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RESIDENCIA PROFESIONAL

ÁMBITO 5: PRESTACIÓN DE SERVICIOS PROFESIONALES

INFORME FINAL: “DOMOTICA APLICADA AL DEPARTAMENTO DE TICs”

LUGAR DE REALIZACIÓN: COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

PRESENTA: ROBERTO MORGA MÉNDEZ No. DE CONTROL: 086Q0101

CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA

PERIODO DE REALIZACIÓN: AGOSTO-DICIEMBRE 2012

COSAMALOAPAN, VER., DICIEMBRE DE 2012

Índice Introducción ..................................................................................................................................... v Justificación .................................................................................................................................... vi Objetivos generales y específicos ................................................................................................ vi Objetivo general ......................................................................................................................... vi Objetivos específicos ................................................................................................................. vi Caracterización del área en que participó. ..................................................................................vii Problemas a resolver priorizándolos. ............................................................................................ix Alcances y limitaciones...................................................................................................................ix Alcances.......................................................................................................................................ix Limitaciones .................................................................................................................................ix Capítulo I ........................................................................................................................................ 10 DOMÓTICA ................................................................................................................................... 10 1.1 ¿Qué es Domótica? ........................................................................................................... 11 1.2 Características .................................................................................................................... 11 1.3 Aplicaciones ........................................................................................................................ 13 1.4 Componentes ...................................................................................................................... 14 Capítulo II ....................................................................................................................................... 15 Protocolos de comunicación ........................................................................................................ 15 2.1 Protocolo de comunicación. ............................................................................................... 16 2.1.1 Protocolos estándar.................................................................................................... 16 2.1.2 Protocolos propietarios............................................................................................... 17 2.2 Puerto serie ......................................................................................................................... 17 Capítulo III...................................................................................................................................... 18 Lenguajes de programación ......................................................................................................... 18 3.1 LabVIEW .............................................................................................................................. 19 3.1.1 ¿Qué es LabVIEW? ..................................................................................................... 19 3.1.2 Hardware de Adquisición de Datos (DAQ) ................................................................. 21 3.2 Proteus Profesional 7 ......................................................................................................... 22 3.2.1 ISIS................................................................................................................................ 22 3.2.2 ARES ............................................................................................................................ 22 3.2.3 El módulo VSM............................................................................................................. 22 Procedimiento y descripción de las actividades realizadas. ..................................................... 23 Desarrollo del sistema .............................................................................................................. 23 ii

Diagrama del sistema Domótico .............................................................................................. 23 Desarrollo de la aplicación en LabVIEW ................................................................................ 24 Panel Frontal.......................................................................................................................... 24 Diagrama de bloques ............................................................................................................ 25 Resultados, planos, gráficas, prototipos y programas. .............................................................. 27 Diagrama de conexión DAQ..................................................................................................... 27 Puerto Serial Virtual .................................................................................................................. 27 Panel Frontal ............................................................................................................................. 28 Visualización y descripción del sistema en ejecución virtualmente. ................................... 29 Conclusiones y recomendaciones ............................................................................................... 31 Anexos. .......................................................................................................................................... 32 Referencias Bibliográficas. ........................................................................................................... 44

iii

“DOMOTICA APLICADA AL DEPARTAMENTO DE TICs”

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Introducción

La Comisión Federal de Electricidad Zona Papaloapan mexicano que distribuye y comercializa energía.

es una empresa del gobierno

Comisión Federal de Electricidad es la entidad del gobierno federal encargada de la planeación del sistema eléctrico nacional, la cual es plasmada en el programa de obras e inversión del sector eléctrico, que describe la evolución del mercado eléctrico, así mismo la expansión de la capacidad de generar y transmisión para satisfacer la demanda en los próximos diez años, y se actualiza anualmente. Por tal motivo el departamento de TICs de Comisión Federal de Electricidad Zona Papaloapan con la finalidad de implementar la tecnología de nueva generación como lo es la Domótica para el control y monitoreo del sistema eléctrico dentro del departamento de TICs debido al uso innecesario de electricidad al dejar encendidos climas, luces, cafeteras.

v

Justificación

Actualmente Comisión Federal de Electricidad Zona Papaloapan específicamente en el departamento de TICs se presentan casos en los que por descuido se quedan encendidos los climas, luces, equipo de cómputo entre otros aparatos eléctricos y crean un consumo excesivo de electricidad e incluso llegan a dañarse por estar activados por demasiadas horas. El departamento se encuentra en la segunda planta y requiere un sistema que monitoree y controle si algún aparato se encuentra encendido innecesariamente desde la planta baja en donde se encuentra el vigilante que es el encargado de dar un recorrido para supervisar y desactivar cualquier lámpara o aparato eléctrico que se encuentre activado cuando el personal no se encuentre laborando. Lo que se pretende es automatizar todo el departamento para poder aplicar el control a distancia y monitoreo de todo el sistema eléctrico para disminuir el consumo de electricidad y evitar daños a los equipos por el uso excesivo e innecesario. Por tal motivo el departamento necesita: Controlar y monitorear los sistemas de:  Iluminación  Aire acondicionado  Computo  Electrodomésticos Lo que se pretende es automatizar todo el departamento para poder aplicar el control a distancia y monitoreo de todo el sistema eléctrico para disminuir el consumo de electricidad y evitar daños a los equipos por el uso excesivo e innecesario.

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Objetivos generales y específicos

Objetivo general Implementar un sistema domótico para controlar y monitorear cada uno de los dispositivos conectados a la red eléctrica para poder visualizar cada dispositivo que se encuentre activado y poder desactivarlo remotamente cuando ya no se requiera o por descuido se encuentre activado.

Objetivos específicos 1.- Diseñar una tarjeta de adquisición de datos. Se diseñara una tarjeta de adquisición de datos que está basada en un micro controlador PIC16F877A programado para establecer una comunicación via RS-232 con la PC para realizar las tareas de control para activar o desactivar los elementos conectados a la red eléctrica del departamento. 2.-Diseñar etapa de potencia para cada uno de los aparatos eléctricos. Se implementaran 7 etapas de potencia las cuales tendrán relevadores adecuados de acuerdo con el voltaje y corriente que consuman los equipos eléctricos. 3.-Crear una interfaz gráfica desde la pc mediante una aplicación en LabVIEW. En Labview se diseñara una aplicación que será nuestro instrumento virtual donde se visualizara en el panel frontal el estado de los elementos a controlar.

4.-Subir a la red la aplicación para tener el control remoto. LabView tiene la herramienta para publicar en la WEB el instrumento virtual y mostrar el panel de control para establecer un control remoto de las instalaciones y sus elementos.

5.-Hacer pruebas del sistema. Probar el sistema en simulación para posteriormente poder físicamente implementarlo o hacer una maqueta que simule las instalaciones con sus elementos a controlar y monitorear verificando que se ejecute sin ningún error la comunicación entre los elementos del sistema y los elementos a controlar.

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Caracterización del área en que participó.

El departamento de tecnologías de la información y comunicaciones (TICs) ofrece a la empresa en su portafolio de servicios lo siguiente: Servicio de Red de datos •

Configuración de equipo de cómputo para que tengan acceso a la red Intranet de la empresa asignándole una IP fija a cada equipo.

•

Instalación de routers , switches , cableado estructurado para difundir la Red en todos los departamentos.

Video conferencias •

Configuración e instalación de equipo de audio y video para video conferencias

Mantenimiento a equipo de comunicaciones •

Configuración instalación y mantenimiento de radios portátiles.

Servicio de Telefonía tradicional, IP y Celular •

Instalación de equipo de telefonía.

Mantenimiento a equipo de cómputo y periféricos •

Mantenimiento preventivo y correctivo.

Servicio de correo electrónico •

Instalación y configuración de correo empresarial.

Disponibilidad de los equipos de atención a clientes •

Monitoreo de estado de operando correctamente.

CFEmaticos,

CFEturnos, Matrix

para saber si están

Monitoreo de cámaras de seguridad •

Monitoreo de las instalaciones y de algunos equipos.

Atención a solicitudes de servicio •

Soporte para todo el portafolio de servicios cuando el personal lo solicite.

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Problemas a resolver priorizándolos.

1. 2. 3. 4.

Diseñar una tarjeta de adquisición de datos. Programar el Microcontrolador Programar en LabVIEW el sistema de control. Diseñar una etapa de potencia para controlar el encendido y apagado de los equipos conectados a ésta.

Alcances y limitaciones.

Alcances Hacer el diseño de todo el sistema que incluye Tarjeta de Adquisición de Datos, programación del microcontrolador , programación en LabVIEW , etapa de potencia hacer pruebas en simulación, verificar el óptimo funcionamiento del sistema y publicarlo en la Web.

Limitaciones Llevar a cabo la implementación física del sistema debido a que se deben hacer modificaciones en toda la instalación eléctrica.

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Capítulo I DOMÓTICA

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1.1 ¿Qué es Domótica? La palabra Domótica es una palabra compuesta por la unión de la palabra domotica etimológicamente viene del latín domus que significa casa y el sufijo tica Hogar. La enciclopedia Larousse define al término Domótica como: “el concepto de vivienda que integra todos los automatismos en materia de seguridad, gestión de la energía, comunicaciones”. Es decir, el objetivo es asegurar al usuario de la vivienda un aumento del confort, de la seguridad, del ahorro energético y de las facilidades de comunicación. Domótica es el término científico, que se utiliza para denominar la parte de la tecnología (electrónica e informática), que integra el control y la supervisión de los elementos existentes en un edificio.

1.2 CARACTERÍSTICAS Los edificios construidos con la visión de hacerlos “inteligentes”, han tenido un importante crecimiento en los últimos años y con el paso del tiempo se han diversificado ciertas definiciones que en determinado momento resultan confusas de entender, pero con el desarrollo de nuevas tecnologías, se han llevado a un cierto consenso. Esta terminología abarca un gran número de conceptos que se utilizan actualmente para referirse a viviendas y edificios, donde se han implementado sistemas Domóticos e Inmóticos respectivamente, tanto en español como en varios de los idiomas donde se ha desarrollado esta tecnología, tales como la casa inteligente (Smart House), automatización de viviendas (Home Automation), Domótica (Domotique), edificios inteligentes (Intelligent Buildings), Inmótica, gestión técnica de la vivienda y de los edificios, etc. Todas estas definiciones se refieren muchas veces a un mismo concepto. En los sistemas Domóticos e Inmóticos existe una característica fundamental; la comunicación entre ellos, aunque en determinado momento solo actúen los dispositivos hacia los cuales se dirigen las señales.

Un recinto Domótico es aquel que tiene una infraestructura de equipos y cableado necesarios para brindar servicios avanzados, optimizando la estancia dentro del recinto, permitiendo una mejor calidad de vida a través de la tecnología. La definición de recinto Inmótico se refiere a la gestión técnica orientada a los grandes edificios como hoteles, aeropuertos, bancos, museos, comercios etc. Se diferencia con la Domótica porque abarca edificaciones mucho más grandes, con distintos fines específicos y se enfoca a la calidad de vida y del trabajo. Los edificios “inteligentes” o con tecnología Inmótica presentan unas características que hacen posible llamarle así, mediante actividades como simplificar tareas, optimizar su funcionamiento e interactuar con el usuario y el medio ambiente. 11

El ambiente inteligente se entiende como un entorno en donde los usuarios interactúan con el sistema, mediante diversos dispositivos integrados y enlazados entre sí, para la realización de labores específicas. A partir de un análisis de los resultados emanados del uso de esta tecnología se logran establecer algunas características propias de una vivienda o edificio inteligente, entre ellas se pueden citar las siguientes: 1. Control remoto desde fuera del edificio.- A través de la comunicación con los distintos equipos se reduce la necesidad de moverse dentro del edifico, este hecho es importante en el caso de personas de la tercera edad o discapacitadas. 2. Control remoto desde fuera del edificio.- Implica la posibilidad de realizar algunas tareas desde fuera del edificio , por ejemplo la posibilidad de que el usuario pueda activar o desactivar la iluminación desde el exterior y como consecuencia aprovechar mejor su tiempo. 3. Programabilidad.- Se trata de manejar y cambiar horarios que influyan sobre los dispositivos instalados, ya sea que se realicen operaciones con sólo tocar un botón o en función de otras condiciones del entorno (hora, temperatura interior o exterior, etc.). 4. Acceso a servicios externos.- Servicios de acceso a Internet, telecompra, etc., que son útiles porque producen un ahorro de tiempo.

De una manera general, un sistema domótico dispondrá de una red de comunicación que permite la interconexión de una serie de equipos a fin de obtener información sobre el entorno y, basándose en ésta, realizar unas determinadas acciones sobre dicho entorno.

Las características de un sistema domótico representan también ventajas y soluciones a la falta de tiempo, confort e información que el usuario pueda requerir, considerando también que los problemas a solucionarse varían según su entorno social, actividades, presupuesto, etc.

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1.3 APLICACIONES El uso de las TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) en un edificio genera una amplia gama de aplicaciones y tendencias en áreas tales como: a) Seguridad.- La seguridad que nos proporciona es más amplia que la que nos puede proporcionar cualquier otro sistema, pues integra tres campos de la seguridad que normalmente están controlados por sistemas distintos: •

Seguridad de los bienes: Gestión del control de acceso y simulación de presencia, además de alarmas ante intrusiones.

•

Seguridad de las personas: Especialmente para las personas mayores y enfermos; por ejemplo para solicitar los servicios de ambulancias, policía, etc.

•

Incidentes y averías: Se pueden detectar los incendios y las fugas de gas y agua.

b) Gestión de la Energía.- Permite optimizar el rendimiento y el gasto energético, por ejemplo la climatización, consumo eléctrico, iluminación, etc. c) Comunicaciones.- Las tecnologías deben permitir la comunicación hacia el exterior y desde el exterior para avisar de los acontecimientos que sucedan en la vivienda y poder controlar las funciones en nuestra ausencia. d) Operación y mantenimiento de las instalaciones.- Las instalaciones están bajo un continuo cuidado dando alertas de posibles dispositivos dañados para su posterior reemplazo. Como por ejemplo se pueden detectar averías en los accesos, en los ascensores, etc.

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1.4 Componentes Para entender la domótica es necesario conocer los distintos elementos que se necesitan para convertir un entorno común en un entorno automatizado. Existen componentes que son comunes en cualquier sistema domótico, entre los más usados tenemos: a) Sensores.- Son los sentidos del sistema domótico que detectan cambios ambientales o inducidos artificialmente y los traspasan en forma de datos para que sea analizado por el CPU, se tome una decisión y se envíe la orden a los controladores o actuadores. Pueden ser de presión, ópticos, acústicos, pueden ser sencillos enviando una señal tipo “1” ó “0” ó complejos enviando flujos de información como imágenes y sonido en tiempo real.

b) Medios de Transmisión.- Son las rutas por donde viajan las instrucciones codificadas entre el CPU y los dispositivos periféricos, dependiendo de la clase de ruta es la velocidad a la que viajaran los datos y pueden ser fibra óptica, red eléctrica, línea telefónica, por el aire, etc c) Controladores.- Son los intermediarios entre el Usuario, CPU y los dispositivos periféricos; es decir, cuando el usuario manda una orden, aquella la recibe el CPU y lo envía por el ómnibus hacia un controlador, éste revisa la instrucción codificada y activa el dispositivo requerido.

d) Elementos Externos.- Son dispositivos periféricos externos al sistema domótico primitivo, por ejemplo software externo a los estandarizados en el computador central. e) Actuadores.- Son los elementos de potencia o control del sistema domótico que son capaces de accionar sistemas electromecánicos. Pueden ser simples interruptores, relés, o controladores más complejos para enviar una potencia determinada dependiendo de la señal recibida. f) CPU.- Es el sistema de control que es el encargado de tomar las decisiones correctas en todo momento. Normalmente se tratará de un ordenador que siempre estará encendido, aunque también puede haber sistemas no centralizados que tomen decisiones independientes.

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Capítulo II Protocolos de comunicación

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2.1 Protocolo de comunicación. El protocolo de comunicaciones se puede entender como el idioma que utilizan los diferentes elementos de control del sistema para entenderse unos con otros, y que puedan intercambiar su información de una manera comprensible. Cada empresa elige si estandariza sus procesos y medios de comunicación o si inventa su propio protocolo, haciendo la comunicación entre controladores y la CPU en forma exclusiva. Dentro de los protocolos existentes se puede realizar una clasificación atendiendo a su estandarización, así:

2.1.1 Protocolos estándar Un protocolo estándar es aquel que ha sido reconocido por uno o varios organismos internacionales de normalización como IEEE, CENELEC, ETSIT etc. y que, por lo tanto, está siendo utilizado por muchas empresas en sus productos y estas fabrican productos que son compatibles entre sí, como son: •

X-10.- Es un estándar de comunicación para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar a través de la red eléctrica (220V o 110V). Las señales de control se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF, que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (60 Hz). Con la presencia de un pulso en un semiciclo se representa un “1” lógico y a la inversa se representa un “0” lógico, y a su vez, cada comando se transmite 2 veces con toda la información transmitida para evitar errores. Este protocolo tiene como ventaja su fácil instalación pero ya no es muy utilizado porque es susceptible a interferencias electromagnéticas.

•

EIB BUS.- Es la estandarización europea, aprovecha también el sistema eléctrico permitiendo las mismas funciones que el protocolo X-10 pero para edificios.

•

Konnex.- Es una estandarización que permite el intercambio de datos en el bus, sacando del plano la instalación de un punto de control central. Puede adaptarse cualquier tipo de medio, ya sea eléctrica, infrarrojo, inalámbrico, etc.

•

LonWorks.- Es un estándar abierto que también es compatible con cualquier sistema de transmisión de datos (cable coaxial, fibra óptica, etc.). Fue creado con criterio industrial, en donde se enfoca al monitoreo y control.

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2.1.2 Protocolos propietarios Son aquellos desarrollados por una empresa y son utilizados con la limitante de que los elementos del sistema domótico deben ser del mismo fabricante del protocolo propietario. Los protocolos propietarios poseen ventaja frente a los estándar en cuanto a la economía y costo de los equipos pero resulta un riesgo emplear un solo tipo de tecnología, pues si la empresa desaparece entonces no se puede seguir obteniendo soporte técnico ni posibilidades para ampliaciones futuras y existe una dependencia a una marca en particular.

2.2 Puerto serie

Este periférico está presente en casi cualquier microcontrolador, normalmente en forma de UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) o USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter), dependiendo de si permiten o no el modo sincrónico de comunicación. El destino común de este periférico es la comunicación con otro microcontrolador o con una PC, y en la mayoría de los casos hay que agregar circuitos externos para completar la interfaz de comunicación. La forma más común de completar el puerto serie es para comunicarlo con una PC, mediante la interfaz EIA-232 (más conocida como RS-232), es por ello que muchas personas se refieren a la UART o USART como puerto serie RS-232, pero esto constituye un error, puesto que este periférico se puede utilizar para interconectar dispositivos mediante otros estándares de comunicación.

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Capítulo III Lenguajes de programación

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3.1 LabVIEW

LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de programación visual gráfico. Recomendado para sistemas hardware y software de pruebas, control y diseño, simulado o real y embebido, pues acelera la productividad. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico. Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre máquinas MAC, salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. La última versión es la 2012, con la increible demostración de poderse usar simultáneamente para el diseño del firmware de un instrumento RF de última generación, a la programación de alto nivel del mismo instrumento, todo ello con código abierto. Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, y su origen provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha expandido ampliamente no sólo al control de todo tipo de electrónica (Instrumentación electrónica) sino también a su programación embebida, comunicaciones, matemáticas, etc. Un lema tradicional de LabVIEW es: "La potencia está en el Software", que con la aparición de los sistemas multinúcleo se ha hecho aún más potente. Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no sólo en ámbitos de Pruebas, Control y Diseño) y el permitir la entrada a la informática a profesionales de cualquier otro campo. LabVIEW consigue combinarse con todo tipo de software y hardware, tanto del propio fabricante -tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y otro Hardwarecomo de otros fabricantes.

3.1.1 ¿Qué es LabVIEW?

National Instruments señala que: “LabVIEW es un revolucionario entorno de desarrollo gráfico con funciones integradas para realizar adquisición de datos, control de instrumentos, análisis de medida y presentaciones de datos. LabVIEW le da la flexibilidad de un potente ambiente de programación, pero mucho más sencillo que los entornos tradicionales”.

Esta definición es bastante clara, el software LabVIEW tiene funciones específicas para acelerar el desarrollo de aplicaciones de medida, control y automatización, nos proporciona herramientas poderosas para que el usuario pueda crear aplicaciones sin líneas de código (lenguaje G) y nos permite colocar objetos ya construidos para lograr crear interfaces de usuario rápidamente. Después es uno mismo el que específica las funciones del sistema construyendo diagramas de bloques.

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No podemos dejar de mencionar que LabVIEW se puede conectar con todo tipo de hardware incluyendo instrumentos de escritorio, tarjetas insertables, controladores de movimiento y controladores lógicos programables (PLCs).

Otra de las razones que explican la importancia y le dan un punto a favor a este software es que como las necesidades de las aplicaciones van cambiando con el tiempo, los sistemas definidos y creados por el usuario de LabVIEW tienen la movilidad y la flexibilidad necesaria para adecuarse sin la necesidad de incorporar equipos nuevos.

Por lo descrito anteriormente, un sistema basado en LabVIEW, simplifica el desarrollo de sistemas y tiene la habilidad de reutilizar su código, tiene acceso a sistemas de instrumentación completos con un costo mucho más bajo que un único instrumento comercial.

Hoy en día, científicos, ingenieros, técnicos y estudiantes utilizan LabVIEW para desarrollar soluciones que respondan a sus interrogantes más exigentes, es por ello que damos fe que su principal característica es la facilidad de uso que posee. También resulta válido para personas con pocos conocimientos en programación, ya que pueden realizar programas relativamente complejos, imposibles para ellos y a veces hasta para uno mismo con los lenguajes tradicionales.

LabVIEW posee facilidad de manejo para las siguientes interfaces de comunicación: • • • • • • • •

Puerto serie Puerto Paralelo GPIB USB PXI VXI TCP/IP UDP, Data Socket , IrDA, Bluetooth, OPC.

LabVIEW posee la capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones: • •

DLL (librerías de funciones), .NET, ActiveX, MultiSim, Matlab/Simulink, AutoCAD, SolidWorks, etc. Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales.

•

Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos.

•

Adquisición y tratamiento de imágenes. 20

•

Control de movimiento (combinado incluso con todo lo anterior).

•

Tiempo Real estrictamente hablando.

•

Programación de FPGAs para control o validación.

•

Sincronización entre dispositivos.

3.1.2 Hardware de Adquisición de Datos (DAQ)

National Instruments sostiene que: “La adquisición de datos es el proceso de obtener o generar información de manera automatizada desde recursos de medidas analógicas y digitales como sensores y dispositivos bajo prueba. Utiliza una combinación de hardware y software basados en PC para brindar un sistema de medida flexible y definido por el usuario.”

Es por lo anterior que los dispositivos DAQ son instrumentos, ideales para una gran variedad de aplicaciones, desde registros de datos simples hasta sistemas integrados, ya que han sido diseñados con el propósito general de medir señales de voltaje.

La figura 3.1 muestra el diagrama general de la adquisición de datos basada en PC.

Figura 4.1

Diagrama adquisición de datos basada en PC.

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3.2 Proteus Profesional 7 Proteus es un software para la simulación de microprocesadores y microcontroladores, captura de esquemáticos y diseño de circuitos impresos (PCB). Es desarrollado por Labcenter Electronics.

3.2.1 ISIS El Programa ISIS, Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente) permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy variados, desde simples resistencias, hasta alguno que otro microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y muchos otros componentes con prestaciones diferentes. Los diseños realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el módulo VSM, asociado directamente con ISIS.

3.2.2 ARES ARES, o Advanced Routing and Editing Software (Software de Edición y Ruteo Avanzado); es la herramienta de enrutado, ubicación y edición de componentes, se utiliza para la fabricación de placas de circuito impreso, permitiendo editar generalmente, las capas superficial (Top Copper), y de soldadura (Bottom Copper).

3.2.3 El módulo VSM Una de las prestaciones de Proteus, integrada con ISIS, es VSM, el Virtual System Modeling (Sistema Virtual de Modelado), una extensión integrada con ISIS, con la cual se puede simular, en tiempo real, con posibilidad de más rapidez; todas las características de varias familias de microcontroladores, introduciendo nosotros mismos el programa que controlará el microcontrolador y cada una de sus salidas, y a la vez, simulando las tareas que queramos que lleve a cabo con el programa. Se pueden simular circuitos con microcontroladores conectados a distintos dispositivos, como motores, lcd´s, teclados en matriz, etc. Incluye, entre otras, las familias de PIC's PIC10, PIC12, PIC16, PIC18, PIC24 y dsPIC33. ISIS es el corazón del entorno integrado PROTEUS. Combina un entorno de diseño de una potencia excepcional con una enorme capacidad de controlar la apariencia final de los dibujos.

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Procedimiento y descripción de las actividades realizadas.

Desarrollo del sistema Entorno de programación para la interfaz con el usuario se hizo en LabVIEW 2009 donde se mostrara el panel de control y monitoreo, desde aquí se enviarán las instrucciones de control para el microcontrolador vía puerto serial, para los elementos conectados a la red eléctrica dentro del departamento. LabVIEW cuenta con la herramienta VI server con la cual te permite acceder a un programa de forma remota a través de la publicación web del programa o instrumento virtual creado (.vi) mostrando desde una página web el panel de control y acceder desde cualquier computadora con acceso a internet lo cual nos será muy útil para el control remoto del sistema. El microcontrolador se programara en lenguaje pic basic con la versión 4.0.0.0 de MicroCode Studio, se le cargara un programa el cual interpretara las instrucciones que recibirá desde la PC vía serial y ejecute el control ON /OFF sobre las etapas de potencia de cada elemento conectado a la red eléctrica de la oficina.

Diagrama del sistema Domótico

PC

RS232

•Labview •Comunicación RS232 •VISA

Tarjeta de Adquisición de Datos •Microcontrolador •Comunicación RS232

I/O

Etapa Potencia •Relevadores •Opto acopladores •Triac`s

FIG.4.1

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Desarrollo de la aplicación en LabVIEW LabVIEW cuenta con dos áreas de trabajo el panel frontal y el diagrama de bloques A continuación se detalla la función de cada ventana o área de trabajo.

Panel Frontal

El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos para interactuar con el usuario cuando el programa se está ejecutando. Los usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo real. Esta interfaz recoge las entradas procedentes del usuario y representa las salidas proporcionadas por el programa. Un panel frontal está formado por una serie de botones, pulsadores, potenciómetros, gráficos, etc. Cada uno de ellos puede estar definido como un control o un indicador , los primeros sirven para introducir parámetros al VI, mientras que los indicadores se emplean para mostrar los resultados producidos, ya sean datos adquiridos o resultados de alguna operación. El panel frontal es la interfaz del usuario con el VI. El panel frontal se construye con controles e indicadores, que son las entradas y salidas que interactúan con las terminales del VI, respectivamente. Los controles son botones, botones de empuje, marcadores y otros componentes de entradas. Los indicadores son las gráficas, luces y otros dispositivos. Los controles simulan instrumentos de entradas de equipos y suministra datos al diagrama de bloques del VI. Los indicadores simulan salidas de instrumentos y suministra datos que el diagrama de bloques adquiere o genera.

Fig. 5.1 vista del Panel Frontal 24

Diagrama de bloques

El diagrama de bloques constituye el código fuente del V, en el diagrama de bloques es donde se realiza la implementación del programa del VI para controlar o realizar cualquier procesado de las entradas y salidas que se crearon en el panel frontal. El diagrama de bloques incluye funciones y estructuras integradas en las librerías que incorpora LabVIEW. En el lenguaje G las funciones y las estructuras son nodos elementales. Son análogas a los operadores o librerías de funciones de los lenguajes convencionales. Los controles e indicadores que se colocaron previamente en el Panel Frontal, se materializan en el diagrama de bloques mediante los terminales. El diagrama de bloques contiene el código fuente grafico, los objetos del panel frontal aparecen como terminales en el diagrama de bloques. Adicionalmente, el diagrama de bloques contiene funciones y estructuras incorporadas en las bibliotecas de LabVIEW VI. Los cables conectan cada uno de los nodos en el diagrama de bloques, incluyendo controles e indicadores de terminal, funciones y estructuras.

Fig.5.2 vista del Diagrama de Bloques

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En el diagrama de bloques se utilizaron dos estructuras de programación While loop y Event structure para poder enviar vía serial con el VISA write un dato a la vez con salto de línea.

5.3 Vista de las estructuras en la paleta de funciones

5.4 Localización de protocolos de comunicación en la paleta de funciones

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Resultados, planos, gráficas, prototipos y programas. Diagrama de conexión DAQ

Puerto Serial Virtual

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Panel Frontal

Diagrama de Bloques

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Visualización y descripción del sistema en ejecución virtualmente.

En la fig.6 a la izquierda se muestran todos los botones apagados en el panel frontal de LabVIEW y a la derecha se muestra en Proteus la simulación del microcontroador programado recibiendo datos por el puerto serial.

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Aquí se activa el botón LAMPARA 1 con el cual enciende el LED conectado al puerto B.0 del microcontrolador.

Se activan todos los botones en labVIEW y se visualiza en Proteus todos los LED`s conectados al puerto B, estas señales pueden ser utlizadas para activar optoacopladores o relevadores según el diseño de la estapa de potencia.

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Conclusiones y recomendaciones Se logró establecer la comunicación serial entre la PC y el micro controlador virtualmente el cual recibe las instrucciones para el control ON/OFF de cada uno de los pines del puerto B. El sistema está probado virtualmente implementarse físicamente.

funciona muy bien y

está listo para

Recomendaciones El proyecto puede mejorar incluyendo sensores y videocámaras para el monitoreo y control de todo el edificio haciéndolo un edificio inteligente, seguro y además con su implementación se puede ahorrar energía eléctrica.

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Anexos.

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'**************************************************************** '* Name : DOMOTICA APLICADA AL DEPARTAMENTO DE TICs * '* Author : ROBERTO MORGA MENDEZ 086Q0101 * '* ING. ELECTRONICA * '* INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COSAMALOPAN * '* Notice : Copyright (c) 2012 [select VIEW...EDITOR OPTIONS] * '* : All Rights Reserved * '* Date : 26/07/2012 * '* Version : 1.0 * '* Notes : * '* : * '**************************************************************** DEFINE osc 4 INCLUDE "modedefs.bas" DEFINE SER2_BITS 8 'comunicacion ser2 PAUSE 50 datos VAR BYTE 'PONER EL PUERTO B COMO SALIDA trisb=0 'DECLARAR COMO VARIABLE CADA PIN DEL PORT B led1 VAR portb.0 led2 VAR portb.1 led3 VAR portb.2 led4 VAR portb.3 led5 VAR portb.4 led6 VAR portb.5 led7 VAR portb.6 'LIMPIAR EL PUERTO B PORTB=0 recibir: SERIN2 portc.7,84,[datos] 'RECIBIR DATOS RS232 A 9600BD POR EL PORTC.7 IF datos="1" THEN ctrlON1 'COMPARAR SI EL DATO QUE RECIBE IF datos="2" THEN ctrlOFF1 'ES IGUAL A LA SENTECIA Y ENVIARLO A CADA IF datos="C" THEN ctrlON2 'SUBRUTINA DE CONTROL IF datos="D" THEN ctrlOFF2 IF datos="E" THEN ctrlON3 IF datos="F" THEN ctrlOFF3 IF datos="G" THEN ctrlON4 IF datos="H" THEN ctrlOFF4 IF datos="I" THEN ctrlON5 IF datos="J" THEN ctrlOFF5 IF datos="K" THEN ctrlON6 IF datos="L" THEN ctrlOFF6 IF datos="M" THEN ctrlON7 IF datos="N" THEN ctrlOFF7 GOTO recibir ctrlON1:

HIGH led1 GOTO recibir ctrlOFF1: LOW led1 GOTO recibir

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'REGRESA A RECIBIR UN NUEVO DATO 'SUBRUTINAS DE CONTROL ON / OFF 'ACTIVA LED DEL PUERTO B.0 'APAGA LED DEL

PUERTO B.0

ctrlON2: HIGH led2 GOTO recibir ctrlOFF2: LOW led2 GOTO recibir ctrlON3: HIGH led3 GOTO recibir

ctrlOFF3: LOW led3 GOTO recibir ctrlON4: HIGH led4 GOTO recibir ctrlOFF4: LOW led4 GOTO recibir ctrlON5: HIGH led5 GOTO recibir ctrlOFF5: LOW led5 GOTO recibir ctrlON6: HIGH led6 GOTO recibir ctrlOFF6: LOW led6 GOTO recibir ctrlON7: HIGH led7 GOTO recibir ctrlOFF7: LOW led7 GOTO recibir END

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Domotica CFE.vi

cafetera

VISA resource name VISA resource name specifies the resource to be opened. The VISA resource name control also specifies the session and class. stop bits (10: 1 bit) stop bits specifies the number of stop bits used to indicate the end of a frame. parity (0:none) parity specifies the parity used for every frame to be transmitted or received. data bits (8) data bits is the number of bits in the incoming data. baud rate (9600) baud rate is the rate of transmission. stop LAMPARA 2 microondas LAMPARA 1 LAMPARA 4 LAMPARA 3 CLIMA 1 CLIMA 2

VISA Configure Serial Port (Serial Instr).vi H:\Archivos de programa\National Instruments\LabVIEW 2009\vi.lib\Instr\_visa.llb\VISA Configure Serial Port (Serial Instr).vi VISA Configure Serial Port H:\Archivos de programa\National Instruments\LabVIEW 2009\vi.lib\Instr\_visa.llb\VISA Configure Serial Port Simple Error Handler.vi

H:\Archivos de programa\National Instruments\LabVIEW 2009\vi.lib\Utility\error.llb\Simple Error Handler.vi "Domotica CFE.vi History" Current Revision: 11

Position in Hierarchy

C5 1u

C1

X1 CRYSTAL

C2 22p

C6

U1

22p 13 14 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS/C2OUT RE0/AN5/RD RE1/AN6/WR RE2/AN7/CS MCLR/Vpp/THV

RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7

PIC16F877A

33 34 35 36 37 38 39 40 15 16 17 18 23 24 25 26 19 20 21 22 27 28 29 30

C3 1u 1u

6 2 8 7 13 14

5

4

C2-

C2+

U2

VSVS+ R2IN T2OUT R1IN T1OUT

R2OUT T2IN R1OUT T1IN

C1-

C1+

3

1

9 10 12 11

P1 1 6 2 7 3 8 4 9

DCD DSR RXD RTS TXD CTS DTR RI

ERROR

C4 1u

MAX232

COMPIM

Referencias Bibliográficas.

Jeffrey Travis, Jim Kring: LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun, 3rd Edition, July 27, 2006, Prentice Hall. Part of the National Instruments Virtual Instrumentation Series. ISBN 0-13-185672-3

Entorno Gráfico de Programación (LabVIEW 8.2) Autores: J. R. Lajara- J. Pelegrí . Ed. Marcombo. LabVIEW User Manual. National Instruments. PicBasic Pro User Manual.

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