PROGRAMACIÓN GRÁFICA PARA INGENIEROS

1 Entorno de Programaci¢n LabVIEW ........................................................... 3
1.1 INTRODUCCIàN .................................................................................................... 3
1.2 PROGRAMACIàN GRµFICA .................................................................................. 3
1.3 INSTRUMENTOS VIRTUALES ................................................................................ 5
1.4 MENéS DE LABVIEW ......................................................................................... 6
1.5 BARRA DE HERRAMIENTAS (TOOLBAR) .............................................................. 7
1.6 PALETAS DE CONTROLES, FUNCIONES Y HERRAMIENTAS ..................................... 9
2 Dise¿o y creaci¢n de una aplicaci¢n. Instrumento Virtual ...... ................ 13
2.1 INTRODUCCIàN .................................................................................................. 13
2.2 CREACIàN DE UN VI .......................................................................................... 13
2.3 FLUJO DE DATOS (DATAFLOW) ......................................................................... 16
2.4 SUBVIS ............................................................................................................. 17
2.5 PROYECTOS ....................................................................................................... 21
3 Programaci¢n Estructurada y Tipos de Datos ........................................... 23
3.1 INTRODUCCIàN .................................................................................................. 23
3.2 ESTRUCTURAS EN LABVIEW ............................................................................ 23
3.2.1 Estructuras iterativas .................................................................................... 24
3.2.2 Estructuras de casos y eventos ..................................................................... 29
3.2.3 Estructuras de secuencia (Flat Sequence y Stacked Sequence) ................... 33
3.2.4 Estructuras temporizadas. Timed Loop y Timed Sequence ......................... 33
3.2.5 Nodos de F¢rmula (Formula Node) y Scripts .............................................. 37
3.2.6 Variables locales, globales y compartidas ................................................... 39
3.3 TIPOS DE DATOS ................................................................................................ 44
3.3.1 Tipos Primitivos: Boolean, Numeric y String .............................................. 47
3.3.2 Arrays y Clusters ......................................................................................... 49
4 An lisis y Visualizaci¢n de Datos ................................................................ 55
4.1 INTRODUCCIàN .................................................................................................. 55
4.2 INDICADORES DE TIPO CHART ........................................................................... 55
4.2.1 Waveform Chart .......................................................................................... 55
4.2.2 Intensity Chart.............................................................................................. 59
4.3 INDICADORES DE TIPO GRAPH ........................................................................... 60
4.3.1 Waveform Graph ......................................................................................... 60
4.3.2 XY Graph ..................................................................................................... 62
4.3.3 Intensity Graph ............................................................................................ 63
4.3.4 Digital Waveform Graph y Mixed Signal Graph ......................................... 63
4.3.5 Cursores en los gr ficos ............................................................................... 63
4.3.6 Gr ficos 3D .................................................................................................. 64
4.4 OTROS INDICADORES GRµFICOS ....................................................................... 65
5 Programaci¢n Avanzada .............................................................................. 67
5.1 INTRODUCCIàN .................................................................................................. 67
5.2 ARQUITECTURAS BµSICAS DE PROGRAMACIàN ................................................ 67
5.2.1 Arquitectura de Simple ................................................................................ 67
5.2.2 Arquitectura de un VI General ..................................................................... 67
5.2.3 Arquitectura de M quina de Estado ............................................................. 70
5.2.4 Manejo de Errores ........................................................................................ 71
5.3 NODOS DE PROPIEDAD Y MTODOS .................................................................. 73
5.4 MANIPULACIàN DE DATOS ................................................................................ 75
5.4.1 Type Cast ..................................................................................................... 76
5.4.2 Manipulaci¢n de Bytes y Bits ...................................................................... 76
5.4.3 Otras Transformaciones ............................................................................... 76
5.5 MANEJO DE FICHEROS ....................................................................................... 77
5.5.1 Abrir y Cerrar Ficheros ................................................................................ 78
5.5.2 Ficheros de Texto ......................................................................................... 78
5.5.3 Ficheros Binarios ......................................................................................... 79
5.5.4 Ficheros de Hoja de C lculo (Spreadsheet) ................................................. 79
5.5.5 Format Into File y Scan From File ............................................................... 80
5.5.6 Path .............................................................................................................. 80
5.5.7 Measurement File (VIs Express).................................................................. 81
5.5.8 Ficheros ZIP ................................................................................................. 81
5.5.9 VIs Avanzados ............................................................................................. 81
5.5.10 Ficheros de Configuraci¢n ........................................................................... 81
5.5.11 Ficheros XML .............................................................................................. 82
5.5.12 Ficheros de Imagen y Sonido ....................................................................... 83
5.5.13 Informes (Reports) ....................................................................................... 83
5.5.14 Almacenamiento (Storage) .......................................................................... 84
5.5.15 Datalog ......................................................................................................... 85
5.5.16 Waveform .................................................................................................... 85
5.6 ACCESO REMOTO Y ENLACES DE DATOS........................................................... 85
5.6.1 Publicaci¢n Web y Acceso Remoto ............................................................. 85
5.6.2 Enlaces de Datos .......................................................................................... 89
5.6.3 VI Server ...................................................................................................... 91
5.7 CREACIàN DE LIBRERÖAS Y EJECUTABLES ......................................................... 92
5.8 INTERFAZ DE USUARIO ...................................................................................... 92
5.8.1 Personalizaci¢n de la apariencia del VI ....................................................... 92
5.8.2 Subpaneles, Splitters y Pesta¿as .................................................................. 94
5.8.3 Personalizaci¢n de Men£s ............................................................................ 96
5.8.4 Teclado ........................................................................................................ 97
5.8.5 Consejos para el Dise¿o de la Interfaz de usuario ....................................... 98
6 Sistemas de Instrumentaci¢n y Control basados en ordenador ............. 103
6.1 INTRODUCCIàN ................................................................................................ 103
6.2 ESTRUCTURA DE UNA APLICACIàN DE INSTRUMENTACIàN
Y CONTROL POR ORDENADOR ........................................................................ 103
6.3 SENSORES / TRANSDUCTORES .......................................................................... 104
6.4 TIPOS DE SE¥ALES ........................................................................................... 106
6.5 ACONDICIONAMIENTO DE SE¥AL ..................................................................... 110
6.5.1 Amplificaci¢n ............................................................................................ 110
6.5.2 Linealizaci¢n .............................................................................................. 111
6.5.3 Excitaci¢n de Transductores ...................................................................... 111
6.5.4 Aislamiento ................................................................................................ 112
6.5.5 Filtrado ....................................................................................................... 112
6.6 ELECTRàNICA DE ADQUISICIàN DE DATOS ..................................................... 112
6.7 ELECTRàNICA DE ANµLISIS ............................................................................. 113
6.8 COMPUTADOR Y SOFTWARE ............................................................................ 113
6.9 INSTRUMENTACIàN VIRTUAL .......................................................................... 115
7 Tarjetas de Adquisici¢n de Datos y Controladores Compactos ............. 117
7.1 INTRODUCCIàN ................................................................................................ 117
7.2 CARACTERÖSTICAS DE LOS EQUIPOS DE ADQUISICIàN DE DATOS Y CONTROL 117
7.2.1 Entradas y salidas anal¢gicas ..................................................................... 118
7.2.2 Conversi¢n a digital ................................................................................... 121
7.2.3 Puertos digitales y contadores .................................................................... 126
7.3 TARJETAS DE ADQUISICIàN DE DATOS ............................................................ 126
7.3.1 Tarjeta de adquisici¢n NI USB-6008 ......................................................... 127
7.4 CONTROLADORES COMPACTOS ....................................................................... 130
7.4.1 Compact FieldPoint ................................................................................... 133
7.4.2 CompactRIO .............................................................................................. 135
8 LabVIEW para la adquisici¢n de datos y el manejo
de dispositivos electr¢nicos ......................................................................... 141
8.1 INTRODUCCIàN ................................................................................................ 141
8.2 MEASUREMENT & AUTOMATION EXPLORER (MAX) ...................................... 141
8.3 PROGRAMACIàN DE TARJETAS DE ADQUISICIàN (DAQ) EN LABVIEW ........... 143
8.3.1 DAQmx ...................................................................................................... 145
8.3.2 DAQ Assistant ........................................................................................... 149
8.4 PROGRAMACIàN DE CONTROLADORES COMPACTOS COMPACT FIELDPOINT .. 151
8.4.1 Requisitos para la programaci¢n ................................................................ 151
8.4.2 Conexionado y alimentaci¢n ...................................................................... 152
8.4.3 Configuraci¢n con MAX ........................................................................... 153
8.4.4 Creaci¢n de un VI y ejecuci¢n en FieldPoint ............................................. 161
8.5 PROGRAMACIàN DEL CONTROLADOR COMPACTO COMPACTRIO ................... 175
8.5.1 Componentes de una aplicaci¢n de tiempo real en CompactRIO .............. 176
8.5.2 Requisitos para la programaci¢n ................................................................ 177
8.5.3 Conexionado y alimentaci¢n ...................................................................... 178
8.5.4 Configuraci¢n con MAX ........................................................................... 179
8.5.5 Creaci¢n de un VI y ejecuci¢n en CompactRIO ........................................ 181
Bloque III
SCADA
9 Introducci¢n a los sistemas SCADA .......................................................... 195
9.1 INTRODUCCIàN ................................................................................................ 195
9.2 DEFINICIàN DE SISTEMAS SCADA ................................................................. 195
9.3 PRINCIPALES FUNCIONES DE UN SISTEMA SCADA .......................................... 198
9.4 NIVELES CIM EN SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALES ............................... 198
9.5 COMPONENTES HARDWARE DE LOS SISTEMAS SCADA .................................. 200
9.6 COMPONENTES SOFTWARE DE UN SISTEMA SCADA ...................................... 201
9.6.1 OPC (OLE for Process Control) ................................................................ 203
9.6.2 OBDC (Open Data Base Connectivity) ..................................................... 205
9.6.3 Almacenamiento de datos. Bases de datos industriales ............................. 205
9.6.4 M¢dulos de un sistema SCADA ................................................................ 206
9.6.5 Paquetes SCADA y fabricantes ................................................................. 211
10 Desarrollo de SCADAs con LabVIEW ..................................................... 213
10.1 INTRODUCCIàN ................................................................................................ 213
10.2 LABVIEW Y LOS SISTEMAS SCADA .............................................................. 214
10.2.1 Comunicaci¢n con los Controladores Industriales ..................................... 214
10.2.2 Utilizar OPC en LabVIEW. OPC est  en m¢dulo DSC ............................. 215
10.2.3 Generaci¢n de hist¢ricos ............................................................................ 216
10.2.4 Generaci¢n de informes (Reports) ............................................................. 217
10.2.5 Monitorizaci¢n Remota ............................................................................. 217
10.2.6 Comunicaci¢n con los Controladores Industriales ..................................... 218
10.2.7 Servidores OPC .......................................................................................... 220
10.2.8 Ejemplos de utilizaci¢n de LabVIEW para la Supervisi¢n y Control
en Aplicaciones de Riesgo ......................................................................... 222
10.3 MàDULO DSC DE LABVIEW .......................................................................... 227
10.3.1 Introducci¢n al DSC .................................................................................. 227
10.3.2 Creaci¢n de una aplicaci¢n con el m¢dulo DSC ........................................ 229
Bibliograf¡a ........................................................................................................... 249

El presente libro surge para que los alumnos que cursan estudios de Ingeniería, en sus diferentes especialidades, puedan comprender y aplicar la programación gráfica a la resolución de problemas reales en el ámbito ingenieril. Además de los fundamentos teóricos para comprender en qué consiste la Programación Gráfica, se ha dotado de un fuerte contenido práctico donde se muestra como, empleado este lenguaje de programación, el Ingeniero puede abordar y solucionar problemas muy tan diversos como el: desarrollo de aplicaciones para realizar cálculos complejos de ingeniería o, la automatización y control de procesos industriales, agrarios y alimentarios, etc. Además, se explica la forma de comunicar e interactuar con Controladores de Automatización Programables (PAC) y, tarjetas y dispositipos de adquisición de datos (DAQ), etc. AsimismoTambién se muestra cómola forma de programar PLCs mediante OPC y su integración con otros equipos empleados en automatización y control. La evolución de los dispositivos móviles, el empleo de cámaras web para la supervisión de procesos, y las comunicaciones a través de Iinternet, son conjugadas en diversas aplicaciones donde se muestra la forma de resolver problemas específicos del ámbito de la ingeniería. Para el desarrollo de aplicaciones SCADA se trata, de una forma práctica, como cómo utilizar el módulo DSC.José Miguel Molina Martínez (Dr. Ingeniero Agrónomo) y Manuel Jiménez Buendía (Dr. Ingeniero en Automática), Los autores disponen de una trayectoria de más de 10 años como profesores e investigadores en la Universidad Politécnica de Cartagena. Además han dirigido y coordinado cursos y master másters de especialización sobre Programación Gráfica y desarrollo de aplicaciones SCADA. E, y en la actualidad sus actividades de I+D+I se centran en el desarrollo tecnológico de equipos y software para la gestión de los recursos hídricos y energéticos.

El presente libro surge para que los alumnos que cursan estudios de Ingeniería, en sus diferentes especialidades, puedan comprender y aplicar la programación gráfica a la resolución de problemas reales en el ámbito ingenieril. Además de los fundamentos teóricos para comprender en qué consiste la Programación Gráfica, se ha dotado de un fuerte contenido práctico donde se muestra como, empleado este lenguaje de programación, el Ingeniero puede abordar y solucionar problemas muy tan diversos como el desarrollo de aplicaciones para realizar cálculos complejos de ingeniería o la automatización y control de procesos industriales, agrarios y alimentarios, etc. Además, se explica la forma de comunicar e interactuar con Controladores de Automatización Programables (PAC) y tarjetas y dispositivos de adquisición de datos (DAQ), etc. Asimismo se muestra cómo programar PLCs mediante OPC y su integración con otros equipos empleados en automatización y control. La evolución de los dispositivos móviles, el empleo de cámaras web para la supervisión de procesos, y las comunicaciones a través de Internet, son conjugadas en diversas aplicaciones donde se muestra la forma de resolver problemas específicos del ámbito de la ingeniería. Para el desarrollo de aplicaciones SCADA se trata, de una forma práctica, como cómo utilizar el módulo DSC. José Miguel Molina Martínez (Dr. Ingeniero Agrónomo) y Manuel Jiménez Buendía (Dr. Ingeniero en Automática), disponen de una trayectoria de más de 10 años como profesores e investigadores en la Universidad Politécnica de Cartagena. Además han dirigido y coordinado cursos y másteres de especialización sobre Programación Gráfica y desarrollo de aplicaciones SCADA. En la actualidad sus actividades de I+D+I se centran en el desarrollo tecnológico de equipos y software para la gestión de los recursos hídricos y energéticos.