Informe Final Practica Acadmica

Modalidad Trabajo de Grado

Departamento de Ingeniera Electrnica

Identificacin del estudiante

Nombres y apellidos Jos Fernando Arboleda Ramrez

Documento de identidad 1125779563

Telfono 2358441 3012952274

Semestre acadmico 2012/2

E-mail josear177@hotmail.com

Identificacin del asesor

Nombres y apellidos Orlando Carrillo Perilla

Telfono 3014044569

Oficina 19-450

E-mail carrillo@udea.edu.co

IMPLEMENTACIN DE UNA INTERFAZ DE USUARIO BASADA EN SOFTWARE DE

LIBRE ACCESO PARA EL CONTROL DE MOTORES AC

Resumen

Este proyecto consisti en la realizacin de una interfaz hombre mquina

para controlar motores AC a travs de un variador de frecuencia Danfoss

FC300. En el proceso se utilizaron herramientas abiertas y de libre acceso que

permitieron el completo desarrollo de la aplicacin, y que a su vez

representan una gran alternativa dado que no requieren del pago de

licencias para su uso comercial.

Para el desarrollo del proyecto se comenz por una revisin de las

herramientas de software disponibles para la aplicacin especfica. Se

estudiaron aplicaciones como el entorno de desarrollo Eclipse IDE, los

paquetes de software SDK y NDK de Android1, y el lenguaje de

programacin Java, ya que estos constituyen las herramientas necesarias

para la realizacin del proyecto. Una vez se identificaron y se estudiaron las

herramientas de software, se paso al estudio de los manuales de los

dispositivos involucrados en el proceso como el variador Danfoss FC300 y el

HMI Th-0735W de Technexion con el objetivo conocer su configuracin y

funcionamiento. Posteriormente se estudio el desarrollo de aplicaciones para

Android en el lenguaje de programacin Java, lo cual es clave en el

proyecto, ya que la mayor parte de este es orientada al desarrollo de

software. El siguiente paso consisti en el proceso de comunicacin de

ambos equipos utilizando el protocolo FC Danfoss a travs de un puerto RS-

485, esta etapa del proyecto constituyo un punto critico del mismo dado que

no fue sencillo lograr la comunicacin entre la interfaz y el variador de

frecuencia, debido a que no se cuenta con una API (Application

Programming Interface) estndar que permita realizar aplicaciones con este

tipo de comunicacin para el sistema operativo Android. Posteriormente se

realiz el desarrollo de software en Eclipse IDE, el cual consisti de una

interfaz grfica para controlar motores AC con el variador Danfoss FC 300,

una vez finalizado todo el proceso de desarrollo, se paso a realizar las

pruebas necesarias en el laboratorio y una posterior correccin de errores. Al

finalizar con el proceso de depuracin y correccin se evaluaron los

resultados obtenidos y se dio por concluido el proyecto.

Esta aplicacin demando un completo desarrollo de software, adems del

estudio y configuracin de dispositivos en hardware que permitieron obtener

los resultados esperados y alcanzar as todos los objetivos planteados en un

principio.

Introduccin

Actualmente nos encontramos en un mundo tecnolgicamente cambiante.

Los nuevos avances en ingeniera de hardware y software permiten que

nuevas tecnologas se adapten rpidamente a la industria, la medicina, las

comunicaciones y el entretenimiento. Es importante entonces aprovechar

dichos avances para plantear soluciones a distintos problemas

concernientes a la ingeniera en sus diferentes ramas. Un ejemplo de estos

avances es la plataforma de software Android, diseada principalmente

para computacin mvil, se ha convertido en el sistema operativo mvil de

ms rpido crecimiento. Una de sus principales ventajas es que consiste en

una plataforma de software abierta basada en el kernel de Linux, y ofrece

herramientas completas para el desarrollo de aplicaciones destinadas a una

gran variedad de dispositivos. La implementacin de software de libre

acceso en aplicaciones industriales puede ser un punto crtico dado que en

general las soluciones basadas en software privativo suelen ser bastante

costosas. Es por estas razones que se presenta en este trabajo la elaboracin

de una solucin de tipo industrial basada en esta plataforma abierta y

ampliamente utilizada en diferentes aplicaciones, y que puede ser de gran

utilidad para dar solucin a problemas de ingeniera.

El problema especfico abordado es el desarrollo de una interfaz hombre

mquina basada en Android, para realizar el control de velocidad en lazo

abierto de un motor AC mediante el variador de frecuencia Danfoss FC300.

Actualmente existen soluciones de este tipo que implementan software y

hardware privativo de distintas compaas. Un punto importante a tener en

cuenta es el hecho de que la plataforma propuesta es de libre acceso y por

lo tanto se pueden realizar soluciones robustas, pero menos costosas que

aquellas que implementa licencias comerciales de otros desarrolladores o

fabricantes. Soluciones que implementan PLCs, HMIs, y paquetes de software

estn disponibles bajo licencias de los distintos proveedores. El objetivo de

este trabajo no es utilizar dichas licencias o dispositivos que no son de libre

acceso, se realiza un proyecto de ingeniera que ofrezca las mismas

prestaciones, pero basado en una plataforma muy completa y de cdigo

abierto como lo es el framework de Android.

Para el desarrollo de este proyecto se utilizan las herramientas que ofrece

Android para desarrolladores como lo son el SDK, NDK y ADT, tambin se

utilizara el entorno de desarrollo Eclipse IDE, el cual es basado en software

libre. Adems de esto la interfaz se implementa en un HMI (Human Machine

Interface) Th-0735W de TechNexion, el cual est basado en el procesador

de bajo consumo ARM Cortex-A8 TI Sitara AM3517. El dispositivo esta

equipado con una pantalla tctil de 7 pulgadas, 256MB de memoria RAM

DDR2, 512MB de memoria NAND flash, cuatro puertos USB, bus CAN, puertos

RS-232/422/485, LAN, WiFi, y un slot para MicroSD, adems viene con el

sistema operativo Android 2.2, una versin modificada la cual contiene todos

los drivers requeridos por el kernel de Linux para poder acceder los distintos

puertos del dispositivo. Estas caractersticas la convierten en una poderosa

herramienta de tipo industrial, con la cual se pueden aprovechar las ventajas

del software libre y de toda la plataforma Android, para dar soluciones a

problemas de ingeniera en la industria, a costos que pueden estar muy por

debajo de las soluciones de tipo privativo que requieren la adquisicin de

una licencia para su uso comercial.

La combinacin de nuevas herramientas tanto en software como en

hardware hace posible el diseo de sistemas modernos que brinden

soluciones a problemas de ingeniera. Se presenta entonces en este trabajo

el desarrollo de un sistema con las herramientas descritas que logra una

solucin ms verstil y econmica que aquellas ofrecidas para la industria

actualmente.

Objetivos

Objetivo general:

Lograr la implementacin de una interfaz hombre mquina completamente

funcional para el variador de frecuencia Danfoss FC300, utilizando la

plataforma de software de Android y un HMI basado en ARM.

Objetivos especficos:

Conocer el funcionamiento y caractersticas de hardware del HMI Th-0735W

para lograr su adecuado funcionamiento.

Conocer el funcionamiento y configuracin del variador de frecuencia

Danfoss FC300.

Lograr la comunicacin entre un variador de frecuencia Danfoss FC300 y un

HMI Th-0735W a travs de RS-485.

Adquirir las habilidades necesarias en el lenguaje de programacin Java

para desarrollar aplicaciones en el sistema Android.

Comprender el funcionamiento y el proceso de desarrollo de una aplicacin

en el sistema operativo Android.

Conocer los aspectos bsicos de la API (Application Programming Interface)

de Android que permitan el desarrollo de interfaces graficas en un HMI.

Planteamiento del Problema

Teniendo en cuenta el rpido avance tecnolgico actual y la capacidad de

las nuevas tecnologas para adaptarse rpido a distintas aplicaciones, es

importante considerar su uso en proyectos de ingeniera. Hoy en da las

plataformas de computacin mvil se han convertido en uno de los

principales avances en ingeniera de computacin y de

telecomunicaciones, brindando altas prestaciones y soportando diversos

protocolos de comunicacin. Dispositivos de bajo consumo basados en

procesadores ARM salen al mercado a diario brindando gran capacidad de

procesamiento, memoria y comunicacin sobre dispositivos compactos y

portables. Recientemente diferentes empresas han empezado a aprovechar

dichos avances con fines industriales, tal es el caso del dispositivo HMI Th-

0735W de TechNexion el cual es basado en el procesador de bajo consumo

ARM Cortex-A8 TI Sitara y que adems utiliza el una versin modificada del

sistema operativo Android para dispositivos mviles. Este aprovechamiento

de nuevos avances representa una ventaja en soluciones de tipo industrial

ya que las soluciones que se ofrecen actualmente pueden resultar bastante

costosas, no solo por el costo del hardware sino tambin por la adquisicin

de las licencias comerciales para su correspondiente uso.

Con este proyecto se plantea realizar una interfaz hombre mquina para

controlar un motor AC a travs de un variador de frecuencia. Actualmente la

industria cuenta con soluciones de este tipo basadas en PLCs, HMIs de otros

fabricantes, y diversos paquetes de software. Este tipo de soluciones suelen

tener un costo asociado no solo a los equipos y dispositivos, sino tambin al

software privativo que se requiere para operar el hardware. El propsito

entonces de este trabajo es el desarrollo de una solucin de tipo industrial

basada en plataformas abiertas y en software de libre acceso, para as

lograr las mismas prestaciones que se requieren en aplicaciones industriales,

pero de una manera ms econmica. Aprovechando el surgimiento de

nuevas tecnologas, las empresas pueden apostar por el desarrollo de sus

propias aplicaciones y as no estarn sujetas a una tecnologa o proveedor

especfico, ya que el costo en la industria es un factor determinante.

El proyecto consiste entonces en el desarrollo de una interfaz hombre-

mquina en el sistema operativo Android sobre el HMI Th-0735W para lograr

controlar motores AC en lazo abierto a travs del variador de frecuencia

Danfoss FC 300. Ambos dispositivos se comunican por un puerto RS-485

utilizando el protocolo FC de Danfoss. La interfaz permite cambiar la

frecuencia, invertir sentido de giro y parar el motor, adems se cuenta con

cinco direcciones programadas en el HMI que permiten enviar informacin a

cinco procesos distintos. La informacin se despliega en pantalla de una

manera sencilla y familiar para el usuario. Todo el desarrollo es basado en la

plataforma Android y realizado en el entorno de desarrollo Eclipse IDE.

Marco Terico

La interaccin entre el hombre y la mquina requiere de una interfaz que

permita la comunicacin entre ambos. En procesos industriales es comn

que dichas interfaces estn basadas en plataformas de cmputo, por

ejemplo un computador de propsito general, o un HMI como el descrito en

este proyecto. En el caso particular esta interfaz se encarga de desplegar la

informacin concerniente al proceso de manera que el humano la pueda

comprender, as como de procesar la informacin ingresada por este y

enviarla al proceso. Es necesario entonces que el sistema que hace las

veces de interfaz se capas de comunicarse con el humano y con la planta

en cuestin.

Descripcin del variador de frecuencia:

En la industria la mayora de procesos involucran el control de velocidad de

algn motor sea DC o AC. Para el caso de motores de corriente alterna se

encuentran los VFD (Variable Frequency Drive) tambin conocidos como

AFD (Adjustable Frequency Drive) los cuales se encargan de variar la

frecuencia de la seal de voltaje suministrada al motor para as variar la

velocidad de manera lineal. Esto es posible gracias a que la velocidad

sncrona depender de la frecuencia de la seal de alimentacin del motor

y del nmero de polos. Dicha velocidad se puede representar entonces

como:

Donde n es la velocidad de sincronismo en RPM, f es la frecuencia de la red,

y p es el nmero de polos de la mquina. Basados en este principio

funcionan los dispositivos como el variador de frecuencia Danfoss FC300, el

cual ser empleado en este proyecto.

Protocolo de comunicacin maestro-esclavo:

Se implementa el protocolo de comunicacin maestro-esclavo bajo el perfil

FC de Danfoss, en el cual se intercambian telegramas que permiten controlar

el variador desde el maestro, as como enviar informacin del estado del

variador. La comunicacin se realiza mediante el trfico de telegramas a

una velocidad mxima de 9600 baudios. La estructura de telegramas se

muestra la Figura 1.

Figura 1. Estructura de los telegramas protocolo FC

Tomado de la gua de diseo del Danfoss FC 300

Bajo este perfil FC se envan 8 bytes por telegrama con un bit de inicio, uno

de parada y utilizando paridad par. El tiempo entre cada carcter no puede

exceder el equivalente a 2 caracteres. El byte STX marca el inicio del

telegrama y tiene un valor de 0x02(HEX), el byte LGE contiene la longitud del

bloque de datos ms el ADR y el BCC, el byte ADR contiene la direccin del

variador, el bloque de datos est compuesto en este caso por los bloques de

proceso PCD1 y PCD2 de 16 bits cada uno y contiene las instrucciones que

debe ejecutar el variador. Finalmente el BCC contiene la suma de

comprobacin correspondiente a la operacin XOR entre todos los bytes

anteriores a este.

El sistema operativo Android y el lenguaje de programacin Java:

Android es la plataforma de software para computacin mvil de ms

rpido crecimiento. Est basado en el kernel de Linux y posee una

arquitectura de tipo software stack que posee varias capas y que

constituye las herramientas de software necesarias para que una aplicacin

se ejecute correctamente.

Capas del stack de Android:

Kernel de Linux: Incluye los servicios bsicos, los drivers de los

dispositivos, administra los procesos y la memoria. Provee una capa de

abstraccin entre el hardware y el resto de capas del stack.

Libreras: Librerias bsicas en C/C++, como soporte de audio, video,

etc.

Android Run Time: Esta capa se encarga de soportar la ejecucin de

las aplicaciones, esta compuesta por las bibliotecas del ncleo de

Android que proveen las funcionalidades disponibles en el ncleo de

Java y la mquina virtual Dalvik.

Framework: Esta capa contiene las clases que se utilizan para crear

aplicaciones. Tambin se encarga de manejar los recursos de la

aplicacin y la interfaz de usuario.

Capa de aplicacin: En esta capa se construyen todas las

aplicaciones para la plataforma Android haciendo uso de sus APIs.

Esta capa corre dentro de la capa de Run Time y utiliza las clases y los

servicios que ofrece el framework.

Las aplicaciones realizadas para Android desde la capa de aplicacin se

escriben generalmente en el lenguaje de programacin Java. Este es un HLL(

High Level Language) orientado a objetos y diseado para ser simple, de

arquitectura neutral, multiproceso, robusto, seguro, dinmico y portable,

entre otros. Este lenguaje ofrece programacin a un alto nivel de

abstraccin con una gran cantidad de libreras API, y est disponible para

una gran variedad de dispositivos gracias a que se ejecuta sobre una

mquina virtual, lo cual lo libera de arquitecturas especficas convirtindolo

en una tecnologa portable. Estas caractersticas convierten a Java en una

herramienta poderosa en el desarrollo de aplicaciones y de ingeniera de

software.

Una de las grandes ventajas de contar con un sistema operativo es la

posibilidad que da al programador de abstraer y realizar aplicaciones ms

complejas, ya que el sistema proporciona drivers, libreras, rutinas y dems

componentes de software que se encargan de controlar el hardware y de

servir de interfaz entre el programador y la mquina. Soportado por todo el

stack de Android el programador tiene a su disposicin toda una coleccin

de libreras que puede utilizar para moldear su aplicacin especfica, esto sin

duda representa una gran ventaja, ya que hoy da vemos sistemas

embebidos cada vez ms complejos, capaces y eficientes. Las herramientas

al desarrollador representan una parte fundamental del sistema, pues

sistemas operativos como Android el cual est diseado para aplicaciones

mviles, ha logrado adentrarse en campos como la industria gracias a su

versatilidad y a la gran plataforma de software que lo soporta, brindando

nuevas posibilidades y nuevos horizontes a ingenieros y desarrolladores en

distintas reas del conocimiento.

Comunicacin serial asncrona:

La mayora de sistemas de cmputo actuales cuentan con circuitos

integrados capaces de realizar comunicacin serial asncrona con otros

sistemas o perifricos. Estos dispositivos llamados UART (Universal

Asynchronous Receiver Transmitter) se encargan de tomar los datos en forma

de bytes y transmitirlos de manera serial utilizando su propio temporizador. Al

no compartirse el temporizador entre quien enva y quien recibe, la

comunicacin entre ambos se realiza de manera asncrona. Ambos

extremos de la comunicacin deben contar entonces con un registro de

corrimiento, ya que este permitir realizar la conversin de paralelo a serial y

viceversa. Con este tipo de comunicacin se logra enviar la informacin

utilizando menos lneas, pero el receptor debe estar al tanto de la tasa de

transferencia de los datos utilizada por el emisor. Para el caso del variador de

frecuencia Danfoss FC 300 y el dispositivo HMI Th-0735W se trabaja con una

tasa de 9600 bits por segundo. La Figura 2 muestra la estructura de las tramas

a ser enviadas al variador de frecuencia.

Figura 2. Estructura de las tramas.

Cuando la lnea est inactiva, esta permanece en alto, el bit de inicio marca

la transmisin de un nuevo carcter. Posteriormente se envan los 8 bits que

componen el byte (bit 0 al bit 7), despus de enviar el byte completo se

enva un bit adicional conocido como el bit de paridad el cual es requerido

por el variador, ya que de no enviarse se descartara la trama. La paridad se

asigna a alto o bajo dependiendo de la cantidad de unos que contenga el

byte. Es decir, si es par este bit se pone a 0, si es impar se pone a 1 para

hacer que el total de unos del carcter y del bit de paridad sea par. Otros

dispositivos pueden trabajar sin paridad o con paridad impar, pero en el

caso del Danfoss FC 300 se requiere trabajar con paridad par. Al final se

enva un ltimo bit que indica el final de la trama, siendo as 11 bits en total

por cada carcter.

Estndar EIA RS-485:

El EIA RS-485 es un estndar de capa fsica del modelo OSI. Esta

especificacin es ampliamente usada en aplicaciones industriales debido a

que puede garantizar la comunicacin a grandes distancias y adems es

apta para trabajar en ambientes ruidosos. Dicho sistema es multipunto y

opera de manera diferencial a travs del par trenzado. Tiene un alcance

mximo de 1200 metros, y soporta velocidades entre 100Kbps y mayores a

10Mbps dependiendo de la distancia a la cual se va a transmitir. La Tabla 1

muestra algunas especificaciones relevantes del estndar.

Tabla 1. Algunas especificaciones del estndar EIA RS-485

En el presente proyecto se trabaja el estndar EIA RS-485 de capa fsica ya

que los dispositivos involucrados poseen hardware capaz de operar con este

estndar. Una vez configurados los dispositivos la capa fsica se vuelve

transparente al programador que trabaja a un alto nivel de abstraccin.

Metodologa

1 Identificacin de las herramientas de software.

El primer paso consisti en realizar una bsqueda e identificar las

herramientas de software requeridas para llevar a cabo el proyecto. Se

encontraron e identificaron todo el entorno de desarrollo de Android, esto

incluye el SDK, NDK y ADT, adems se investig sobre el desarrollo para este

sistema operativo en el entorno Eclipse IDE.

2 Revisin del lenguaje de programacin Java.

Teniendo en cuenta que la API de Android se encuentra escrita en Java, se

procedi a revisar el lenguaje. Ya que se tenan conocimientos previos de

programacin en los lenguajes C/C++, se facilit la comprensin y

familiarizacin con Java para el posterior desarrollo de aplicaciones.

3 Estudio de los manuales de los dispositivos.

Fue necesario tambin conocer el funcionamiento y configuracin del

variador de frecuencia y del HMI. Por esta razn se realiz un estudio de los

manuales de ambos para conocer las caractersticas y operarlos

correctamente.

Configuracin del Variador de Frecuencia Danfoss FC 300:

Parmetro 8-01 Puesto de Control: este parmetro especifica el control

como entradas digitales, cdigo de control, o ambos. Para el caso

particular se seleccion la opcin por defecto Digital y cd. ctrl [0].

Parmetro 8-02 Fuente Cdigo Control: se selecciona la fuente del

cdigo de control. La opcin FC RS-485 [0] se selecciona dado que se

quiere hacer comunicacin a travs de dicho puerto. De esta manera

el variador responder a los comandos enviados desde la interfaz por

el puerto RS-485.

Parmetro 8-10 Trama Cdigo de Control: selecciona la forma como el

variador interpreta los telegramas de control. La opcin indicada es

Protocolo FC [0].

Parmetro 8-30 Protocolo: seleccin de protocolo para el puerto FC.

Opcin FC [0].

Parmetro 8-31 Direccin: selecciona la direccin asignada al

dispositivo que lo distingue de los dems variadores que puedan estar

conectados. Este nmero debe coincidir con la direccin configurada

en la interfaz de usuario.

Parmetro 8-32 Velocidad Baudios Puerto FC: se asigna el valor de

velocidad de la transmisin de datos en baudios. En este caso se

trabaj con una velocidad de 9600 baudios.

Una vez configurados correctamente los anteriores parmetros, el variador se

encuentra listo para recibir y procesar cdigos de procesos a travs del

puerto FC. La conexin con el dispositivo HMI se realiza en el puerto FC del

variador, donde el negativo (-) se conecta al pin uno del puerto RS-485 de la

interfaz y el positivo (+) al pin dos.

Configuracin del dispositivo HMI Th-0735W:

El dispositivo cuenta con un puerto para realizar comunicacin serial

asncrona, dependiendo de la configuracin del GPIO Switch (SW4) externo

se selecciona un estndar entre RS-232/422/485. La distribucin de pines del

conector del puerto segn el fabricante se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2. Distribucin de pines puerto RS-232/422/485

Tomado del manual de usuario del Th-0735W

La Tabla 3 muestra la configuracin del GPIO Switch (SW4) para seleccionar

adecuadamente el estndar y la figura 3 muestra la distribucin del GPIO

Switch (SW4).

Tabla 3. Seleccin del estndar mediante el GPIO Switch (SW4) externo.

Tomado del manual de usuario del Th-0735W

Figura 3. Distribucin del GPIO Switch (SW4)

Tomado del manual de usuario del Th-0735W

El proyecto se realiz sobre Android 2.2, previamente cargado en el

dispositivo. Para instalar las aplicaciones fue necesario hacer uso de una

memoria MicroSD la cual contena el archivo .apk con la aplicacin a ser

instalada. Es importante resaltar que se requieren permisos de super usuario

para poder acceder los puertos seriales desde una aplicacin. Para este

propsito se instalaron herramientas auxiliares en el dispositivo que

permitieron acceso de administrador (root) en el sistema operativo. Antes de

utilizar los puertos, se debe modificar los permisos asociados al puerto serial

que se desea utilizar, para as evitar que la aplicacin colapse en tiempo de

ejecucin. Dado que Android se encuentra desarrollado sobre el kernel del

sistema operativo Linux, para modificar los permisos de un archivo se

procede igual que en dicho sistema. Mediante un terminal (aplicacin que

permite ingresar rdenes al sistema operativo) se escriben los siguientes

comandos:

$su

#chmod 777 /dev/ttyS1

#exit

$exit

Con los anteriores comandos se desbloque el puerto requerido, es decir se

dieron los permisos al puerto ttyS1 (COM2) que corresponde al puerto RS-

232/422/485. Se utiliz el comando exit para cerrar la aplicacin y liberar los

recursos del sistema.

Una vez finalizado el proceso de configuracin de los dispositivos, se

procedi a trabajar sobre la capa de aplicacin de Android, para garantizar

la comunicacin y desarrollar la interfaz de usuario.

4 Estudio del desarrollo de aplicaciones para Android en Java.

Android cuenta con informacin detallada de su API en lnea y de manera

libre. Este estudio se realiz con el fin de aprender los conceptos bsicos, as

como el funcionamiento y estructura de las aplicaciones para este sistema. A

partir de este punto se comenzaron a escribir aplicaciones de prueba que

permitieran implementar distintos aspectos del proyecto en s, para al final

reunir los conceptos adquiridos en el desarrollo de la aplicacin como tal.

5 Comunicacin de ambos dispositivos por RS-485

La comunicacin de los dispositivos constituye la parte ms importante del

proyecto, ya que sin ella no sera posible la implementacin de la interfaz.

Debido a que Android no cuenta con una API estndar para realizar

comunicacin serial asncrona, fue necesario buscar otras alternativas que

permitieran solucionar el problema. Se hizo uso de la API android-serialport-

api, la cual se encuentra disponible en lnea en la pgina web de dicho

proyecto2 bajo la licencia Apache 2.0 que puede ser consultada en la red3.

Esta API se empleo segn las necesidades del proyecto, logrando al final la

comunicacin exitosa entre el variador y el HMI. Se presenta entonces una

descripcin del software incluido en la API utilizado para la realizacin del

proyecto. Es importante tener en cuenta que la librera descrita no cuenta

con todas las opciones de configuracin de la comunicacin serial

asncrona, razn por la cual fue necesario tambin la modificacin del

cdigo nativo en lenguaje C para lograr los requerimientos de configuracin

del variador de frecuencia Danfoss FC 300.

Archivo SerialPort.java:

Este archivo contiene bsicamente una clase llamada SerialPort, la cual

provee al usuario de un constructor y de mtodos para obtener el

InputStream y el OutputStream, tambin ofrece los mtodos nativos para

abrir y cerrar el puerto, dichos mtodos se encuentran escritos en el lenguaje

C y se encuentran en el archivo correspondiente SerialPort.c, el prototipo del

constructor se describe a continuacin.

public SerialPort(File device, int baudrate, int flags);

File device: es una representacin de la ruta del archivo asociado al puerto

serial, en este caso dicha ruta es /dev/ttyS1.

Int baudrate: es un nmero que representa la velocidad que se quiere

asignar al puerto serial.

Int flags: sin uso para el caso particular.

El constructor se encarga tambin de llamar el mtodo nativo para abrir el

puerto. Para cerrar el puerto se llama al mtodo nativo SerialPort.close(),

donde SerialPort es la instancia especfica de la clase. Como se observa en

el constructor, la librera no ofrece muchas opciones de configuracin, por lo

cual fue necesario modificar el archivo SerialPort.c que contiene el cdigo

nativo para poder habilitar la paridad, ya que el variador de frecuencia

requiere tramas con paridad par. La configuracin del dispositivo de

comunicacin asncrona se puede cambiar manipulando la estructura

termios, la cual provee una interfaz con el hardware. Para habilitar la

paridad basta con modificar el campo c_cflag de la siguiente manera:

cfg.c_cflag &= ~PARODD, paridad par.

cfg.c_cflag |= PARENB, habilita paridad.

Para finalizar la configuracin se debe compilar el archivo SerialPort.c

utilizando las herramientas del NDK de Android a travs de la consola de

comandos. La librera android-serialport-api provee los archivos necesarios

para la compilacin de cdigo nativo, basta con llamar desde la consola al

script ndk-build en el directorio del proyecto como muestra la Figura 4.

Figura 4. Ejemplo de compilacin de cdigo nativo

Se debe ubicar en la carpeta raz del proyecto y se debe ingresar la

direccin completa al script ndk-build. Una vez terminado este proceso se

obtiene los archivos de enlace dinmico y ambos dispositivos quedan listos

para comunicarse de manera serial.

6 Desarrollo del Software en Eclipse IDE.

Una vez exploradas las soluciones particulares y solucionados los problemas

de comunicacin, se procedi a escribir la aplicacin principal en el entorno

de desarrollo Eclipse IDE. Este proceso consisti en el desarrollo del software y

la integracin de los distintos paquetes que finalmente componen la interfaz.

Las interfaces graficas en Android se definen en XML lo que hace la

aplicacin ms verstil. Se puede crear varias versiones de la misma interfaz

para distintas pantallas, adems Android provee un vocabulario en XML que

permite al programador crear la interfaz de manera elegante y sencilla. Las

interfaces grficas para este sistema se crean de manera jerrquica, es

decir consta de una jerarqua de objetos de las clases View y ViewGroup. Los

objetos de clase View son elementos que se despliegan y son visibles al

usuario, como por ejemplo botones, sliders, spinners, textos, entre otros. Por su

parte los objetos ViewGroup son invisibles y definen como se organizan y

despliegan los dems objetos visibles dentro de la jerarqua. Para este

proyecto se utiliz una disposicin relativa de las vistas en pantalla. Esta

informacin est contenida en el archivo activity_main.xml, La Figura 5

muestra el cdigo en el correspondiente archivo para un elemento de la

clase SeekBar utilizado en la interfaz para variar la frecuencia de una manera

sencilla. Se observa que se indican las propiedades acerca de la disposicin

del objeto en pantalla, as como otros atributos propios de la clase. De esta

manera se definen todos los objetos que componen la interfaz de usuario y

que son desplegados de acuerdo a la informacin contenida en el archivo

activity_main.xml.

Figura 5. Definicin de un objeto de la clase SeekBar en XML.

La explicacin de cada uno de los elementos en la Figura 5 es como sigue:

android:id="@+id/seekBar1"

El id provee un identificador nico que permite referenciar el objeto desde la

aplicacin. Con este id se puede manipular y leer el objeto. El smbolo @ es

requerido cuando se refiere a un objeto recurso de XML. El signo + es

necesario cuando se define el identificador del recurso por primera vez,

finalmente se coloca una diagonal y el nombre que se quiere dar al recurso,

en este caso seekBar.

android:layout_width="300dp"

android:layout_height="wrap_content"

La propiedad layout_width especifica el ancho del objeto en pantalla, en

este caso se escogi 300dp. layout_height se encarga de definir la altura, el

trmino wrap_content significa que la altura se ajustara automticamente

al contenido del objeto visible.

android:layout_alignParentBottom="true"

android:layout_alignParentLeft="true"

Cuando estas propiedades se hacen true los ejes especificados

correspondern con los respectivos ejes del diseo de la interfaz en la cual

est contenido el objeto.

android:layout_marginBottom="48dp"

android:layout_marginLeft="54dp"

Estas propiedades especifican las mrgenes de la vista.

android:max="60"

Esta propiedad indica el mximo valor que puede tomar el SeekBar, en este

caso es 60, frecuencia de la red con la cual trabaja el variador.

android:progress="0"

Especifica el progreso inicial del objeto al ser creado.

android:background="@color/light_blue"

Con esta propiedad se puede modificar el fondo de la vista. Se observa que

el color es tambin un recurso en XML, ya que los colores, los tipos de letra,

las dimensiones y dems, se pueden definir como recursos en XML. @color

significa que el recurso se encuentra en un archivo de nombre colors.xml, y el

nombre del recurso es light_blue. La Figura 6 muestra un ejemplo de

definicin de recursos para cadenas de caracteres en el archivo strings.xml.

Figura 6. Ejemplo de contenido del archivo strings.xml.

Las dems vistas u objetos visibles que componen la interfaz se definen de la

misma forma en el archivo activity_main.xml, y se ajustan las propiedades

segn se requiera el diseo. Adems en el proyecto se crearon los archivos

de recursos colors.xml, dimens.xml, strings.xml, styles.xml, y se incluy un mapa

de bits para emplearse en un instrumento virtual que permite visualizar la

frecuencia.

En el desarrollo del software se crearon tres archivos de cdigo fuente en

Java: MainActivity.java, Comm485.java, y VirtualInstrument.java. Estos tres

archivos componen el software escrito para la realizacin de la interfaz, para

cada uno de ellos se describen las clases, los objetos, las variables y los

mtodos utilizados.

Archivo MainActivity.java:

Este archivo contiene la actividad principal, una vez se lanza la aplicacin el

sistema llama el mtodo onCreate() correspondiente. En el archivo

AndroidManifest.xml se define cual actividad servir de punto de entrada a

la aplicacin.

CLASES:

java.io.File

Esta clase es una representacin abstracta de rutas de archivos y directorios,

utilizada para representar la ruta al archivo /dev/ttyS1 asociado al puerto

serial.

java.io.IOException

Indica cuando se da una excepcin en una operacin de entrada/salida

(I/O), esta clase es requerida por la API del puerto serial.

java.io.OutputStream

Superclase de todas las subclases que representan una secuencia de bytes,

requerida para escribir datos en el puerto serial.

android.app.Activity

Actividad o aplicacin que interacta con el usuario, crea una ventana para

poner los elementos grficos que componen la interfaz.

android.os.Bundle

Sirve para agrupar informacin en un objeto para ser distribuida entre

distintas actividades.

android.view.KeyEvent

Se utiliza para reportar eventos, por ejemplo al presionar un botn se genera

un evento para el cual se puede crear un mtodo que ejecute determinada

accin.

android.view.Menu

Interfaz que se implementa para manipular elementos en un men.

android.view.View

Clase que representa el componente bsico de los elementos que

componen la interfaz de usuario, sirve para crear elementos visuales

interactivos como botones, sliders, spinners, entre otros.

android.widget.AdapterView

Tipo de clase que requiere de un Adapter que sirva de enlace entre el

objeto y sus correspondientes datos, como por ejemplo, un spinner y su

respectiva lista de tems seleccionables.

android.widget.AdapterView.OnItemSelectedListener

Interfaz que permite generar un llamado cada que un elemento de una lista

ha sido seleccionado.

android.widget.ArrayAdapter

Adapter que sirve de puente entre la vista y un arreglo de objetos.

android.widget.Button

Representa un botn que puede ser presionado por el usuario para generar

un evento.

android.widget.EditText

Vista de texto editable que permite al usuario ingresar o modificar el texto.

android.widget.SeekBar

Consiste de una barra de bsqueda con la cual el usuario puede interactuar

desplazando la misma para cambiar su valor o progreso.

android.widget.SeekBar.OnSeekBarChangeListener

Genera un llamado cada que la barra de bsqueda asociada ha sido

manipulada.

android.widget.Spinner

Vista que despliega una lista de tems seleccionables, dichos tems provienen

del Adapter asociado.

android.widget.TextView

Elemento de la interfaz que despliega texto al usuario.

android.widget.TextView.OnEditorActionListener

Interfaz que proporciona un llamado cuando se realiza una accin de

edicin sobre un texto.

android_serialport_api.SerialPort

Permite la creacin y utilizacin de un objeto asociado a un puerto serial.

comm.Comm485

Esta clase se cre con el fin de proveer mtodos pblicos para crear los

telegramas que se envan al variador de frecuencia desde la interfaz de

usuario.

customview.VirtualInstrument

Esta clase se cre con el fin de proporcionar un instrumento virtual para

desplegar el valor de la frecuencia que se est enviando al variador.

VARIABLES Y OBJETOS:

private SeekBar mSeek

Este objeto es una barra de bsqueda que sirve al usuario para cambiar la

frecuencia de una manera rpida y sencilla. Cada vez que se manipula la

barra se enva un telegrama al variador indicando que debe cambiar la

frecuencia.

private int frequency

Variable de tipo entero que contiene el valor actual de frecuencia, se

modifica desde varios objetos visibles en pantalla.

private TextView freqText

Vista de texto que despliega el valor actual de frecuencia contenido en la

variable frequency.

private EditText spText

Este objeto permite modificar la frecuencia de una manera ms precisa, es

decir, se escribe directamente el valor de frecuencia deseado.

private Spinner turn

Esta vista responde a la interaccin desplegando una lista de dos elementos

que permite al usuario elegir el sentido de giro del motor. Cada que se

produce un evento es necesario enviar el telegrama correspondiente al

variador para indicarle que debe modificar su sentido de giro.

private Spinner baud

Este objeto despliega una lista que contiene cinco direcciones distintas y una

opcin de bloqueo de la pantalla para evitar que se cambien los

parmetros por accidente. La direccin seleccionada en la lista debe

coincidir con la direccin programada en el variador que se desea operar.

private SerialPort comPort

Objeto relacionado al puerto serial del dispositivo HMI a travs del cual se

realiza la comunicacin.

private OutputStream sending

Secuencia de datos de salida por puerto serial.

private File portFile

Representacin de la ruta del archivo asociado al puerto serial, la ruta es

/dev/ttyS1, para el puerto ttyS1 del dispositivo Th-0735W.

private boolean portReady

Bandera que indica cuando el puerto serial est listo para leer y escribir

datos.

private int baudRate

Variable de tipo entero que contiene la velocidad a asignar al puerto, en

este caso se utiliza 9600 por defecto.

private VirtualInstrument virtualInst

Este objeto es un instrumento virtual creado para desplegar el valor actual

de la frecuencia.

private boolean start

Bandera que indica cuando el sistema ha iniciado correctamente, es decir,

cuando se ha creado el objeto asociado al puerto serial y se ha presionado

el botn de START. Esta bandera condiciona el envi de telegramas al

variador de frecuencia por parte de los dems objetos de la interfaz.

private boolean clockwise

Bandera que indica el sentido de giro del motor.

public static byte address

Variable que contiene la direccin actual del variador al cual se envan los

mensajes de control.

public byte[] message

Arreglo que contiene los ocho bytes que componen el mensaje a ser

enviado al variador de frecuencia.

MTODOS DE LA API DE ANDROID:

public void onCreate(Bundle savedInstanceState)

Clase: Activity

Mtodo llamado cuando la actividad se crea por primera vez, tambin se

puede utilizar para asignar variables, listeners, adapters y otras operaciones

que el programador requiera al inicializar su aplicacin. El argumento

bundle savedInstanceState hace referencia a un estado anterior de la

actividad.

public void setOnSeekBarChangeListener(SeekBar.OnSeekBarChangeListener

I)

Clase: SeekBar

Este mtodo se llama dentro de onCreate() y pertenece a la clase SeekBar,

se encarga de crear el listener para el objeto mSeek, que es la barra de

bsqueda que cambia la frecuencia.

public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int barProgress, boolean

fromUser)

Clase: SeekBar

Mtodo llamado por el sistema cuando hay cambios en la barra de

bsqueda asociada. Pertenece a la interfaz

SeekBar.OnSeekBarChangeListener y se debe implementar al momento de

establecer el listener. El argumento SeekBar seekBar es la barra de

bsqueda, int barProgress es el progreso de la barra, y boolean fromUser es

una bandera que indica si el cambio lo produjo el usuario.

public void setOnEditorActionListener(TextView.OnEditorActionListener I)

Clase: TextView

Establece un listener a ser llamado cuando se produzcan cambios en el

objeto de texto editable.

public abstract boolean onEditorAction(TextView v, int actionId, KeyEvent

event)

Clase: TextView

Este mtodo se llama cuando hay cambios en el objeto de texto editable, se

debe implementar al momento de establecer el listener y representa el

evento deseado por el programador al producirse un cambio en el texto por

parte del usuario. TextView v es la vista que ha sido manipulada por el

usuario, int actionId es un identificador de la accin realizada y KeyEvent

event indica si el evento se produjo por la tecla enter. Cuando el usuario

introduce un valor en el cuadro de texto editable, este mtodo se encarga

de validar los datos, y de ser correctos asigna el respectivo valor de

frecuencia y enva la orden al variador.

public static ArrayAdapter createFromResource (Context

context, int textArrayResId, int textViewResId)

Clase: ArrayAdapter

Crea una adapter para ser asignado a un spinner, este sirve como

vnculo entre el objeto visible y los datos asociados a este. En la interfaz se

utiliz este mtodo para crear los adapters de sentido de giro y direccin

del dispositivo. Context context es el entorno de la aplicacin, int

textArrayResId es el identificador del arreglo que servir como fuente de

datos, y int textViewResId es el identificador del diseo utilizado para crear los

objetos visibles.

public void setDropDownViewResource (int resource)

Clase: ArrayAdapter

Se encarga de establecer el diseo de la lista a ser desplegada al producirse

un evento sobre el spinner.

public void setAdapter (ListAdapter adapter)

Clase: Spinner

Este mtodo se llama para asignar un adapter a un spinner.

Para los spinners tambin se requiere de un listener para generar un

evento cada que se seleccione un elemento de la lista y as ejecutar la

accin correspondiente, como por ejemplo, enviar una orden de cambio de

sentido de giro al variador. Estos listener se configuran de manera similar a

los anteriores.

MTODOS CREADOS:

public void setSerialPort(View view)

Este mtodo se encarga de crear el puerto serial, una vez creado, la

bandera portReady se pone en alto para habilitar el envo de mensajes al

variador. Puede arrojar excepciones al intentar abrir el puerto. El argumento

View view, hace referencia al objeto visible que se encarga de llamar el

mtodo, en este caso es un botn llamado COM.

public void onStart(View view)

Mtodo llamado al presionar el botn START, revisa el estado del puerto, si

este ya se encuentra disponible establece la bandera start y enva un

mensaje de arranque al variador.

public void onStop(View view)

Este mtodo es llamado al presionar el botn STOP, si la bandera start se

encuentra activa, se procede a desactivarla y se enva un comando de

parada al variador de frecuencia.

public void blockCritical(boolean lock)

Con el propsito de bloquear ciertos elementos crticos de la interfaz se cre

este mtodo. Si la bandera lock tiene un valor verdadero, se desactivan

todos los elementos visibles que permiten modificar la frecuencia y sentido

de giro del motor, para activarlos de nuevo, simplemente se llama la funcin

pasando un valor falso como argumento.

Archivo Comm485.java

La clase Comm485 consiste de varios mtodos que permiten crear los

telegramas que se envan al variador de frecuencia. Para enviar rdenes se

deben tener en cuenta los cdigos de proceso que acepta el variador

Danfoss FC 300. Los cdigos se asignan de acuerdo a la Tabla 4.

Tabla 4. Funcin de los bits del bloque de proceso PCD1

Tomado de la gua de diseo del Danfoss FC 300

Para arrancar el motor, variar frecuencia, invertir sentido de giro, y parar el

motor se asigna el cdigo 0x047F (hexadecimal) al PCD1 y los cambios se

aplican al PCD2. El bloque PCD2 est compuesto por un nmero de 16 bits

en complemento a dos. El cdigo enviado representa un porcentaje con

rango 200%, es decir el 100% equivale al nmero 16.384 (4000 hex). Para el

caso particular se debe tener en cuenta que la mxima frecuencia ser

60Hz. Si se desea parar el motor se enva en este caso frecuencia cero y se

para por inercia. Para invertir el sentido de giro se enva el valor de referencia

pero negativo. El variador de frecuencia permite la configuracin de varios

parmetros para su funcionamiento, para mayor informacin se puede referir

a la gua de diseo del Danfoss FC 300.

MTODOS:

public static void createFrame(byte[] frame, int pcd1, int pcd2)

Este mtodo se encarga de crear el mensaje de ocho bytes segn el

protocolo FC, para ser enviado al variador. El parmetro byte[] frame es el

arreglo donde debe ubicar el contenido del mensaje, tambin posee como

argumentos lo cdigos de proceso PCD1 y PCD2. La funcin tambin se

encarga de asignar la direccin actual del variador y de calcular la suma de

comprobacin requerida por el Danfoss FC 300.

public static int setFrequency (int freq)

Este mtodo se encarga de realizar la conversin de hercios al

correspondiente cdigo del bloque PCD2. Al ser llamado recibe un

argumento que es el valor de frecuencia actual que se desea enviar al

variador.

public static int invertFrequency (int freq)

Mtodo que se encarga de realizar la conversin al cdigo de proceso del

PCD2 en complemento a dos para realizar la inversin de giro. Su nico

parmetro es la frecuencia actual a ser enviada.

Archivo VirtualInstrument.java

Este archivo contiene la clase VirtualInstrument que se cre con el fin de

proveer un instrumento virtual para desplegar el valor de frecuencia en

pantalla. Esta clase extiende la clase View de la API de Android y

bsicamente consiste de un mapa de bits a ser desplegado, y de un mtodo

que dibuja un indicador visual cada que el usuario realiza un cambio en la

frecuencia.

CLASES:

import android.graphics.Bitmap

Clase que permite manipular imgenes o mapas de bits.

import android.graphics.BitmapFactory

Clase utilizada para crear objetos de la clase Bitmap.

import android.graphics.Canvas

Clase que contiene los mtodos necesarios para dibujar.

import android.graphics.Color

Esta clase provee colores para ser utilizados al dibujar, tambin contiene

mtodos para crear y manipular colores.

import android.graphics.Paint

Guarda informacin acerca del color y el estilo del dibujo.

import android.view.View

Clase que representa el componente bsico de los elementos que

componen la interfaz de usuario, sirve para crear elementos visuales

interactivos como botones, sliders, spinners, entre otros.

VARIABLES Y OBJETOS:

private Bitmap img

Objeto de la clase Bitmap asociado a la imagen de fondo del instrumento

virtual.

private Paint paint

Pintura a ser utilizada en el dibujo.

private float degree

Variable que contiene la rotacin en grados de la aguja del instrumento

virtual.

public int freq

Variable que guarda el valor actual de la frecuencia a ser desplegada.

MTODOS:

public VirtualInstrument(Context ctx, AttributeSet attrs)

Constructor de la clase. Se encarga de llamar al constructor de la super

clase y de inicializar algunos miembros de la clase a travs de mtodo init().

private void init()

Mtodo creado para inicializar los miembros de la clase que requieren ser

inicializados.

public void onDraw(Canvas canvas)

Clase: View

Mtodo implementado para dibujar el instrumento virtual. Cada que se

produce un cambio en la frecuencia el mtodo es llamado por el sistema

para redibujar el objeto y desplegar los cambios.

void drawBitmap(Bitmap bitmap, float left, float top, Paint paint)

Clase: Canvas

Mtodo empleado en este caso para dibujar el fondo del instrumento virtual,

el cual consiste de una imagen previamente diseada.

void setColor(int color)

Clase: Paint

Cambia el color con el cual se va a dibujar.

public final void rotate (float degrees, float px, float py)

Clase: Canvas

Mtodo utilizado para realizar la rotacin de la aguja del instrumento virtual

conforme ocurren los cambios en la interfaz. Se especifican los grados y un

punto (px,py) que no se ver afectado por la rotacin.

public void drawLine (float startX, float startY, float stopX, float stopY, Paint

paint)

Clase: Canvas

Se utiliza para dibujar lneas. En este caso este mtodo es llamado para

dibujar las lneas que conforman la aguja del instrumento. Se especifica el

punto de inicio, el punto de terminacin y la pintura a ser utilizada.

Una vez finalizado el desarrollo de software, se realiz una primera etapa de

depuracin del programa y posteriormente se procedi a realizar las

pruebas pertinentes en el laboratorio con los dispositivos y la planta.

7 Pruebas y correccin de errores.

Al finalizar el desarrollo de software se procedi a realizar las pruebas

pertinentes en el laboratorio y a realizar una ltima etapa de depuracin. Al

corregir todos los errores y cumplir todos los objetivos planteados se

analizaron los resultados, se sacaron las conclusiones y se dio por finalizado el

proyecto. Las pruebas consistieron principalmente en someter el sistema a su

normal operacin y observar la repuesta obtenida. Las primeras pruebas

permitieron detectar algunos fallos de software que pudieron ser corregidos y

verificados en posteriores ensayos. El resultado de dichas pruebas se analiza

ms en detalle en la seccin de Resultados y anlisis.

Resultados y anlisis

El software se realiz con la ayuda del Android ADT plugin, el cual consiste de

una extensin para el entorno integrado de desarrollo Eclipse IDE y que

permite desarrollar aplicaciones para el sistema operativo Android.

Inicialmente se realizaron las pruebas en un dispositivo virtual (AVD), para

depurar el programa y garantizar el correcto funcionamiento de la interfaz

grfica. Esta etapa permiti corregir varios errores y ajustar la interfaz de

usuario para garantizar su adecuada operacin. Posteriormente se realizaron

pruebas de comunicacin en el laboratorio entre el dispositivo HMI y el

variador de frecuencia. Estas pruebas permitieron depurar el protocolo de

comunicacin el cual representa una parte fundamental del sistema. Al final

de las etapas de prueba y depuracin se obtuvo como resultado un sistema

dotado de una interfaz hombre mquina basada en Android para controlar

en lazo abierto un motor AC a travs del variador de frecuencia Danfoss FC

300. La Figura 7 muestra un diagrama correspondiente al sistema

implementado.

El usuario interacta con el sistema a travs de la pantalla, la cual presenta

opciones para arrancar o parar el motor, invertir el sentido de giro, cambiar

la frecuencia, cambiar la direccin del dispositivo, abrir el puerto para la

comunicacin y bloquear los elementos crticos en pantalla. Las ordenes

ingresadas son procesadas por el dispositivo Th-0735W y enviadas al variador

de frecuencia en forma de mensajes de 8 bytes segn el protocolo FC de

Danfoss, y utilizando el estndar RS-485 de capa fsica. Sistemas similares se

encuentran actualmente en la industria, pero a diferencia, estos utilizan

generalmente un PLC y la interfaz se desarrolla utilizando algn paquete de

software privativo, lo cual requiere de la adquisicin de la licencia para su

respectivo uso.

Figura 7. Diagrama del sistema implementado.

Se obtuvo como resultado final una interfaz de usuario realizada totalmente

con herramientas de libre acceso y que permite realizar las operaciones

previamente descritas sobre el motor a travs del variador de frecuencia. La

versin final de la interfaz de usuario se muestra en la Figura 8.

Figura 8. Interfaz de usuario.

Descripcin y funcionamiento de la interfaz ilustrada en la Figura 8:

1 Botn de START: Se utiliza para arrancar el motor y habilitar el envo de

telegramas al variador siempre y cuando el puerto serial se encuentre listo

para realizar la comunicacin. Al ser presionado por el usuario establece la

bandera start y enva el comando de arranque al variador nicamente si la

bandera portReady se encuentra activa.

2 Botn de STOP: Se utiliza para detener el motor por inercia envindole una

frecuencia igual a cero. Al ser presionado por el usuario, se llama el mtodo

de respuesta programado, se revisa el estado de la bandera start, si se

encuentra en alto entonces se desactiva y se enva el comando de parada

al variador, de lo contrario el mtodo llamado no ejecuta ninguna accin.

3 Sentido de giro: Este Spinner permite seleccionar al usuario el sentido de

giro del motor. Cada que el usuario cambia el sentido se enva un telegrama

al variador para que realice el cambio.

4 Frecuencia: Indicador numrico del valor actual de la frecuencia.

5 Barra de bsqueda: esta barra permite variar la frecuencia de una manera

rpida y sencilla al desplazarla a derecha o izquierda. Cada que se produce

un cambio por interaccin con el usuario, el respectivo mtodo es llamado

por el sistema y se atiende el evento enviando un telegrama al variador que

informa del nuevo valor de la frecuencia.

6 Instrumento virtual: Este instrumento despliega el valor actual de la

frecuencia. Cada que el usuario produzca un cambio de cualquier forma en

la frecuencia, el instrumento es redibujado para desplegar el cambio. Se

despliega la informacin de frecuencia en el rango de 0-60Hz.

7 Cuadro de texto editable: Permite al usuario ingresar el valor preciso de

frecuencia a travs de un teclado que se despliega en pantalla al tocar el

cuadro con el dedo. De esta forma el usuario puede elegir entre desplazar la

barra de bsqueda o ingresar directamente el valor deseado de frecuencia.

Los datos ingresados se encuentran validados para evitar errores en el

sistema provocados por datos errados ingresados por el usuario.

8 Direccin del variador: Este spinner permite al usuario seleccionar la

direccin del dispositivo variador de frecuencia. La interfaz ofrece hasta

cinco direcciones distintas lo que permite controlar cinco dispositivos distintos

con la misma interfaz. Las direcciones estn en el rango de 1-5 y dicho

nmero debe coincidir con la direccin programada en el variador para que

este pueda procesar los telegramas. Tambin se ofrece una opcin de

bloqueo de pantalla que deshabilita los elementos crticos, es decir, aquellos

que permiten modificar la frecuencia e invertir el sentido de giro, ms

exactamente los elementos 3, 5 y 7. Este bloqueo se realiza con el propsito

de evitar cambios accidentales dado que se trata de una pantalla tctil.

Para habilitar nuevamente los elementos bloqueados basta con seleccionar

de nuevo una de las cinco direcciones a la cual se desea enviar la orden.

9 Botn COM: Este botn se encarga de crear el objeto asociado al puerto

serial, y por lo tanto de habilitar la comunicacin entre la pantalla y el

variador. Al ser presionado por el usuario la bandera portReady es

establecida indicando que el puerto se encuentra disponible.

El funcionamiento de la interfaz se comprob en el laboratorio con la puesta

en marcha del sistema completo. Despus de depurar el sistema se

complet el desarrollo de software y se obtuvieron los resultados esperados,

una interfaz hombre mquina basada en software de libre acceso para

realizar control en lazo abierto de motores AC. Uno de los objetivos

alcanzados fue completar el sistema utilizando herramientas de libre acceso

que permitieron el desarrollo de un sistema verstil con la posibilidad de

expandirse a mltiples aplicaciones. Todos los dispositivos involucrados se

comportaron de manera adecuada con la versin final del software, y

adems se cumplieron todos los objetivos planteados al principio del

proyecto lo que permiti sacar conclusiones y dar por finalizado el trabajo.

Conclusiones

Con el presente trabajo se logr el aprovechamiento del avance

tecnolgico para lograr el desarrollo de una aplicacin de ingeniera en el

campo de la industria. El ingeniero de hoy en da debe ser consciente de

que se encuentra en un medio cambiante que avanza con rapidez y que al

mismo tiempo ofrece alternativas y soluciones cada vez ms verstiles en los

distintos campos de aplicacin de la ingeniera. El propsito del proyecto

fue desde un principio, implementar un sistema basado en el desarrollo de

software y apoyado en herramientas de libre acceso, lo que signific un gran

proceso de aprendizaje y de experiencia en la aplicacin de conceptos de

ingeniera a problemas reales. Los conceptos aplicados, el tiempo invertido y

el inters por aportar nuevas soluciones en el campo de la ingeniera,

hicieron de este proyecto una experiencia completamente productiva y

llena de desafos que finalmente marcaron el camino a la culminacin del

trabajo dando cumplimiento a todos los objetivos planteados desde un

principio.

El desarrollo del proyecto permiti encontrar nuevas posibilidades y

alternativas de diseo en el campo de aplicaciones de ingeniera. Nuestro

medio actual afronta una realidad que requiere de ingenieros que sean

capaces de explorar alternativas y de innovar en el desarrollo de proyectos.

La solucin implementada representa una buena aproximacin al desarrollo

propio de los sistemas requeridos actualmente en la industria, la medicina, el

transporte y el entretenimiento, entre otros, ya que las posibilidades ofrecidas

hoy en da por el medio permiten que los ingenieros realicen aportes que

garanticen el mejoramiento de la calidad de vida de las personas y que

representen alternativas competitivas y rentables para la industria.

Con la finalizacin del trabajo se llega a la conclusin de que las distintas

empresas pueden apostar por el desarrollo de sistemas propios que

garanticen rendimiento y calidad en las aplicaciones que se requieran. De

esta forma se estara impulsando el desarrollo ingenieril y el avance

tecnolgico de nuestro medio, apostando por ingenieros cada vez ms

capaces de afrontar un entorno cambiante para sacar el mejor provecho y

adaptar las nuevas tecnologas a los requerimientos especficos de las

distintas reas de aplicacin de la ingeniera.

Uno de los aspectos ms importantes del trabajo fue sin duda la experiencia

y el conocimiento adquiridos durante todo el proceso de desarrollo. El

conocimiento de los dispositivos involucrados as como las habilidades

adquiridas en el lenguaje de programacin Java y el sistema operativo

Android, hacen de este trabajo una experiencia formativa en el campo

profesional de la ingeniera. Estos conceptos y conocimientos contribuyen en

distintas reas del ejercicio profesional como la computacin mvil, el

desarrollo de aplicaciones industriales, los sistemas embebidos y el desarrollo

de software en general, haciendo de esta etapa de formacin un

complemento importante de las bases obtenidas a lo largo del estudio de la

ingeniera electrnica y su amplio campo de aplicacin.

El software libre y las herramientas de cdigo abierto constituyen un apoyo

fundamental en la formacin del ingeniero y en aplicaciones profesionales

reales. El hecho de contar con alternativas de libre acceso ha permitido que

cada vez ms estudiantes y profesionales puedan aprender mediante la

utilizacin de herramientas de software de alta calidad. En la actualidad se

encuentran disponibles sistemas operativos, compiladores, entornos

integrados de desarrollo, libreras, drivers y dems elementos libres y de

cdigo abierto que permiten el intercambio de conocimiento entre

estudiantes, educadores y profesionales alrededor de todo el mundo. En el

presente proyecto se destaca la utilizacin en su totalidad de herramientas

de libre acceso, las cuales fueron adquiridas y empleadas en el desarrollo de

un proyecto de ingeniera sin costo algn asociado a su licencia de uso. Es

importante entonces apostar al desarrollo de proyectos de ingeniera

basados en herramientas libres que no solo reducen los costos, sino que

tambin brindan al desarrollador distintas alternativas y posibilidades de

diseo.

Referencias Bibliogrficas

Android Open Source Project [en lnea].

[Citado en 8 de Enero de 2013]

DANFOSS. Gua de diseo del FC300

MEIER, Reto. Professional Android Application Development. Indianapolis:

Wiley Publishing Inc, 2009. 409p.

ORACLE. Java SE Technical Documentation [en lnea].

< http://docs.oracle.com/javase/> [Citado en 8 de Enero de 2013]

TECHNEXION. Th-series Human Machine Iinterface and its Baseboard Users

Guide. 2011. Rev 0.92

TECHNEXION. TAM-3517 System on Module and its Baseboards Users Guide.

2012. Rev 0.97

TEXAS INSTRUMENTS. RS-422 and RS-485 Standards Overview and System

Configurations. 2002 - 2010.

Aprobacin del informe

Como asesor del estudiante considero que el informe final esta bien

estructurado, contiene informacin adecuada y puede ser presentado para

su evaluacin.

Orlando Carrillo Perilla

C.C. 6743987

1 Android is a trademark of Google Inc.

2 http://code.google.com/p/android-serialport-api/

3 http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0