`Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

62
CAPITULO II MARCO TEÓRICO

Upload: others

Post on 13-Jul-2022

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

Page 2: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

16

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

Page 3: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

17

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

Page 4: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

18

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

Page 5: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

19

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

Page 6: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

20

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

Page 7: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

21

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.

Page 8: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

22

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

Page 9: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

23

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.

Page 10: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

24

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:

Page 11: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

25

§ 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

Page 12: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

26

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

Page 13: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

27

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

Page 14: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

28

(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.

Page 15: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

29

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

Page 16: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

30

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

Page 17: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

31

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.

Page 18: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

32

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

Page 19: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

33

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.

Page 20: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

34

§ 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:

Page 21: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

35

§ 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

Page 22: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

36

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

Page 23: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

37

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.

Page 24: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

38

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).

Page 25: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

39

- 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

Page 26: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

40

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

Page 27: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

41

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

Page 28: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 29: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 30: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 31: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 32: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 33: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 34: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 35: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 36: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 37: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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)

Page 38: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 39: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 40: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 41: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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)

Page 42: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 43: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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)

Page 44: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 45: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 46: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 47: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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).

Page 48: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 49: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 50: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 51: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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.

Page 52: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

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

Page 53: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

67

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.

Page 54: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

68

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

Page 55: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

69

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.

Page 56: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

70

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.

Page 57: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

71

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

Page 58: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

72

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

Page 59: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

73

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).

Page 60: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

74

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).

Page 61: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

75

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

Page 62: `Á '< yú!ö' À` +ò< ì t î

76

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.