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Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Elctrica
IE 0502 Proyecto Elctrico
Propuesta para la implementacin de un
instrumento virtual de control para la fresadora del
Laboratorio de Automtica.
Por:
Marcela Gairaud Abarca.
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Julio de 2007.
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Propuesta para la implementacin de un
instrumento virtual de control para la fresadora del
Laboratorio de Automtica.
Por:
Marcela Gairaud Abarca
Sometido a la Escuela de Ingeniera Elctrica
de la Facultad de Ingeniera
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERA ELCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
Ing. Aramis Prez M.
Profesor Gua
Ing. Vctor Alfaro R, MSc
Profesor Lector
Ing. Guillermo Lora M, PhD.
Profesor Lector
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DEDICATORIA
A mis amados hijos, quienes han sido a lo largo de los aos la fuente de
inspiracin y la motivacin para todos mis esfuerzos.
Que este proyecto constituya el testimonio vivencial del cual puedan aprender
como el esfuerzo, la dedicacin, el empeo y el trabajo persistente hacen posible el
alcanzar los ms remotos sueos.
Por esto quisiera invitarlos a hacer suyas las palabras de Juan Antonio Lazo:
Con nimo y entusiasmo nada te podr detener.
No veas, no escuches, no hables de lo negativo.
Ve ms lejos que los dems y vers ms.
Sonre a la adversidad y cambiars tu destino.
Nunca te des por vencido!
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RECONOCIMIENTOS
Deseo hacer un especial reconocimiento al Ing. Francisco Ruiz Ugalde, mi
esposo, quien se ha mantenido inclume a mi lado a lo largo del desarrollo de este
proyecto.
Deseo darle las gracias especialmente por la generosidad mostrada al
transferirme gran parte de su experiencia y conocimientos, por su paciencia y apoyo
incondicional, por la oportuna motivacin y el constante aliento brindados en los
momentos ms difciles y por no permitirme darme por vencida a pesar de las
dificultades vividas.
Sin su apoyo habra sido imposible concluir este esfuerzo.
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar darle unas muy sinceras gracias al Ing. Aramis Prez,
profesor gua, por creer en la propuesta inicial del proyecto y hacer posible su
realizacin, por la confianza depositada en mi a lo largo del semestre a pesar de las
mltiples dificultades atravesadas.
A los lectores, MSc. Vctor Alfaro y PhD. Guillermo Lora por su paciencia
al realizar la lectura de este informe, sus acertadas correcciones, sugerencias y todo el
material de apoyo que me hicieron llegar, muy asertivamente, en los momentos ms
crticos de este desarrollo.
A todos los profesores de la Escuela de Ingeniera Elctrica, quienes durante
mi paso por sus aulas sembraron en mi las semillas del valor de la excelencia, del
profesionalismo, de la disciplina, de la tica y del trabajo duro.
Gracias a todos ustedes ahora me es posible analizar y mejorar mi entorno
con ojos de ingeniera.
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NDICE GENERAL
NDICE GENERAL................................................................................ v
NDICE DE FIGURAS........................................................................viii
NDICE DE TABLAS............................................................................. x
NOMENCLATURA............................................................................... xi
RESUMEN ............................................................................................xiii
CAPTULO 1: Introduccin .................................................................. 1
1.1. Objetivos............................................................................................. 2
1.1.1 Objetivo general: ...........................................................................................2
1.1.2 Objetivos especficos ....................................................................................2
1.2 Metodologa. ....................................................................................... 3
CAPTULO 2: Desarrollo Terico ........................................................ 5
2.1 Principales Caractersticas del equipo 5400 CNC Mill de
Lab Volt......................................................................................................... 6
2.2 Control numrico por computador (CNC). .................................... 7
2.3 Generalidades del entorno LabView:......................................... 10
2.3.1 Principios bsicos de la programacin grfica............................................12
2.3.2 Funciones de los instrumentos virtuales: aplicaciones para el control
automtico. .............................................................................................................13
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2.4 Protocolos de comunicacin y el puerto RS 232. .......................... 15
2.5 Generalidades del hyperterminal de Windows. ........................ 19
2.6 Caractersticas de los controladores comerciales. ........................ 20
2.7 Estrategia de control. ...................................................................... 22
CAPTULO 3: Comunicacin entre la fresadora y la computadora.
................................................................................................................. 25
3.1 Comunicacin con el equipo va el puerto serial. ......................... 26
3.2 Adquisicin de los comandos de control........................................ 30
CAPTULO 4: Arquitectura del instrumento virtual. ...................... 35
4.1 El 5400 CNC Mill Virtual Controller:....................................... 38
4.2 Comunicacin entre el instrumento virtual y la fresadora. ........ 47
CAPTULO 5: Conclusiones y recomendaciones............................... 50
5.1 Conclusiones..................................................................................... 51
5.2 Recomendaciones............................................................................. 55
BIBLIOGRAFA................................................................................... 57
APNDICES.......................................................................................... 61
Apndice A: Sinopsis de los conceptos bsicos del control
automtico. ..................................................................................................... 61
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Apndice B: Comandos Generales de LabView ..................................... 66
A.B.1 Los indicadores:................................................................................................66
A.B.2. Los controles: ..................................................................................................67
A.B.3. Estructura del ciclo while:............................................................................68
A.B.4. Estructura del ciclo case:..............................................................................68
A.B.5. Estructura de una secuencia (stacked structure): .........................................69
A.B.6. Arreglos en LabView: ..................................................................................69
Apndice C: Pasos para la configuracin del hyperterminal de
Windows. ........................................................................................................ 72
Apndice D: Algunos Comandos del Lenguaje G y M . ............................ 77
Apndice E: Manual de usuario para el instrumento virtual. .................. 80
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NDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Fresadora 5400 CNC Mill. ..................................................... 6
Figura 2.2: Conector DB9 para el puerto serial. ..................................... 17
Figura 3.5: Conexin de pines para el cable de transmisin de datos. ... 32
Figura 4.4: Diagrama de bloques de 5400 CNC Mill Virtual Controller.
................................................................................................................. 44
Figura 4.6: Tablero Frontal del 5400 CNC Mill Virtual Controller. ...... 48
Figura A.B.1: Forma de los Indicadores en el Diagrama de Bloques. ... 67
Figura A.B.2: Forma de los Indicadores en el Tablero Frontal. ............. 67
Figura A.B.3: Forma de los Controles en Tablero Frontal. ................... 67
Figura A.B.4: Bloque para el ciclo while. ........................................... 68
Figura A.B.5: Bloque para el ciclo Case. ............................................ 69
Figura A.B.6: Bloque para una Secuencia. ............................................. 69
Figura A.B.7: Arreglo en N-dimensiones. .............................................. 70
Figura A.B.8: Dimensiones de un arreglo............................................... 70
Figura A.B.9: ndices de un Arreglo. ...................................................... 71
Figura A.C.1: Ventana principal del hyperterminal................................ 72
Figura A.C.2: Tipo de Conexin del hyperterminal. .............................. 73
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Figura A.C.3: Seleccin del puerto de conexin..................................... 73
Figura A.C.4: Fijacin del protocolo del puerto serial............................ 74
Figura A.C.5: Ventana de Comunicacin entre el dispositivo y la
computadora. ........................................................................................... 75
Figura A.C.6: Resultado de Comunicacin entre el dispositivo y la
computadora. ........................................................................................... 76
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NDICE DE TABLAS
Tabla No. 2.1: Distribucin de Pines, protocolo serial RS 232 de 9 pines.
................................................................................................................. 18
Tabla No. 3.1: Conexin de pines para el cable de transmisin de datos.
................................................................................................................. 31
Tabla 4.2: Cdigo fuente para la accin de control ejecutada por las
alarmas..................................................................................................... 38
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NOMENCLATURA
ANSI American National Standards Institute, organismo
americano dedicado a la normalizacin.
ASCII American Standard Code for Information Interchange.
estndar americano para intercambio de informacin.
CAD Computer Aided Design, diseo asistido por computadora.
CAM Computer Aided Manufacturing, fabricacin asistida por
computadora.
CNC Computer Numerical Control, control numrico por
computadora.
COM Puerto serial de una computadora.
E/S Entrada / Salida.
Firmware Programacin en firme, soporte lgico inalterable.
FT Funcin de transferencia.
G Lenguaje de programacin grfico.
IRQ Interrupt Request, solicitud de interrupcin.
OLE Object Linking and Embedding, enlace y mapeo de objetos.
OPC OLE for Process Control, enlace y mapeo de objetos para
procesos de control.
PCI Peripheral Component Interconnect, componente para
interconexin perifrica.
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PD Controlador proporcional derivativo.
PI Controlador proporcional integral.
PID Controlador proporcional, integral, derivativo.
PLC Programmable Logic Controller, controlador lgico
programable.
PXI PCI extensions for Instrumentation, PCI con extensiones
para instrumentacin.
TAG Etiqueta.
TTY Tele type writer, emulador de terminal.
USB Universal Serial Bus, bus de datos serial universal.
VI Virtual Instrument, instrumento virtual.
VISA Virtual instrument software architecture, arquitectura de
software para instrumentos virtuales.
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RESUMEN
El Laboratorio de Automtica tiene a disposicin del estudiantado una celda
de manufactura cuyas caractersticas de funcionamiento son muy similares a las de
los dispositivos de uso industrial; brindndoles la oportunidad de aprender a controlar
equipo electromecnico, mientras se ponen en prctica los conceptos estudiados en
control automtico, electrnica (digital y analgica) y telecomunicaciones. A lo largo
de los aos se han desarrollado muchos proyectos finales con el brazo robtico, el
carrusel y la banda transportadora, pero ste desarrollo constituy en el primer intento
de controlar la fresadora por medio de un instrumento virtual creado con el lenguaje
de programacin LabView .
Debido a las caractersticas funcionales del objeto de control se escogi como
estrategia la elaboracin de un controlador a lazo abierto, con la posibilidad de ejercer
una nica accin de control a lazo cerrado. El principal reto consisti en elaborar un
procedimiento para descifrar el protocolo de comunicacin usado por el fabricante
para controlar la fresadora y poder as introducir los comandos como seales de
salida del VI. Desdichadamente fue imposible corroborar estos resultados
experimentalmente debido a la carencia del paquete CNC Mill Level 4,
redefinindose el alcance del proyecto a la creacin del instrumento virtual, el
planteamiento del procedimiento para descifrar los comandos de control y la forma de
obtener resultados prcticos una vez adquirido por parte de la Universidad el paquete
informtico faltante.
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CAPTULO 1: Introduccin
En un mundo globalizado, como el actual, es indispensable mantener una
constante actualizacin profesional. Se vive en un entorno altamente competitivo,
donde solo las personas ms hbiles y eficaces podrn encontrar un espacio para
desenvolverse con productividad.
En el mercado laboral se exige poseer la mayor cantidad de conocimientos y
el desarrollo de habilidades adicionales para resolver problemas complejos de forma
eficiente, como tambin el poder complementarse con especialistas en otras reas y
solucionar las dificultades en forma conjunta. Actualmente, los profesionales ms
cotizados no sern solo quienes dominen con maestra su especialidad, sino aquellos
que posean conocimientos complementarios como idiomas; formacin acadmica
adicional en administracin, leyes, contadura u otras ingenieras; habilidades en el
rea tcnica y el dominio de novedosas herramientas de software (sistemas
operativos, lenguajes de programacin, simuladores, programas de dibujo, programas
para el procesamiento de imgenes, datos y sonido ). Obtenindose as una
generacin de profesionales altamente verstiles para el entorno donde se
desenvuelvan. Por lo tanto, en aras de enriquecer la formacin acadmica de los
estudiantes de Ingeniera Elctrica de la Universidad de Costa Rica y ofrecerles la
oportunidad de desarrollar algunas de esas destrezas, se introdujo, por medio de un
ejemplo concreto, cmo la implementacin de un instrumento virtual, creado por
medio de un lenguaje de programacin grfico, pudo brindar una solucin al
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problema de controlar de manera amigable y eficiente los componentes de una celda
de manufactura.
1.1. Objetivos
1.1.1 Objetivo general:
Crear por medio de un lenguaje de programacin grfico un instrumento
virtual de control (VI) para la fresadora de la celda de manufactura del Laboratorio de
Automtica de la Universidad de Costa Rica.
1.1.2 Objetivos especficos
a. Establecer comunicacin, va el puerto serial, entre la fresadora de la
celda de manufactura y una computadora.
b. Determinar el protocolo de comunicacin utilizado por la fresadora
LabVolt .
c. Identificar, dentro del protocolo de comunicacin, cuales seran los
comandos requeridos por el lenguaje de programacin grfico para poder mecanizar
una pieza en la fresadora.
d. Programacin del instrumento virtual para realizar labores de control
sobre la fresadora de la celda de manufactura.
e. Redaccin de un manual del usuario para el instrumento virtual.
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1.2 Metodologa.
Para el desarrollo del proyecto se siguieron los siguientes pasos:
Investigacin y anlisis de proyectos de graduacin realizados
anteriormente sobre la celda de manufactura, para determinar las fortalezas y
limitaciones de los distintos equipos.
Estudio de los manuales de funcionamiento y principales
caractersticas de la fresadora del laboratorio de automtica.
Investigacin de la compatibilidad de este equipo con el lenguaje de
programacin grfico LabView 8.2.
Estudio de los manuales para analizar el funcionamiento y
caractersticas del paquete informtico CNC Mill Level 4 Software, proporcionados
por el fabricante junto con el equipo del laboratorio.
Investigacin sobre la utilidad y aplicaciones del paquete
hyperterminal de Windows.
Investigacin sobre las caractersticas y funcionamiento de los
protocolos de comunicacin serial y el puerto RS 232.
Investigacin sobre las caractersticas de los controladores comerciales
ms usados.
Escogencia de una estrategia de control para la fresadora del
laboratorio.
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Sugerencia de una metodologa o procedimiento para la extraccin de
los comandos de control escritos por el paquete CNC Mill Level 4 Software sobre el
puerto serial cuando opera la fresadora, a travs del hyperterminal.
Descripcin de cmo lograr la insercin de estos comandos como
seales de entrada para el VI.
Programacin del instrumento virtual de control de acuerdo con la
estrategia seleccionada y las caractersticas deseadas para el controlador, utilizando
como seales de entrada y salida los comandos en el lenguaje G y el M.
Redaccin del manual del usuario para el VI de control de la
fresadora.
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CAPTULO 2: Desarrollo Terico
Para desarrollar eficientemente un VI se requiere adquirir previamente un
profundo conocimiento acerca de las funciones, caractersticas, limitaciones y
aplicaciones del dispositivo por controlar, con el objetivo de poder programar un
controlador virtual con una arquitectura a la medida de las necesidades y aplicaciones
del proceso en control.
Pero el objeto de control no es un ente aislado, necesita comunicarse con otros
dispositivos para adquirir datos, enviar e implementar ordenes, ejecutar labores de
monitoreo y en algunas ocasiones hasta generar reportes sobre el estado del proceso
donde est inmerso; por lo tanto, en muchas ocasiones se necesitar tambin revisar y
hasta profundizar en conceptos de reas complementarias a la aplicacin en estudio.
Especficamente para la 5400 CNC Mill de Lab Volt fue necesario examinar la
teora sobre dispositivos del tipo CNC, cdigos de programacin en el lenguaje G y el
M y protocolos de comunicacin serial; para poder idear una estrategia de control
adecuada para crear un VI con caractersticas funcionales y novedosas, con un
desempeo eficiente, una apariencia atractiva y una interfaz de operacin amigable
con el usuario. En las diferentes secciones de este captulo se presentan los resultados
de estas investigaciones ofrecindose un slido marco terico de referencia para
fundamentar la razn de ser de los distintos componentes del instrumento virtual.
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2.1 Principales Caractersticas del equipo 5400 CNC Mill
de Lab Volt.
La fresadora 5400 CNC Mill de Lab Volt es una herramienta capaz de
ejecutar operaciones de mecanizado (arranque y eliminacin de material partiendo de
una pieza en bruto hasta obtener una con la forma y dimensiones deseadas), como
cortes, perforaciones o canalizaciones, sobre un bloque de acrlico o plstico.
Figura 2.1: Fresadora 5400 CNC Mill.
Se conforma bsicamente por un banco rotacional de fresado (cortador
rodante y giratorio en el eje vertical), tres motores de pasos orientados cada uno sobre
los ejes del plano cartesiano, una mesa para apoyar la pieza, un carro para el
desplazamiento en el plano X Y, un banco de fresado con la capacidad de mover y
rotar la pieza en distintas orientaciones, sensores para establecer el lmite de las
carreras y una columna para el desplazamiento del motor en el eje Z. Su movimiento
rotacional se genera por medio de un motor de corriente directa, permitiendo realizar
perforaciones, cortes y canalizaciones tanto verticales como horizontales; utiliza un
sistema de coordenadas rectangulares, cuyos ejes se orientan siguiendo la convencin
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del plano cartesiano y la regla de la mano derecha. Este modelo en especfico posee
un tablero de control frontal para la operacin manual del dispositivo; una entrada
denominada solenoid driver donde se conecta un suplidor de aire comprimido1, un
puerto de comunicacin serial; un puerto llamado TTL I/O de 15 pines para
establecer conexin con un controlador nativo; dos interruptores de emergencia y un
microprocesador interno. Su funcionamiento se basa en el sistema CNC y su software
de control se apoya en la versatilidad de los sistemas CAD y CAM permitiendo
simular la trayectoria del movimiento de la mquina herramienta en la pantalla.
2.2 Control numrico por computador (CNC).
Se considera a un dispositivo como del tipo CNC, cuando es capaz de dirigir
el posicionamiento de un mdulo mecnico mvil, mediante rdenes elaboradas de
forma totalmente automtica, a partir de informaciones numricas en tiempo real y
usando un sistema de coordenadas para especificar el tipo y la direccin del
movimiento. El control de los desplazamientos de la herramienta de trabajo se basa
en un programa informtico ejecutado desde una computadora, en el caso de las
fresadoras, se controlan tanto los desplazamientos verticales correspondientes al eje
Z, como los laterales y transversales del banco de fresado en los ejes X e Y por medio
de motores elctricos en los mecanismos del carro y la mesa.
Mayoritariamente, se utilizan dos mtodos de programacin, el manual y el
automtico. En la programacin manual, es el operario quien realiza los 1 Cuya funcin es alimentar los solenoides para dar movimiento a los motores de pasos y accionar el sujetador neumtico del banco de fresado, alimentado por medio de un compresor de aire cuyo mbito de operacin ptimo es entre 180 a 276 Kpa;
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razonamientos y clculos para mecanizar la pieza y los transfiere al controlador a
travs del tablero de control. En cambio, la programacin automtica se realiza con
la ayuda de un paquete informtico, caracterizado por un desarrollo de cdigos de
programacin regidos bajo los estndares DIN 66024 y 66025, suministrando en su
salida un programa para la construccin de la pieza en lenguaje mquina. El paquete
CNC Mill Level 4 de la fresadora ofrece una interfaz en lenguaje conversacional
basada internamente en cdigos para establecer la direccin y el tipo de movimiento
del banco de fresado (cdigos G, M, S, F, N y otros), junto con dos dgitos numricos
para definir una operacin especifica.
Las funciones ms comunes de la programacin basada en CNC son:
N: especifica el nmero mximo de lneas de programa, normalmente va
seguida de un nmero de tres o cuatro cifras.
X, Y, Z: son las direcciones correspondientes a las cotas segn los ejes
cartesianos de la mquina herramienta. Se pueden programar en forma absoluta o
relativa, es decir, con respecto al cero de la pieza o con respecto a la ltima cota
definida.
G: se usa para identificar movimientos geomtricos o trayectorias, le
informa al control de las caractersticas de las funciones de mecanizado (forma de la
trayectoria, parada temporizada, ciclos automticos, programacin absoluta y
relativa). La funcin G debe ir seguida de un nmero de dos cifras con los cuales se
pueden programar hasta 100 funciones diferentes.
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Ejemplos:
G00: El trayecto programado se realiza a la mxima velocidad posible..
G01: Movimiento en lnea recta.
G02: Interpolacin lineal en sentido horario.
G03: Interpolacin lineal en sentido anti -horario.
G33: Indica ciclo automtico de roscado.
G40: Cancela compensacin.
G41: Compensacin de corte hacia la izquierda.
G42: Compensacin de corte a la derecha.
G77: Es un ciclo automtico que permite programar con un nico bloque el
torneado de un cilindro, etc.
M: define otras funciones miscelneas, tales como la velocidad y
profundidad del corte, las paradas programadas, la direccin de la rotacin (derecha o
izquierda), etc. Seguido debe escribirse un nmero de dos cifras (desde el 00 hasta el
99), permitindose programar hasta 100 funciones auxiliares diferentes.
Ejemplos:
M00: Parada incondicional del programa.
M01: Alto opcional.
M02: Fin del programa. Se debe escribir en el ltimo bloque del programa y
posibilita una parada del control una vez ejecutadas el resto de las operaciones
contenidas en el mismo bloque.
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M03: Rotacin en sentido horario.
M04: Rotacin en sentido anti horario.
F: Velocidad de avance, seguida de un nmero de cuatro cifras para
indicar la velocidad de avance en mm/min o in/min.
S: Direccin de la velocidad de rotacin de la fresadora principal. Se
programa directamente en revoluciones por minuto, usando cuatro dgitos.
I, J, K: Arcos de circunferencia. Para el plano X-Y, se utilizan las
direcciones I y J. Para el plano X-Z, se utilizan las direcciones I y K, y para el plano
Y-Z, las direcciones J y K.
Tanto el Apndice B, como en el proyecto Utilizacin y puesta en marcha de
una celda flexible de manufactura (1), los manuales 5400 CNC Mill Instructor Guide
(5: 3766 y 8191), 5400 and 5600 CNC Mills Level 4 Documentation (6: 33-47 y
64-69) y 5400 Mill Activities (7: 1-39); es posible encontrar una lista detallada de
comandos adicionales y diversos ejemplos de listados de programa en lenguaje G y
M, junto con una descripcin sobre el funcionamiento de la fresadora y el uso del
paquete CNC Mill Level 4.
2.3 Generalidades del entorno LabView:
El LabView (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) es
una aplicacin para el desarrollo de programas tal como C++ o Fortran, pero se
diferencia en un aspecto importante: los otros sistemas de programacin se basan en
lenguaje de texto para crear las lneas de cdigo, mientras en este ambiente se emplea
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un lenguaje de programacin grfico (G) para crear programas en forma de
diagramas de bloques. Los programas compilados en este tipo de ambiente son
llamados instrumentos virtuales (VI) porque en su apariencia y operacin pueden
imitar a un instrumento fsico real. Para utilizar este lenguaje se presupone
conocimiento, por parte del programador, sobre las estructuras bsicas de los
lenguajes de programacin tradicionales (ciclos For, While, Punteros, etc.) e
incorpora esta lgica de programacin para crear los bloques constituyentes del VI.
Un VI se compone de dos partes, ordenadas en pantallas diferentes, uno es el
tablero frontal (front panel) y el otro el diagrama de bloques (block diagram).
La interfaz, o tablero frontal, parte interactiva del programa con el usuario final,
puede ser personalizada utilizando controles e indicadores individualizados tales
como: perillas, botones de empuje, perillas sintonizadoras, grficos, diodos LED u
otras pantallas y dispositivos de entrada. Despus de construir la interfaz de usuario,
se debe agregar el cdigo de programacin en el diagrama de bloques, usando los VI
incorporados en las libreras del lenguaje (conocidos como VI Express) o creando
instrumentos personalizados por medio de las mltiples funciones para el
procesamiento de datos existentes en el lenguaje de programacin. Los VI reciben sus
instrucciones desde el diagrama de bloques, constituyndose como una solucin
pictrica del problema a programar y convirtindose en el cdigo fuente del
programa. Este programa posee herramientas para controlar la mayor parte de los
protocolos de comunicacin usados actualmente en las computadoras, como el TCP,
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UDP, serial, paralelo, IrDA, Bluetooth o SMTP. Su capacidad para realizar
transmisin de datos (distancia, voltaje y corriente de salida,) est limitada por las
caractersticas propias del protocolo de comunicacin usado, del tipo de puerto y del
dispositivo de salida conectado directamente a la computadora, ya sea una tarjeta de
adquisicin de datos, un PXI, un PCI u otro objeto de control. Los datos pueden
introducirse usando el ratn o el teclado de la computadora en el tablero frontal y los
resultados del proceso pueden ser vistos en la pantalla de la computadora.
2.3.1 Principios bsicos de la programacin grfica.
Antes de disear cualquier aplicacin utilizando un lenguaje de programacin
grfico se debe tener una clara idea del problema por resolver y de cules deberan
ser los recursos o estrategias necesarias para resolverlo; para poder realizar al menos
un bosquejo intuitivo de cmo sera el aspecto y funciones del VI por programar.
El primer paso para realizar la programacin, sera crear el aspecto del VI; es
decir, en la ventana del tablero frontal se seleccionan los controles, indicadores,
terminales interactivos de entrada y salida, pantallas para desplegar datos y dems
objetos requeridos para obtener una cartula atractiva, donde se le permita al usuario
final identificar fcilmente cuales seran las diferentes funciones provistas para
procesar la informacin deseada u observar el estado del proceso donde se estara
aplicando el VI, como si se tratara de un instrumento fsico real. Seguido se debe
crear el cdigo fuente de programacin usando diferentes funciones para controlar los
objetos en el tablero frontal, en la ventana llamada diagrama de bloques, donde el
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problema por programar se resuelve usando una solucin pictrica similar a un
diagrama de bloques. Cada bloque contiene internamente un cdigo fuente de
programacin, permitindole realizar sus tareas caractersticas. Los objetos del
tablero frontal aparecen en esta pantalla en forma de terminales. Finalmente, se deben
interconectar todos los bloques con las funciones seleccionadas por medio de las
herramientas de la paleta de herramientas para luego insertar las seales de entrada
provenientes de la adquisicin de datos y ejecutar la instruccin (run en la barra de
tareas) para correr el programa. Es posible ejecutar el programa paso a paso, para
poder observar los resultados intermedios y as poder depurar errores lgicos o de
interconexin.
Detalles sobre de las diferentes funciones de LabView pueden consultarse
en el Apndice A.
2.3.2 Funciones de los instrumentos virtuales: aplicaciones para el
control automtico.
La instrumentacin virtual aumenta la productividad y disminuye los costos
para aplicaciones de medicin y prueba automatizadas dentro del entorno industrial,
haciendo posible utilizar un VI en aplicaciones donde se requiere del procesamiento
de entradas y salidas de alta velocidad, como el control de vibraciones y visin de
procesos, comunicaciones con hardware industrial al controlar dispositivos como
PLC u OPC (norma de comunicaciones diseada para proporcionar conectividad
entre sistemas comerciales, sistemas de control y los dispositivos), automatizacin y
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visin de mquinas, monitoreo y control distribuido de las condiciones (estado) tanto
de equipos como de procesos; con ellos es posible realizar adquisicin de datos,
control instrumental, analizar mediciones y generar reportes de los resultados de sus
aplicaciones por medio de la creacin de archivos ejecutables y bibliotecas; pueden
establecer comunicacin con dispositivos externos conectados directamente al
computador (como tarjetas electrnicas para adquisicin de datos) y con dispositivos
para control de visin y movimiento. Luego de procesar los datos, se puede
presentar los resultados por medio de interfaces grficas, pginas web o bases de
datos.
Este tipo de programas tambin encajan perfectamente en aplicaciones donde
se requiere la realizacin de pruebas y mediciones por medio de una plataforma
automatizada; para integrar programas desarrollados en G con dispositivos modulares
como PXI (bus perifrico especializado en la adquisicin de datos en tiempo real para
sistemas de control), PCI (es el bus de E/S ms usado actualmente, proporciona una
va para compartir datos entre un CPU y sus dispositivos perifricos de control),
tarjetas DAQ y dispositivos USB; para la realizacin de pruebas de manufactura,
validaciones, pruebas estructurales, adquisicin de datos, pruebas de comunicacin en
radio frecuencia (RF), control de calidad, adquisicin y procesamiento de imgenes.
Adems, facilita la complejidad del anlisis de mediciones y el procesamiento de
seales, ofreciendo una forma ms intuitiva para ejercer un efectivo monitoreo,
anlisis y control sobre los procesos en estudio.
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Los VI poseen un control estandarizado de cdigo fuente, permitiendo
compilar todo el programa (diagrama de bloques y tablero frontal) en un archivo
ejecutable para ser usado en cualquier computador (aunque no posea el G instalado) y
la posibilidad de reconocer cdigos fuente de otros lenguajes (como C o Visual
Basic). Los VI pueden ejecutar archivos tanto de lenguajes CAD como de Matlab
y crear vnculos para conseguir datos desde programas instalados en el mismo
computador, en una red y hasta en Internet.
2.4 Protocolos de comunicacin y el puerto RS 232.
Los protocolos son reglas de comunicacin para permitir el flujo de
informacin entre computadoras distintas con manejo de lenguajes distintos.
Fundamentalmente, existe la necesidad de establecer comunicacin en tres formas
diferentes:
Comunicacin con una computadora para intercambio de datos,
Comunicacin con otros procesadores de informacin y
Comunicacin con otros dispositivos para expansin de recursos.
El concepto de comunicacin serial es simple, el puerto serial enva y recibe
bytes de informacin, un bit a la vez. Tpicamente, se utiliza la comunicacin serial
para transmitir datos en el cdigo ASCII (su tabla bsica est compuesta por 128
caracteres incluyendo smbolos y caracteres de control). Como la comunicacin serial
es asncrona, el puerto puede transmitir sobre una lnea mientras recibe datos por otra.
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Los conceptos ms importantes de este tipo de comunicacin son la tasa de
baudios, los bits de datos, los bits de paro y la paridad. Para conseguir la
comunicacin entre dos puertos, estos parmetros deben igualarse, configurndose
ambas partes (dispositivo y computadora) antes de iniciar la transmisin, definiendo
previamente: el protocolo serie (nmero bits de paridad /bits de parada); la velocidad
del puerto; el protocolo de control de flujo, RTS/CTS (protocolo por hardware) o
XON/XOFF (protocolo por software).
La tasa de baudios es la unidad de medicin con cual se indica el nmero de
bits transferidos por segundo. Los baudios son mediciones de la cantidad de bits de
datos en una transmisin. Cuando una computadora enva un paquete de informacin
(transferencia de un slo byte, incluyendo los bits de inicio y paro, bits de datos y
paridad) la cantidad de datos actuales puede no completar el requerimiento de 8 bits.
Los valores estndar para los paquetes de datos son de 5, 7, y 8 bits. Por tanto, se
debe elegir un marco adecuado para conseguir la correcta transferencia de la
informacin. Los bits de paro son utilizados para sealar el trmino de
comunicaciones en un paquete sencillo. Los valores tpicos son 1 o 2 bits. Como los
datos se encuentran sincronizados a travs de las lneas y cada dispositivo tiene su
propio reloj, alguno de los dispositivos podra perder sincronizacin, por lo tanto, los
bits de paro no solamente indican el final de una transmisin, sino, tambin le dan un
margen de error a las velocidades de reloj de la computadora. La paridad es una
forma de revisin de error simple, consiste en el ltimo bit despus de los bits de
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datos. Existen cuatro tipos: pares, impares, marcadas y espaciadas. Para paridad
impar o par, el puerto serial fija el bit a un valor con el cual poder asegurar una
transmisin con un nmero par o impar de bits lgicos; la paridad marcada y
espaciada fija la paridad del bit como alta para la paridad marcada o baja para la
paridad espaciada, permitiendo al receptor conocer el estado de un bit y determinar si
el ruido est corrompiendo los datos o si los relojes del transmisor y receptor se
encuentran fuera de sincronizacin.
El puerto RS232 es el sistema ms comn para la transmisin serial de datos.
Es un estndar de comunicaciones propuesto por la Asociacin de Industrias
Electrnicas (EIA). Se utiliza para conectar perifricos o instrumentacin industrial;
est limitado a conexiones punto a punto, interconectando equipos a una distancia de
hasta 1200 metros. Existen dos tipos de conectores, de 25 pines y de 9 pines, siendo
ms usado el de 9. El puerto serial acta con seales digitales a una tensin de 12
Voltios:
12 V = Lgica 0 -12 V = Lgica 1
Con una forma y configuracin como la mostrada en la Figura 2.2:
Figura 2.2: Conector DB9 para el puerto serial.
El detalle de las funciones de los pines del puerto serial, se muestra en la tabla
No. 2.1.
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Tabla No. 2.1: Distribucin de Pines, protocolo serial RS 232 de 9 pines.
No. de Pin Nombre Descripcin Funcin
3 TXD Transmit Data Transmitir Datos, seal de salida
2 RXD Receive Data Recibir Datos, seal de entrada
7 RTS Request to send Solicitud de envi, seal de salida
4 DTR Data Terminal Ready Terminal de datos listo, seal de salida
8 CTS Clear to send Libre para envi, seal de entrada
6 DSR Data Set Ready Equipo de datos listo, seal de entrada
1 DCD Data Carrier Detect Deteccin de seal portadora de entrada
5 SG Signal Ground Referencia a Tierra para las seales.
9 RI Ring Indicator Indicador de llamada, seal de entrada
Los pines portadores de datos son RXD y TXD, el de DTR indica si la
computadora est encendida, el de DSR muestra si el dispositivo conectado al puerto
est encendido, el de RTS indica si la computadora est libre para recibir datos, su
contraparte es el de CTS, informando si el dispositivo est listo para recibir datos y
finalmente, el de DCD detecta la presencia de datos.
En resumen:
Para transmitir datos se usan los pines 2 y 3.
Para intercambiar pulsos de sincronizacin se usan los pines 6, 7 y 8.
Para detectar el estado de los datos se usan los pines 1 y 4.
Se reserva el pin 9 para otros fines.
Para controlar al puerto serie, el CPU emplea direcciones de puertos de E/S y
lneas de interrupcin (IRQ).
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Los microprocesadores tienen un estndar para las direcciones de E/S y un
IRQ especfico para los puertos COM1 y COM2. Para aadir otros puertos serie, se
deben elegir otras direcciones, actualmente los fabricantes de computadoras incluyen
un puerto especial (el PS/2) para el ratn, liberando al puerto serie para otros usos.
2.5 Generalidades del hyperterminal de Windows.
El hyperterminal se concibi originalmente para conectar con otros equipos,
sitios Telnet, sistemas de boletines electrnicos (BBS), servicios en lnea y equipos
huspedes (host), mediante un mdem, un cable de mdem nulo, una conexin
TCP/IP o de Ethernet. Tiene la capacidad de grabar los mensajes enviados o recibidos
por servicios o equipos situados al otro extremo de la conexin; puede usarse para
enviar o recibir texto y archivos de datos desde un equipo remoto o para comunicarse
con los equipos basados en cdigos de caracteres. Aunque actualmente est en
desuso, todava sigue siendo un medio til para configurar y probar el mdem, para
examinar, configurar y confirmar la conexin con otros equipos y para enviar
comandos, permitiendo ver los resultados de todos estos procesos en la pantalla. El
estado de la transferencia se muestra en una ventana de dilogo y tambin se pueden
capturar los datos para ser enviados directamente a una impresora. Como parte de la
configuracin de la conexin, hyperterminal permite emular una variedad de tipos de
terminal, como los TTY y ANSI.
Para verificar la operacin del puerto serial se ejecuta una prueba donde se
colocan en corto circuito los pines de envo y recepcin de informacin en el cable
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conectado a ese puerto. Los detalles sobre la ejecucin. de esta prueba pueden
consultarse en el Apndice B.
2.6 Caractersticas de los controladores comerciales.
Entre las distintas marcas de controladores existentes en el mercado se
presentan grandes similitudes en cuanto a sus caractersticas, funcionamiento, la
forma de adquirir, de procesar y reenviar los datos. Los fabricantes al enfrentarse con
la problemtica de disear un equipo, deben definir en primer lugar las caractersticas
de la interfaz con el operador, la configuracin, la forma de conectar los instrumentos
entre s y el procedimiento de instalacin.
En general, la interfaz hacia el operador presenta una pantalla digital (de LCD
o similar) donde se muestra el estado de las variables, un teclado para la
configuracin o programacin y en algunas ocasiones barras indicadoras o grficos,
tal como se muestran en el tablero frontal de los controladores de la figura 2.3.
Figura 2.3: Ejemplo de controladores PID.
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Configuracin
La configuracin determina los parmetros requeridos para obtener la funcin
deseada del equipo, tpicamente son: la caracterizacin de las entradas; la
identificacin del instrumento (etiqueta); el ajuste de los parmetros de control (Kp,
Ki, Kd, etc); el lmite superior e inferior del mbito de operacin; la seleccin y
ajuste de alarmas. Existen varias formas de configuracin, usualmente excluyentes
una de la otra, dependiendo del diseo del instrumento: Teclado del instrumento: la
configuracin del equipo se consigue mediante un men tipo rbol activado por
medio del tablero frontal del instrumento. Configuracin porttil: a travs de un
dispositivo porttil con conexin al equipo. Conexin con computadora: por medio
de una aplicacin en software y una conexin con una computadora.
Comunicaciones
Algunos instrumentos permiten ser interconectados con otros similares,
permitindose la creacin de una red de instrumentos, entre s o con un equipo de
supervisin (computadora, PLC u otro) a travs de diferentes tipos de puerto. Como
resultado, al instrumento le pueden ser requeridos o hasta modificados algunos de sus
valores caractersticos (parmetros de ajuste, variables de proceso, etc.)
La mayor parte de los controladores comerciales pueden implementar
algoritmos comunes similares a los de los dispositivos de estructuras fijas, como los
PI, PD o PID. Algunos equipos cuentan con auto sintona, ya sea a lazo abierto o a
lazo cerrado. Los equipos de control basados en microprocesadores o
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microcontroladores cuentan con la posibilidad de implementar alarmas con contactos
de salida y realizar clculos.
2.7 Estrategia de control2.
Se define un sistema (mquina o proceso) automatizado como aquel capaz de
reaccionar en forma automtica (sin la intervencin de un operario) ante los cambios
producidos sobre el mismo, dando lugar a la toma de acciones adecuadas para hacer
al conjunto cumplir con la funcin para la cual ha sido diseado. Para implementar
fsicamente estas acciones se requiere primeramente un sistema donde existan
sensores capaces de captar informacin sobre los cambios ocurridos y segundo, una
unidad de control capaz de procesar esta informacin para enviar las directrices,
nuevamente hacia el sistema, a travs de los actuadores.
En la 5400 CNC Mill de Lab Volt, la unidad de control la constituye un
microcontrolador interno, el cual puede ser programado manualmente a travs del
tablero de control o mediante una computadora externa, ya sea usando el software
nativo o con la alternativa de programacin desarrollada en este proyecto; con la
intencin de brindar las instrucciones para enviar acciones de control hasta los
actuadores y capturar informacin desde los sensores (con caractersticas para ofrecer
este tipo de retroalimentacin). Los actuadores son especficamente los motores de
pasos, quienes mueven al banco de fresado y al cortador giratorio sobre el carro.
Todos estos dispositivos son activados por una serie de preactuadores: cilindros
2 Basado en los conceptos sobre control automtico expuestos en el Apndice A.
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neumticos alimentados por un compresor, solenoides y diferentes contactores. La
5400 CNC Mill posee nicamente tres sensores, todos del tipo detector, uno en la
compuerta principal con la capacidad de enviar una seal directamente al
microcontrolador para terminar el proceso de mecanizado si se abre la compuerta
principal mientras la fresadora est activa y dos para indicar cuando el banco de
fresado sobrepasa los lmites de seguridad sobre el plano X - Y. Ntese la carencia,
por parte de los motores de pasos, de sensores tipo encoder3, hacindolos incapaces
de ofrecer retroalimentacin acerca de su posicin o velocidad, o algn otro sensor
capaz de brindar los parmetros caractersticos del banco de fresado.
Como para esta fresadora es posible crear piezas en tres dimensiones, la
accin de control del VI ser la de organizar la actividad de los actuadores y
preactuadores, dirigir los movimientos de los tres motores, manipulando la cantidad
de pasos para fijar la orientacin, el ngulo de torsin del banco de fresado, la
velocidad de giro y el nivel de penetracin en la pieza del cortador giratorio, el
mantenimiento de las partes mviles dentro de los lmites de seguridad y permitirle al
usuario programar los trazos por dibujar. Pero, al ser imposible recibir realimentacin
por parte del sistema, la accin de control se llevar a cabo a lazo abierto; con
3 El encoder es un sensor ptico capaz de detectar el movimiento de rotacin de un eje, es un
transductor con la capacidad de convertir una magnitud (posicin lineal y angular) en una seal digital.
Opera conectado directamente con el eje del elemento cuya posicin se desea determinar, utilizando
optoacopladores para obtener sus medidas.
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excepcin del carro de desplazamiento donde los sensores de seguridad pueden
ofrecer las seales elctricas necesarias para ejercer una nica accin de control a
lazo cerrado sobre el plano X Y, para lo cual sera necesario extraer las seales
elctricas directamente desde el dispositivo y acondicionarlas por medio de una
tarjeta de adquisicin de datos compatible con LabView 8.2 para lograr el
reconocimiento de las mismas por parte del VI.
Tomando como referencia todos los conceptos expuestos anteriormente,
adems de las caractersticas de funcionamiento y programacin individuales de la
fresadora; se presentar, en el captulo 4, la arquitectura del VI de control.
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25
CAPTULO 3: Comunicacin entre la fresadora y la
computadora.
Conseguir el objetivo propuesto de programar un instrumento virtual de control
para la fresadora de la celda de manufactura conllev la ejecucin de una serie de pasos
intermedios, donde fue necesario realizar una investigacin terica retomando conceptos
de informtica, programacin y de telecomunicaciones, aprender el uso de paquetes
informticos adicionales (hyperterminal, CNC Mill Level 4); retomar la teora de control
automtico; para finalmente, hilvanando adecuadamente todo este conjunto de
conocimientos, idear la arquitectura final de VI.
Luego de realizar, como primer paso, un estudio del funcionamiento,
componentes y limitantes de los equipos de la celda de manufactura, se seleccion la
fresadora como el objeto de control, por ser el equipo en presentar la menor cantidad de
problemas en cuanto a funcionamiento y capacidad para compilar la programacin
ejecutada sobre ella. Seguido, se realiz una investigacin sobre la compatibilidad de los
equipos Lab Volt con el lenguaje de programacin Lab View, a travs de consultas
directas va correo electrnico a los fabricantes, llegndose a un resultado infructuoso y
desalentador al reportarse, por parte del personal de soporte tcnico de ambas partes, la
existencia de incompatibilidades entre ambos productos debido al protocolo de
comunicacin cerrado manejado por la celda de manufactura.
En aras de no abandonar el proyecto en este punto, o, caer en la necesidad de
modificar la esencia de los objetivos, los esfuerzos se concentraron en desarrollar un
mtodo alternativo para conseguir establecer comunicacin entre la fresadora y una
computadora. La investigacin sobre las aplicaciones y usos del hyperterminal, abri la
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posibilidad de efectuar una lectura directa de los cdigos escritos por el software de
programacin nativo de la fresadora, sobre el puerto serial y as descifrar el significado
de los comandos internos empleados por la fresadora para utilizarlos posteriormente
como seales de E/S en el VI. Para ejecutar este procedimiento es necesario conocer el
mtodo de programacin brindado por el fabricante (estudiando el funcionamiento del
CNC Mill Level 4 software) a fin de poder entender el significado de los comandos
observados, mientras la fresadora est siendo controlada por este paquete. El CNC Mill
Level 4 requiere para su ptimo funcionamiento de una llave de software (hardlock
key).
3.1 Comunicacin con el equipo va el puerto serial.
Antes de iniciar con las pruebas directamente sobre los equipos, se realiz una
inspeccin del estado fsico de la fresadora, realizndose ensayos de funcionamiento
programndola con el mtodo manual4 y el tablero de control empotrado en la carcasa.
En esta prueba inicial se detectaron dos problemas:
1. El motor de pasos del eje Z presenta un ligero rechinido al subir a su posicin de
home, luego de efectuar cualquier movimiento. Este problema puede resolverse
aplicando algn lubricante sobre su eje.
2. Se detect una fuga en el dispositivo suplidor de aire comprimido, una manguera se
encontraba severamente estirada, por tanto no se alcanzaba la presin suficiente para
accionar los preactuadores de los motores de pasos. Este problema se solucion de
inmediato y en el sitio, recortndose la parte daada y reinsertndola a presin en el
conector correspondiente.
4 Recomendado por el fabricante en 5400 CNC Mill Instructor Guide (5: A58-62) y en 5400 and 5600 CNC Millss Level 4 Documentation (6: 40-56).
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Luego de superados esos inconvenientes se constat como la fresadora cumple a
cabalidad con todas sus funciones. Adicionalmente, entre los requerimientos del software
especificados en el manual 5400 CNC Mill Instructor Guide (5: A56) se encontraron los
detalles del protocolo de comunicacin serial del equipo LabVolt, cuyos valores,
estndar, se muestran en la figura 3.1, facilitando enormemente el inicio de las pruebas de
comunicacin.
Figura 3.1: Valores del protocolo de comunicacin de la fresadora.
Luego de ejecutar el procedimiento para configurar el hyperterminal detallado en
el Apndice C, se procedi a configurar manualmente la fresadora en el modo remote,
con el fin de poder controlarla por medio de un dispositivo externo. Al conectar el puerto
serial de la computadora con el de la fresadora se observa como ambos dispositivos
detectan la presencia de un dispositivo desconocido en el puerto serial, pero no fue
posible establecer comunicacin alguna, al desconocerse los comandos adecuados.
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Figura 3.2: hyperterminal activo, sin comunicacin con la fresadora.
Se procedi a reinicializar el dispositivo una vez configurado el hyperterminal5,
para observar los posibles cdigos de comunicacin iniciales entre la computadora y el
dispositivo, implantados por el fabricante en el soporte lgico inalterable (firmware:
bloque de instrucciones de programa para propsitos especficos implantado en una
memoria tipo ROM, para establecer la lgica de control al ms bajo nivel), pero
igualmente, este procedimiento no report respuesta alguna. Seguido se procedi a enviar
por el puerto serial uno de los comandos en lenguaje G mostrados como ejemplo en el
manual 5400 and 5600 CNC Mills Level 4 Documentation (6: 8), pero igualmente la
respuesta fue negativa, por tanto se abandonaron la pruebas en este punto hasta conseguir
informacin adicional.
Luego de ejecutadas estas pruebas se detect como la fresadora empez a mostrar
errores al momento de arrancar y correr el firmware, en algunos momentos arrancaba y
5 Siguiendo el procedimiento recomendado en el manual de configuracin del Apndice C y en Verifying a Serial Port: hyperterminal test (35).
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permita el acceso a todos los men del modo manual, en otros momentos solo
desplegaba la informacin inicial y en otros ni siquiera arrancaba. El fabricante
recomienda, en el manual 5400 and 5600 CNC Mill Level 4 Documentation (6: 66),
inicializar el equipo cuantas veces sea necesario hasta lograr hacer arrancar el dispositivo
nuevamente, obtenindose resultados infructuosos en la mayor parte de las ocasiones.
Las razones de los problemas de comunicacin y arranque pueden deberse a:
La carencia de la llave de programa,
La carencia del software nativo del equipo,
Un dao en el firmware de la fresadora.
La posibilidad de que en el firmware este programada la
bsqueda de la llave de software como requisito para activar el
puerto serial
Los resultados anteriores confirman cuan indispensable es contar con el paquete
CNC Mill Level 4 y su hardlock key para poder continuar obteniendo resultados
experimentales; pero, como durante el tiempo mientras se estuvo desarrollando este
proyecto fue imposible para la EIE suministrar estos elementos, se continu con el
desarrollo del VI pero dentro de un marco de prototipo experimental, cuyos resultados
prcticos podrn comprobarse una vez adquirido el paquete informtico y la llave.
Desde este punto y en adelante se ofrecern instrucciones detalladas sobre la
forma de conseguir los resultados experimentales y como comprobar el correcto
funcionamiento del VI. De acuerdo con las investigaciones previas, como la fresadora
opera bajo el protocolo G y M de programacin, las entradas y salidas del VI se
programarn en este lenguaje para brindar orientacin sobre su funcionamiento y una vez
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encontrado experimentalmente el verdadero cdigo de comunicacin, estos resultados
puedan ser fcilmente remplazados dentro del instrumento virtual.
3.2 Adquisicin de los comandos de control.
Para conseguir un correcto funcionamiento del VI es necesario conocer el formato
del conjunto de instrucciones escritos sobre el puerto serial, para inscribirlo y brindarle al
VI la va para conseguir el control de la fresadora en forma idntica a como lo hace el
software nativo. Para esto se necesita de dos computadoras trabajando simultneamente,
en una se deber correr el paquete del fabricante y en la otra, a modo de espa, se deber
tener activo solo el hyperterminal, para leer los comandos escritos sobre el puerto serial
de la fresadora. Mientras se este realizando este procedimiento no debe ejecutarse otro
programa en la computadora espa o mucho menos escribir algn comando en el
hyperterminal porque puede interferir o contaminar la serie de comandos enviados a la
fresadora desde la computadora principal y corromper el funcionamiento del programa.
La computadora adicional (espa) debe recibir, simultneamente, la misma
informacin escrita en el puerto serial de la fresadora, a travs de una bifurcacin en el
cable de conexin. Por lo tanto, para evitar errores de transmisin es conveniente
construir un cable para la interconexin de los tres equipos, conformado por una salida
desde la computadora principal y dos terminales para transmitir la informacin
simultneamente.
Los materiales requeridos son:
3 conectores DB9 hembra;
3 Carcasas para DB9;
7 metros de cable de 7 hilos (mnimo) con malla o cable plano (de bus de datos).
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31
Las conexiones entre los diferentes cables deben seguir el esquema mostrado en la
Tabla No. 3.1:
Tabla No. 3.1: Conexin de pines para el cable de transmisin de datos.
Computadora Principal Fresadora Computadora Espa
Funcin Pin No. Pin No. Funcin Pin No. Funcin
RX 2 3 TX 3 TX
TX 3 2 RX 2 RX
DTR 4 6+1 DSR + CD 6+1 DSR + CD
GND 5 5 GND 5 GND
DSR + CD 6+1 4 DTR 4 DTR
RTS 7 8 CTS 8 CTS
CTS 8 7 RTS 7 RTS
Segn Nez (11: 49-50), los equipos Lab Volt utilizan para el alambrado del
cable de conexin del puerto serial, la codificacin de colores mostrada en la figura 3.3:
Figura 3.3: Codificacin de colores para el cable de conexin serial.
Donde:
Am: Amarillo An: Anaranjado R: Rojo C: Caf
Ve: Verde Vi:Violeta Az: Azul N: Negro
Los mbitos de voltaje utilizados para distinguir entre un cero lgico y un uno
lgico se muestran en la figura 3.4.
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32
Figura 3.4: mbitos de voltaje del cero y uno lgicos en equipos
Lab Volt.
Una forma grfica de mostrar la interconexin entre los pines y el punto de
bifurcacin de los diferentes conectores se muestra en la Figura 3.5:
Figura 3.5: Conexin de pines para el cable de transmisin de datos.
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33
Aunque las caractersticas del protocolo ofrecen la posibilidad de realizar una
transmisin solamente interconectando los pines 2 (TX), 3 (RX) y 5 (GND), es ms
seguro dejarle al puerto serial la prevista (conectar todos los cables) para poder escribir
los datos del protocolo completo, si fuera necesario. Es recomendable utilizar cable de
conexin con malla6 para garantizar el mismo nivel de potencial entre los equipos y evitar
grandes cargas de electricidad esttica fluyendo a travs de las lneas, las cuales podran
daar el chip del puerto serie, adems de prevenir la interferencia de seales
electromagnticas con la informacin circulante.
Una vez construido el cable, se debe verificar la capacidad de funcionamiento del
conjunto (computadora principal + fresadora + computadora espa), sugirindose el
siguiente procedimiento:
Con la computadora espa desconectada, verificar la comunicacin entre la
fresadora y la computadora principal siguiendo el procedimiento recomendado por el
fabricante en la referencia bibliogrfica (5) y (6).
1. Verificar el adecuado funcionamiento de la fresadora corriendo un
programa de muestra desde la computadora principal.
2. Apagar la fresadora.
3. Conectar la computadora espa.
4. Habilitar la ventana del hyperterminal en la computadora espa
siguiendo el procedimiento detallado en el Apndice No. 3.
5. Encender la fresadora y correr nuevamente el programa de muestra para
verificar la correcta escritura de los comandos en el puerto serial de la fresadora a
travs de la computadora espa. 6 Conectada con el chasis del conector para descargar hacia tierra todas estas seales indeseables
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34
Para capturar los comandos de funcionamiento escritos por el CNC Mill Level 4
con la computadora espa, se sugiere crear un programa donde se ejecuten de forma
separada cada uno de los diferentes movimientos de la fresadora, con la posibilidad de
realizar una pausa (cuya duracin la determine el usuario) al terminar cada movimiento y
as brindar la oportunidad de hacer una captura de la ventana del hyperterminal mientras
contiene los comandos correspondientes a cada funcin. Seguido se debe identificar cual
es la lnea de comando especfica que provoca cada diferente accin en la fresadora y
habilitar el VI para escribir estos cdigos directamente sobre el puerto serial.
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35
CAPTULO 4: Arquitectura del instrumento virtual.
Fundamentado en lo expuesto en las secciones 2.1 a 2.3, 2.6 y 2.7, el instrumento
virtual solo puede realizar labores de control a lazo abierto sobre la fresadora; por tanto,
la accin de control se centrar fundamentalmente en escribir sobre el puerto serial los
comandos en el lenguaje G y M capaces de instruir al microcontrolador interno acerca de
los movimientos requeridos para mecanizar una pieza.
El VI cuenta con un tablero de funciones donde se programaron algunas de las
diferentes rutinas (dibujos) mencionadas en el manual 5400 CNC Mill Activities (7:
33-47), facilitndole al usuario final el mecanizar una pieza rpidamente y se habilit una
ventana donde se puede introducir lneas de comando, de forma ms amigable a la del
tablero frontal de la fresadora, permitiendo la creacin de piezas personalizadas.
Tomando en cuenta la presencia de los sensores de seguridad, se insertan dos ciclos de
alarma: el primero capaz de detectar si el banco de fresado est fuera de los lmites de
seguridad predefinidos por el fabricante para el plano XY, produciendo como respuesta
la detencin del proceso de mecanizado y el regreso del banco de fresado a la posicin de
cero y el segundo, produce la ejecucin de una pausa en el proceso de mecanizado si
ocurre una apertura de la compuerta principal mientras el equipo se encuentra en
operacin. Estos dos ciclos se incorporan a manera de simulacin al no contarse con una
tarjeta de adquisicin de datos (DAQ) compatible con Lab View 8.2 para extraer las
seales elctricas directamente desde los sensores, acondicionarlas e insertarlas en el VI,
su funcionamiento se simular inyectando pulsos manualmente. La accin de control se
enva hasta la fresadora tomando como base el VI express Basic Serial Write and
Read.vi, instrumento preprogramado dentro del Lab View, capaz de escribir y leer
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36
comandos sobre el puerto serial. Este VI express utiliza internamente las funciones VISA,
para regular la comunicacin, requiriendo previamente de la insercin de los valores del
protocolo serial especificados en la figura 3.1. El protocolo VISA se utiliza para
establecer comunicacin con diferentes instrumentos basada en mensajes, es un lenguaje
de bajo nivel capaz de transmitir cadenas de caracteres ASCII entre el VI y tarjetas DAQ,
el puerto serial RS-232/422 o algunos VXI. Utiliza bsicamente cinco tipos de comandos
VISA Read, VISA Write, VISA Assert Trigger, VISA Clear, VISA Read STB, funciones
agrupadas en la paleta de funciones Data Communication, dentro del men Serial.
El programa nativo de la fresadora, luego de compilar un listado, es capaz de
traducirlo al lenguaje G y M, ofreciendo en los manuales 5400 CNC Mill Instructor
Guide (5: 81 a 91) y 5400 CNC Mill Activities (6: 33 a 47) las listas de cdigo en
lenguaje conversacional7 para mecanizar diversos tipos de figuras: como lneas, formas
geomtricas, letras y hasta arreglos o composiciones de las anteriores. Se escogieron tres
figuras bsicas para ser preprogramadas en el VI, un cuadrado, la letra X y un crculo;
construyndose la traduccin, segn el procedimiento detallado en 5300 CNC Lathe
Student Manual (4: 4 a 6), al lenguaje propio de los dispositivos CNC partiendo del
listado de comandos ofrecido en el manual 5400 CNC Mill Activities (6: 68- 69), como
se muestra en la tabla 4.1. Para introducir cualquier otro tipo de figura personalizada es
necesario realizar un procedimiento similar o programar directamente en el lenguaje G y
M.
7 LabVolt utiliza como cdigo de programacin para su CNC Mill Level 4 Software un listado de comandos en un formato mas amigable al del lenguaje G y M, donde las instrucciones son palabras alusivas a la funcin del comando.
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37
Tabla 4.1: Cdigo fuente para las figuras preprogramadas del instrumento virtual.
Crculo Cuadrado Letra X Cdigo
Fabricante
Lenguaje G y
M
Cdigo
Fabricante
Lenguaje G y
M
Cdigo
Fabricante
Lenguaje G y
M
FEED 4 M07 4 FEED 5 M07 5 FEED 5 M07 5
SPEED 1500 M04 1500 SPEED 1500 M04 1500 SPEED 1500 M04 1500 MOVE G01 MOVE G01 MOVE G01
X.75 Y.75 Z.1 RAPID
G00 X.75 Y.75 Z.1
X.25 Y.25 Z.1 RAPID
G00 X.25 Y.25 Z.1
X1.75 Y1.75 RAPID
G00 X1.75 Y1.75
Z-.1 Z-.1 Z-.1 FEED G94 Z-.1 Z-.1 Z-.1 ARC.CW G02 X1 Y1 Y1.75 Y1.75 X.25 Y.25 X.25 Y.25 X1 Y1 X1.75 X1.75 Z.1 RAPID G00 Z.1 ARC G05 Y.25 Y.25 Y1.75 RAPID G00 Y1.75 MOVE G01 X.25 X.25 Z-.1 Z-.1
Z.1 RAPID G00 Z.1 Z.1 RAPID G00 Z.1 X1 Y1 Z-.18 X1 Y1 END M30 END M30 X1.75 Y.25 Z-.1 X1.75 Y.25 Z.1 RAPID G00 Z.1 END M30
Los sensores de seguridad de la fresadora son capaces de detectar dos tipos de
problemas: cuando se produce un error en la programacin capaz de dirigir el banco de
fresado fuera de la zona de trnsito permitida o cuando se abre la compuerta principal del
dispositivo mientras est en funcionamiento. La accin predefinida por el fabricante
cuando se producen este tipo de problemas es la de ordenarle al microprocesador interno
la detencin del mecanizado, pero, debido a su programacin interna, luego de ejecutada
una accin de esta naturaleza se debe reinicializar la fresadora presionando la tecla
enter del tablero; por lo tanto, la nica accin de control vlida por ejecutar a travs del
VI es la de frenar el movimiento de la broca y reposicionar el banco de fresado,
hacindose necesaria la escritura de comandos adicionales en el puerto serial, como los
mostrados en la tabla 4.2 y luego de rehabilitar la fresadora para ser controlada
nuevamente a travs del tablero manual, regresarle el control al VI.
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38
Tabla 4.2: Cdigo fuente para la accin de control ejecutada por las alarmas.
Compuerta Abierta Banco fuera de lmite Cdigo Fabricante Lenguaje G y M Cdigo Fabricante Lenguaje G y M
SPEED.OFF M 05 SPEED.OFF M 05 Z.1 RAPID G00 Z.1 Z.1 RAPID G00 Z.1 END M30 X0 Y0 X0 Y0 END M30
La creacin del VI 5400 CNC Mill Virtual Controller conllev un proceso de
programacin en tres etapas: primero la creacin de 3 sub VI independientes para escribir
los comandos de las figuras preprogramadas; seguido de la programacin de los ciclos de
alarma y la insercin de figuras personalizadas en el puerto serial, para finalmente
concluir con la construccin del VI principal, incorporando controles interactivos con el
usuario, los programas anteriores y la interconexin de todos los instrumentos (en el
diagrama de bloques) para conseguir su operacin en conjunto y enviar las acciones de
control hacia el puerto serial.
4.1 El 5400 CNC Mill Virtual Controller:
El 5400 CNC Mill Virtual Controller se compone por otros cuatro VI
intrnsicos (sub VI), construidos todos tomando como base el VI express de LabView
Basic Serial Write and Read.vi, cuyo tablero frontal se muestra en la figura. 4.1, ms
dos ciclos de alarma capaces de detener el mecanizado de las piezas si se produce un
error de posicin o la apertura de la compuerta principal.
El VI express Basic Serial Write and Read.vi posee tres sectores interactivos
con el usuario, el cluster de la izquierda donde es posible insertar los valores
caractersticos del protocolo serial, como son el nmero de puerto por manejar, la
velocidad, el nmero de bits de datos, el tipo de paridad, el nmero de bits de parada y un
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control para especificar el retardo, en ms, con que se desea se muestre en pantalla la
respuesta a lo escrito en el puerto serial. Los valores mostrados en la figura 4.1 son los
definidos automticamente por el lenguaje de programacin, los cuales debieron ser
modificados para apegarse al protocolo definido por LabVolt para controlar sus
dispositivos (valores mostrados en la figura 3.1); un sector denominado Write, donde
se puede escribir la serie de datos por enviar al puerto serial y el sector Read donde se
puede observar la respuesta enviada por el dispositivo conectado al puerto serial al recibir
la escritura, la cual, dependiendo de la instruccin enviada puede ser desde una
confirmacin, un eco o un resultado concreto.
Figura 4.1: Tablero frontal del Basic Serial Write and Read.vi.
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La figura 4.2 muestra el diagrama de bloques controlador del tablero frontal
anterior, compuesto por dos ciclos tipo case y un ciclo tipo stacked sequence8. Las
entradas las introduce el sub VI VISA Configure Serial Port (instr.).vi y una variable
tipo string para escribir las lneas de comando en el primer ciclo case, el de escritura,
capaz junto con la funcin VISA W, de ejecutar una escritura; seguido, una segunda
funcin VISA R recibe la respuesta por parte del dispositivo externo, la cual se introduce
en el segundo ciclo case, enviando estos datos a una variable tipo string para
conseguir mostrar el resultado en el tablero frontal. El ciclo stacked sequence
intermedio controla la velocidad de aparicin de la respuesta en el tablero frontal por
medio de la funcinWait y el tercer dispositivo VISA C, se encarga de abrir y cerrar el
puerto serial cuando se completa una accin sobre l. Los dispositivos VISA son
implementados dentro de un ciclo case para corroborar la validez de los datos en
trnsito.
Este VI express presenta dos limitantes, modificadas para insertarlo en el VI
principal, no guarda en memoria las lneas de comando insertadas en el string de
escritura ni la definicin de los valores del protocolo de comunicacin, dificultando la
programacin de las figuras prediseadas deseadas. La forma de resolver este
inconveniente fue cambiando el tipo de variable de entrada de control a constante,
garantizando guardar dentro de la programacin los valores deseados. Para la
introduccin de las figuras personalizadas si se deja habilitado el string de entrada
como un control, para permitir el ingreso de nuevas lneas de comando.
8 Los detalles sobre la forma de programar los diferentes tipos de ciclos y variables pueden consultarse en el Apndice B.
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Figura 4.2: Diagrama de bloques para el Basic Serial Write and Read.vi.
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La insercin de las figuras preprogramadas (el crculo, el cuadrado y la letra X)
dentro del VI principal se logr por medio de la creacin de un sub VI basando en el VI
express anterior para cada una de ellas pero incluyendo las modificaciones mencionadas.
La figura 4.3 muestra el diagrama de bloques de una de las figuras
preprogramadas, obsrvese el string donde se introducen las lneas de cdigo, ntese
como cambian el tipo de variables y como se deja activa la respuesta (read) por parte
del puerto serial, para permitir verificar la correcta escritura de los comandos en el puerto
serial.
Figura 4.3: Diagrama de bloques del sub VI para dibujar las figuras
preprogramadas.
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Para la creacin de figuras personalizadas se utiliza un cuarto sub VI similar al
anterior pero con la posibilidad de ingresarle cdigo en el string de escritura. Este
control mantiene visible en el tablero frontal los ciclos de escritura y lectura.Todos estos
sub VI son manejados internamente dentro de un ciclo tipo while activo mientras no se
presenten pulsos de alarma.
Las alarmas, como se muestran en la figura 4.4, se programan dentro de ciclos
tipo case donde se toma como verdadero la insercin de un pulso generado por el
usuario, mientras este pulso est ausente, se permite el funcionamiento del ciclo while
de mecanizado.
El primer aspecto destacado en este diagrama de bloques es la forma del cono
run(simbolizado como una flecha) en la barra de tareas, cuando el programa presenta
algn error de construccin, LabView establece para este cono la forma de una flecha
cortada y de color gris, por el contrario, cuando el aspecto de este cono es el de una
flecha continua y blanca significa que el programa ha sido correctamente compilado y
est listo para ser ejecutado. De este punto en adelante solo basta con depurar los errores
lgicos de programacin. En este caso se presentaron dos problemas, excesivas pantallas
para mostrar el resultado de la escritura en el puerto serial, ofreciendo informacin
redundante y errores lgicos en la construccin de la lgica combinacional para controlar
las alarmas. Se debe prestar atencin al trayecto del cordn de error, asegurando que sea
debidamente conectado en cada sub VI y siguiendo la secuencia de ejecucin del
programa, su omisin no afecta el desempeo del programa pero si facilita la localizacin
de errores lgicos.
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Figura 4.4: Diagrama de bloques de 5400 CNC Mill Virtual Controller.
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El diagrama de bloques se subdivide internamente en tres sectores, como se
muestra en la figura 4.5.
El sector 1 muestra la implementacin del sub VI VISA Configure Serial Port
(instr).vi, permitindole al usuario definir los parmetros caractersticos seleccionando
entre diferentes opciones en el tablero frontal del VI; este instrumento es una entrada
comn a todos los sub VI usados para enviar las instrucciones de mecanizado el puerto
serial. El sector 2 muestra los dos ciclos case utilizados para ejecutar las instrucciones
requeridas si se recibieran pulsos procedentes de los sensores de seguridad de la
fresadora. Si se efectuara un pulso proveniente de los sensores de lmite, la lgica
combinacional habilita el ingreso de un solo pulso lgico al primero de los ciclos case,
donde, en el caso verdadero se ejecuta la escritura de instrucciones para reposicionar el
banco de fresado a la posicin cero y en el caso falso, se mantiene encendida una seal
visible en el tablero frontal indicando el estado inactivo de esta alarma. El segundo ciclo
case simula el procedimiento a realizar si se produjese la apertura de la compuerta
principal, escribiendo en el puerto serial las instrucciones para detener el proceso de
mecanizado9, de igual forma al anterior, en el caso falso, este ciclo de alarma activa una
seal visual en el tablero frontal denotando que se encuentra en estado inactivo. En el
sector 3 se ubican los sub VI para escritura de datos en el puerto serial, cada uno esta
etiquetado para distinguir entre el tipo de figura por escribir y en su parte central se
ubican las funciones para la escritura de figuras personalizadas y las funciones para
lectura del puerto serial.
9 Las instrucciones que envan los ciclos de alarma al puerto serial, cuando estn en estado activo, se detallan en la tabla No. 4.2.
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Figura 4.5: Partes del diagrama de bloques del 5400 CNC Virtual Controller.
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El aspecto final del 5400 CNC Mill Virtual Controller se muestra en la figura 4.6,
presentando hacia el usuario un etiquetado capaz de guiarle con respecto a la operacin
del dispositivo, ofrecindose una clara distincin entre los sectores para la ejecucin de
las distintas funciones y un botn de paro en la esquina superior izquierda necesario para
detener el funcionamiento del VI ya que LabView carece de un cono para tal funcin
la barra de tareas del tablero frontal.
4.2 Comunicacin entre el instrumento virtual y la fresadora.
Una vez obtenidos los comandos de control reales, siguiendo los procedimientos
del captulo 3, para conseguir la comunicacin entre el instrumento virtual y la fresadora
se requiere seguir los siguientes pasos:
1. Colocar una pieza abriendo el banco de fresado a travs de la opcin Air Vise
Openeddel tablero manual.
2. Modificar la programacin del VI insertando los comandos reales en los sub VI de
las figuras preprogramadas, abriendo el diagrama de bloques de los mismos y cambiando
las lneas de comando en la entrada del ciclo case de escritura. La programacin se
actualizar automticamente cuando el instrumento virtual haga el enlace con los sub VI,
por ser archivos externos al programa principal. Estos programas se encuentran en el
directorio LabView UCR Ending Project del cd adjunto a este informe.
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Figura 4.6: Tablero Frontal del 5400 CNC Mill Virtual Controller.
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3. Programar manualmente el punto cero (PRZ) de la fresadora (alineando la broca
con la esquina inferior izquierda de la pieza), seleccionar el tamao y material de la pieza
por mecanizar.10
4. Posicionar el tablero de control de la fresadora en el modo Remote, dejndola
lista para recibir la descarga de las instrucciones. Al finalizar la descarga se debe
presionar enter en el tablero manual para iniciar el mecanizado.
5. Una vez iniciado el proceso de fresado se pierde la posibilidad de hacer control
manual del dispositivo, pudiendo ser interrumpido solamente por las seales de alarma o
por el botn esc del tablero manual.
Es importante mencionar como la entrada booleana para activar las alarmas puede
ser fcilmente remplazada por una seal fsica proveniente de los sensores de seguridad
de la fresadora, acondicionndola por medio de una tarjeta DAQ compatible con
LabView 8.2 y las funciones I/O de la paleta de funciones. Si una verdadera seal de
alarma interrumpiera el proceso de mecanizado, una vez reposicionado el banco de
fresado se puede reiniciar el proceso presionando enter en el tablero manual.
Todos los detalles sobre como operar el VI pueden consultarse en el Apndice E.
10 Estos procedimientos se encuentran debidamente documentados en el manual 5400 CNC Mill: Instructor Guide (5: A58 a A60).
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CAPTULO 5: Conclusiones y recomendaciones.
Desarrollar un proyecto en el rea de automatizacin siempre es excitante, adems
de un gran reto. En la mayor parte de los casos, los conocimientos adquiridos
especficamente en el rea de la ingeniera elctrica tienden a ser insuficientes para
ofrecer una solucin satisfactoria, por estar involucrados en el desarrollo procesos
concebidos por otras especialidades de la ingeniera donde se incluyen desde complejos
dispositivos mecnicos, distintas clases de mquinas, sensores y actuadores, variadas
necesidades de comunicacin, el procesamiento de sustancias qumicas, hasta arduos
procesos de mecanizado, por mencionar algunos. Esta complejidad crea necesidades de
control y monitoreo tan complejas como los mismos procesos (o ms) y el ofrecer una
solucin acorde con las necesidades y presupuesto del cliente se convierte en un reto
apasionante para el profesional en automatizacin. Cada diseo implica un enorme
aprendizaje, no solo acerca del proceso analizado en si, sino ms bien en muchas reas
relacionadas, propicindose la adquisicin de gran cantidad de conocimientos colaterales
y constituyndose como un requisito ineludible para hacer posible la elaboracin de una
solucin satisfactoria. Sobra mencionar entonces que la automatizacin est catalogada
por gran cantidad de profesionales como una de las especialidades ms interesantes de la
ingeniera.
El desarrollo de esta propuesta no fue la excepcin, la cantidad de informacin
colateral recopilada fue ms grande que la aportada por el propio objeto de control y el
condensar todo ese conocimiento, para crear como dispositivo de control un nico
instrumento virtual, represent el mayor desafo.
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5.1 Conclusiones.
Luego del desarrollo puntual de los objetivos y la metodologa propuestos en el
captulo 1, se puede llegar a las siguientes conclusiones:
Como resultado de la lectura de los informes escritos acerca de proyectos
anteriormente ejecutados con la celda de manufactura, se recopilaron criterios
suficientes para decidir sobre cul de los equipos centralizar esfuerzos, escogindose
la fresadora, por ser el equipo del cual se reportaban la menor cantidad de fallas en su
operacin manual y en cuanto a su capacidad para compilar los programas realizados
para controlarla a travs del software CNC Mill Level 4.
Una investigacin sobre los conceptos y estrategias ms usados11 en el control
automtico, ofreci la base terica para identificar el tipo de accin de control
requerida por la fresadora. Deducindose que debido a la falta de sensores capaces de
proveer seales de retroalimentacin acerca del estado de los parmetros
caractersticos, se hace imposible crear funciones de monitoreo para el VI (a
excepcin del lazo de verificacin de posicin del banco de fresado sobre el plano X
Y, utilizando los sensores de seguridad implantados por el fabricante); por tanto, la
nica accin de control posible de realizar es un controlador a lazo abierto capaz de
ordenar el mecanizado de diferentes tipos de piezas.
La fresadora es una mquina herramienta del tipo CNC, con dos grados de libertad
en cada eje y posibilidades de movimiento en tres dimensiones, permitindole
mecanizar objetos de diferentes materiales (los cuales deben ser previamente
especificados para regular la velocidad y presin del banco de fresado) para la
11 Los resultados de esta investigacin estn debidamente documentados en el Apndice A.
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creacin desde canalizaciones sobre el plano X Y (dibujos), hasta la insercin de
agujeros y el moldeado de piezas mecnicas en tres dimensiones por medio de
sucesivas rotaciones del banco de fresado.
El formato de comunicacin entre la fresadora y una computadora, va puerto serial,
no es cerrado, como se insinu al principio por parte del personal de soporte tcnico
de National Instruments y Lab Volt, sino ms bien corresponde a una versin
personalizada de los cdigos estndar G y M (utilizados ampliamente para controlar
dispositivos del tipo CNC), el cual puede ser descifrado ejecutando el procedimiento
de lectura de los mismos siguiendo el procedimiento detallado en la seccin 3.2.
El paquete informtico de programacin ofrecido por el fabricante convierte los
cdigos en lenguaje conversacional al lenguaje G y M estndar utilizado en todas las
mquinas del tipo CNC y se vale de una modificacin en el firmware de la
fresadora (la bsqueda de la llave de software) para hacer indispensable el empleo de
los recursos de control provistos por ellos.
Como el paquete nativo de la fresadora es capaz de traducir su lenguaje propietario a
comandos G y M, hace muy alta la probabilidad de obtener una respuesta positiva por
parte del objeto de control al introducirle este tipo de comandos, va puerto serial.
Hacindose la salvedad de la necesidad de contar con la llave de software para que el
firmware de la fresadora active el puerto serial.
Para establecer comunicacin va puerto serial, el protocolo usado es el RS 232,
cuyas caractersticas de operacin las define un estndar de comunicacin serial,
variando de un dispositivo a otro y de acuerdo con las necesidades de comunicacin
del usuario.
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Como la fresadora no requiere de ningn protocolo adicional (RTS/CTS
XON/XOFF) para controlar el flujo de datos por el puerto serial, el instrumento
virtual administrador del puerto serial de Lab View (Basic Serial Write and
Read.vi) podr utilizar libremente el protocolo VISA, para realizar control del
flujo de informacin y establecer una correcta comunicacin con el dispositivo.
El hyperterminal de Windows fue concebido originalmente para establecer
comunicacin con un modem a travs del puerto serial, pero como por sus
caractersticas de funcionamiento es capaz de realizar una captura de los datos
escritos por cualquier otro dispositivo sobre este puerto, se le escogi como el medio
para efectuar la lectura de los comandos provenientes del CNC Mill Level 4
Software mientras brinda instrucciones. Pero, como la Universidad aun no cuenta
con una copia de este paquete, este procedimiento que