prÁctica n° 22021. 5. 28. · 7.2. realice el esquema de conexión eléctrica del problema...

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Carrera de Ingeniería Electrónica y Automatización

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LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

PRÁCTICA N° 2

1. TEMA

SISTEMAS DE MONITOREO

2. OBJETIVOS

2.1. Desarrollar un sistema de monitoreo e interfaz de usuario para el control de un

proceso mediante el software LabView.

2.2. Realizar el procesamiento y análisis de una variable física mediante un sistema de

adquisición de datos para la toma de decisiones dentro de un proceso.

3. MARCO TEÓRICO

National Instruments provee el software que maneja herramientas gráficas denominado LabVIEW, entre otros propósitos, permite manejar dispositivos externos como tarjetas de adquisición de datos.

Figura 1. Tarjeta de Adquisición de datos NI USB 6008/6009

La DAQ es un dispositivo que permite tanto generar como recibir señales digitales y análogas, y para poder configurarla se debe hacer clic con el botón derecho en el diagrama de bloques seleccionar el bloque DAQ Assistant y ubicarlo haciendo clic con el botón izquierdo.

Figura 2. Icono DAQ Assistant en LabVIEW


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Es necesario configurar cada uno de los periféricos de la tarjeta de acuerdo como se lo

vaya a utilizar en el proyecto, ya sea recibir una señal análoga de voltaje o generar una

señal.

Figura 3. Menú de configuración de la tarjeta de adquisición de datos

A continuación, se muestra un ejemplo de un VI recibiendo y generando señales

respectivamente. Se adquiere un voltaje de 0 a 10V y se lo compara con determinados

valores, en caso de que el valor de voltaje sea mayor o igual al comparado se encenderá

una luz indicadora en el HMI y de la misma forma se hará en el hardware físico conectado

a la tarjeta.

Figura 4. Diagrama de bloques LabVIEW Figura 5. Interfaz gráfico

La adquisición de datos facilita el análisis de las variables de un proceso, siendo parte

fundamental de muchas aplicaciones industriales, porque permite comprender el significado

de los datos, los cuales sirven para la toma de decisiones y obtención de resultados.



LabVIEW dentro de su entorno logra la combinación de la adquisición y análisis de datos,

además de la presentación de los resultados como una herramienta enfocada a la

ingeniería; dispone de miles de funciones de análisis para investigación y desarrollo a nivel

estudiantil e industrial.

En cualquier proceso industrial, es casi inevitable encontrar, al menos, una interfaz Hombre-

Máquina (Human-Machine Interfaz, HMI) que ayude a los operarios a monitorear y controlar

el funcionamiento de un equipo.

Figura 6. Ejemplo de arquitectura física con la DAQ NI USB 6008/6009

Figura 7. Ejemplo básico de una HMI de monitoreo

En la investigación y desarrollo de aplicaciones el adquirir datos es el primer paso. Aquí es

dónde el registro de datos basado en PC es útil. El registro de datos permite que cada punto



de datos adquiridos por el dispositivo DAQ sea registrado a un archivo de medidas para una

revisión posterior. LabVIEW ofrece diferentes formas de almacenar los datos, la función más

conveniente a utilizar para este fin es Write To Measurement File.

Figura 8. Bloque Write to Measurement File

4. EQUIPO Y MATERIALES

Tarjeta de Adquisición de datos NI USB 6008 /6009

Fuente DC

Computador

5. TRABAJO PREPARATORIO

5.1. Consulte las características físicas y de conexión de la tarjeta de adquisición de

datos NI USB 6008/6009 con la que se trabajará.

5.2. Consultar como configurar dentro del software de Labview la DAQ NI USB

6008/6009, tanto para entradas y salidas analógicas y digitales.

5.3. Consultar como se guardan los datos desde el LabVIEW 2020 a un archivo de Excel

con sus respectivos encabezados.

5.4. Realizar un programa en LabVIEW, en el cual este realizará la automatización del

llenado y vaciado de un tanque. Se debe considerar la implementación de los

controles e indicadores de este proceso de acuerdo con la siguiente descripción.

La impresión de la lógica de este programa será adjuntada en el preparatorio,

tenga en cuenta que NO se aceptarán capturas de pantalla.

LLENADO. Para el inicio del llenado se dispone de un “pulsante marcha (Sm_B1)”

que activa la bomba de llenado “(B1)”. Cuando el nivel del tanque sobrepase el

“nivel alto (LSH)” programado por el usuario se deberá encender una alarma visual

de nivel alto y cuando el nivel sobrepase 95% se debe apagar la bomba de llenado

“(B1)”. Se dispone de un “pulsante de paro (Sp_B1)” el cual detiene el llenado sin

importar el nivel en el que se encuentre el tanque.

VACIADO. Para el vaciado se dispone de un “pulsante marcha (Sm_B2)” que

activa la bomba de vaciado “(B2)”. Cuando el nivel del tanque baje a menos el

“nivel bajo (LSL)” programado por el usuario se deberá encender una alarma visual

de nivel bajo y cuando el nivel del tanque baje 7% se deberá apagar a “(B2)”.

Adicionalmente se dispone de un pulsante “pulsante de paro (Sp_B2)” el cual

detiene el vaciado sin importar el nivel en el que se encuentre el tanque.



SETEO DE ALARMAS. El “nivel alto (LSH)” y el “nivel bajo (LSL)” serán

ingresados por el usuario a través de cuadros de ingreso de datos habilitados del

HMI. Dichas alarmas se presentarán tanto en el HMI

NIVEL. El nivel del tanque será simulado por medio del incremento o decremento

de una variable entera en razón de una tasa de variación (i.e. en pasos de

10[%/seg]). De tal forma que la bomba de llenado opere a una tasa de cambio de

𝑇𝑙𝑙𝑒[%/seg], y la bomba de vaciado opera a tasa 𝑇𝑣𝑎𝑐[%/seg], estos valores podrán

ser modificados desde el HMI. Tome en cuenta que desde el HMI se podrá

controlar el tiempo de simulación.

BOMBAS. Cada bomba se la debe presentar dentro del HMI

Figura 9. Ejemplo del HMI a Implementar

5.5. Realice un esquema de conexión eléctrico entre los equipos (sensores,

actuadores) necesarios y la DAQ de acuerdo con lo solicitado en el literal 5.4

5.6. Presentar la impresión del VI solicitado

5.7. Traer desarrollado el panel frontal del ejercicio del procedimiento que será

programado (diagrama de bloques) durante la práctica sincrónica.

NOTA: El trabajo preparatorio se lo debe presentar de manera individual

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Breve introducción sobre el software LabVIEW y la NI USB 6008/6009 DAQ. Prestar atención a los elementos que se requieren para desarrollar un VI.

6.2. Probar la interfaz desarrollada y guardar en un archivo de Excel los datos adquiridos del proceso.



6.3. Desarrollar un VI que permita la automatización del envasado de una bebida

gaseosa. En base al esquema presentado a continuación:

Figura 8. Ejemplo del HMI a implementar

a) El proceso únicamente da inicio mediante el accionamiento de un Pulsante

de Marcha y se puede detener en cualquier momento por medio de un

interruptor de emergencia ubicados en el HMI.

b) El nivel del contendor es monitoreado por una señal análoga (Referirse a la

tabla de datos según el grupo asignado) para un rango de [0-hmax][cm].

Simular la señal análoga con un Slider de 0 a 10V.

c) En los puntos A, B y C donde se encuentran las válvulas y el pistón se tiene

sensores fotoeléctricos (simulados) (NPN 3hilos).

d) La banda transportadora tiene una longitud de 3 metros. Se debe mostrar la

posición de la botella en la banda transportadora en porcentaje 0% a 100%.

e) Mediante el pulsante de marcha se enciende la banda transportadora (Led

1), movilizándose el envase hasta llegar al punto A en donde se llena dicho

envase con el 70% de la altura máxima por medio de la válvula A (Led -

Sensor A). Posteriormente la banda comienza a movilizarse nuevamente

hasta llegar al punto B en donde es llenado hasta el 97% de la altura máxima

por la válvula B (Led – Sensor B). Una vez llena la botella hasta el 97% de

su contenido, pasa por un pistón en la posición C que tapa la botella a

presión (Led - Sensor C). Si el nivel es menor al 97% la botella no se detiene

para ser sellada y un operador retira la botella que no fue llenada.

Finalmente, la banda se mueve hasta llegar al otro extremo en donde se

reinicia todo el proceso. Se debe visualizar el movimiento horizontal de

la posición de la botella y el llenado del envase.

Tabla 1: Tabla de datos

Grupo Señal Análoga hmax

Grupo 1-3 [0 - 10] [V] 10 [cm]

Grupo 2-4 [1 - 5] [V] 25 [cm]

Grupo 5-6 [0 - 5] [V] 30 [cm]

Nota: El nivel del contenedor debe ser presentado en centímetros y en

porcentaje, considerar esto para el acondicionamiento en el programa de

LabVIEW.



f) Guardar los datos adquiridos en un archivo de Excel con el siguiente formato

Tiempo Posición

banda

Nivel

Contenedor

Estado

Válvula 2

Estado

Válvula 1

6.3.1. Presentar:

a) HMI que permita visualizar la operación correspondiente a los dispositivos de entrada, salida y variables necesarias para operar y monitorear de la mejor forma el proceso.

b) Adjuntar en la hoja de datos (Anexo 1), las capturas de pantalla del HMI realizado por el estudiante, tanto del panel de control como del diagrama de bloques del programa en LabVIEW

c) Archivo de Excel donde se presenten los datos requeridos en el numeral 6.3, literal e).

d) Tras finalizar este paso el estudiante subirá la impresión del proyecto

realizado y será como parte de la nota de la práctica acorde a la rúbrica

(se verificará el nombre del proyecto II_P02_<suApellidoN>).

7. INFORME

7.1. Presentar el VI final desarrollado y expliqué los criterios de funcionamiento del sistema.

7.2. Realice el esquema de conexión eléctrica del problema resuelto.

7.3. Presentar la impresión de los datos obtenidos en el archivo de Excel. Por lo menos

10 filas de datos donde se visualice la transición de estados.

7.4. Consulte 2 tarjetas de adquisición comercial y presente la descripción general, características eléctricas, y el precio de cada una de ellas.

7.5. Consulte detalladamente dos softwares aplicados al desarrollo de sistemas de

monitoreo en procesos.

7.6. Conclusiones y Recomendaciones individuales.

7.7. Bibliografía.

8. REFERENCIAS

[1]ftp://ftp.ni.com/pub/branches/latam/Mexico/gb_touracademico/Manual%20HazIngenieria%20Estudiantes.pdf

[2]http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/es/nid/201986

http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/es/nid/201986



Elaborado por: Ing. María Fernanda Trujillo

Ing. Diego Maldonado

Revisado por: Ing. Ana Rodas, MBA / Administrador de Laboratorio.

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