Esta arquitectura define un nodo como el nodo maestro (usualmente la
computadora conectada al proceso industrial). Este nodo actúa como un
servidor para los nodos de visualización remotos o esclavos corriendo en la
misma aplicación. Como se puede observar en la figura 7, cada nodo esclavo
puede correr su propia copia de la aplicación o una aplicación común. Una
vez corriendo, cada nodo esclavo referencia todas sus fuentes de datos I/O a
través del nodo maestro que está conectado al proceso monitoreado.
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Desarrollar una aplicación maestro / esclavo toma algo de planeación,
ya que todos los nombres de tags deben ser tipo I/O. Cada uno de estos
nombres de tags debe utilizar una referencia NetDDE calificada para el nodo
maestro. Por ejemplo, Node=Master7, App=View, Topic=tagname. Cuando
esta aplicación se ejecute en el nodo maestro, las referencias apuntarán a
los recursos locales; cuando se ejecute desde un nodo esclavo, los puntos
de referencia apuntarán a los recursos del maestro remoto.
Para facilitar el mantenimiento de distribución de las aplicaciones, un
tag de sistema $ApplicationVersion puede ser utilizado para notificar a los
clientes acerca de los cambios. El tag $ApplicationVersion refleja el número
de versión actual de la aplicación y es incrementado en el nodo maestro cada
vez que los cambios son realizados. Este tag puede ser monitoreado y
utilizado para señalar a los nodos esclavos de los cambios.
Para reducir la carga de la red, los tags I/O de Intouch en el nodo
maestro referencian un Servidor I/O conectado al proceso. Sin embargo, los
nodos esclavos referencian WindowViewer en el nodo maestro. Esto significa
que los diccionarios de tags no son idénticos entre los nodos maestro y
esclavos.
Ventajas:
- Previene a los nodos de recargar la red canalizando todas las
comunicaciones a través de una fuente (nodo maestro)
- Provee notificación automática de los cambios de la aplicación a
través del $ApplicationVersion
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Desventajas:
- Las aplicaciones distribuidas son complicadas.
- Una única fuente de aplicación (no existe redundancia)
- La base de datos no es típicamente la misma entre maestro y
esclavos.
3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Alarma: señal que advierte la existencia de una condición anormal en
los procesos por medio de cambios audibles y/o visibles, con la finalidad de
llamar la atención. (Diccionario Enciclopedia Gran Espasa, 1995, pág. 47).
Automatización: reemplazo de labores humanas o animales por
máquinas. La operación de una máquina se logra de manera automática
usando dispositivos automáticos o controles remotos. La implementación de
equipos, dispositivos y programación es con el fin de ejecutar acciones
mecánicas o de cálculo que son repetitivas y definidas con frecuencia.
(Hernández, 1996).
Concentrador (Hub): dispositivo de red que se utiliza para conectar
otros dispositivos al mismo segmento de red. Un concentrador repite la señal
que recibe por un puerto en el resto de puertos conectados. (Sánchez
Allende, 2000, pág. 270).
Dato: término de uso general para referirse a hechos, información,
letras, números o símbolos para describir una idea, situación o condición. En
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general, se refiere a cualquier elemento de información que pueda ser
procesado por un computador. (Da Costa, 1991, pág.154).
DDE: (Dynamic Data Exchange) es un protocolo de comunicación
desarrollado por Microsoft para permitir a diferentes aplicaciones, bajo un
ambiente Windows, enviar y recibir datos e instrucciones entre ellos.
Implementa una relación cliente/servidor entre dos aplicaciones ejecutadas
concurrentemente. (Manual Intouch Wonderware, 1999, pág. 9 -2).
Despliegues: figuras que representan la pantalla o proceso. Entre los
tipos de despliegues se pueden conseguir gráficos y de tendencia. (Manual
de Wonderware, 1997, pág. 18).
Estándar: un ejemplo de referencia aceptado, usado para establecer
una unidad de medida de una cantidad física. (Sanabria, 1998).
Estandarización: la adopción de normas y procedimientos para la
creación de algo en específico, siguiendo un patrón predefinido. (Sanabria,
1998).
Interfaz: es una conexión e interacción entre hardware, software y
usuario. Las interfases del hardware son los conectores y cables que
transportan las señales que utilizan los programas para comunicarse unos
con otros, tal como un programa de aplicación y el sistema operativo. Las
interfases del usuario son los teclados, ratones, diálogos, lenguajes de
comandos y menús empleados para la comunicación entre el usuario y la
computadora. (Freedman, 1994, pág. 423).
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Link: unión, vínculo, enlace. En programación, una llamada a otro
programa o subrutina. (Freedman, 1993, pág. 466).
Polling: técnica de manejo de equipos o periféricos mediante la
verificación continúa del estado de cada uno. El polling es un mecanismo
sincrónico, en el cual, los dispositivos son servidos en secuencia. (Barrola
José, 1996, pág. A-11).
Protocolo de Comunicación: es un conjunto de reglas y
procedimientos que proporcionan una técnica uniforme para gestionar un
enlace de comunicaciones. Estos proveen la administración, asignación y
control de los recursos involucrados; asimismo, establecen métodos para
evitar y / o solucionar problemas producidos por situaciones de excepción
ocurridas en cualquiera de los elementos intervinientes. (Briceño, 1994, pág.
44).
SCADA: (Supervisory Control And Data Adquisition) es el sistema que
permite la captura y control de variables de diferentes puntos de medición en
lugares remotos o de difícil acceso. La información obtenida es llevada a
través de dispositivos de comunicación, por lo general hasta una sala de
control para comprenderlos y analizarlos. (Durán, 1993, pág. 37).
Script: líneas de código que permiten ejecutar comandos y
operaciones lógicas cuando ciertos criterios se cumplen. (Manual Intouch
Wonderware, 1999, pág. 6-1).
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Set Point: valor definido por el usuario que determina los límites
máximos y mínimos de una variable. (Manual Intouch Wonderware, 1999,
pág. 6-1).
Telemetría: técnica de transmitir mediciones y data mediante un
medio electromagnético y la recepción de la data en un punto distante.
(Machado, 1999).
Usuario: persona o grupo de personas que hacen uso de un sistema
determinado, como medio para la ejecución de sus actividades o tareas.
Pueden o no participar activamente en la operación del sistema, de acuerdo
al diseño de éste. (Jonás Montilva, 1991, pág.C-10).
4. SISTEMA DE VARIABLES
INTERFAZ:
Conceptualmente: Senn (1992, pág. 518), define la interfaz como una
frontera entre el usuario y la aplicación del sistema de cómputo (el punto
donde la computadora y el operador interactúan). Sus características influyen
en la eficiencia del usuario, al igual que en la frecuencia de errores cuando
se introducen datos o instrucciones.
Operacionalmente: En este caso, al hablar de interfaz hombre –
máquina nos referimos a un software que realiza el control y supervisión de
los procesos además de hacerle la tarea más fácil y sin limitaciones al
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operador. Facilitándole su uso, aprovechando su tiempo y las capacidades
del sistema reduciendo las oportunidades de error y que cubra sus
necesidades. Esta debe ser diseñada para evitar la sobrecarga mental y el
cansancio del operador.
MONITOREO:
Conceptualmente: Balcells y Romeral (1998), plantea que un sistema
de monitoreo es aquel que controla un proceso de forma automática desde la
pantalla del computador. Otro concepto indica que el monitoreo es la acción
que realiza un dispositivo que convierte una señal continua en el tiempo µ(t),
en una señal discreta en tiempo, representada por µ*(t), la cual consiste en
una secuencia de valores de la señal en los instantes t1, t2, ... ,tn, es decir,
µ(t1), µ(t2), ... ,µ(tn) (Retroalimentación y Sistemas de Control, 1992, pág.
22).
Operacionalmente: es la actividad que realizan los dispositivos
sensores para traducir las variaciones físicas de los elementos que
intervienen en la transferencia de crudo, en señales eléctricas fáciles de
interpretar por el computador se flujo que se encarga de realizar los cálculos
correspondientes.