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PROGRAMAS DE FORMACIÓN REGULAR

PROGRAMACIÓN APLICADA II V CICLO Características de los Procesos

Guía de Laboratorio Nº01

2014-I

Programación Aplicada II

Características y Configuración de una Tarjeta DAQ Objetivos Configurar una Tarjeta DAQ por medio del software, para realizar su conexión con la PC. Introducción teórica 1. Hardware DAQ Un sistema de adquisición de datos (DAQ) usa un dispositivo de adquisición de datos para pasar una señal eléctrica acondicionada a un ordenador para el análisis software y registro de datos. Esta sección explica el hardware utilizado en un sistema de adquisición de datos y cómo configurar los dispositivos. Un sistema DAQ típico tiene tres tipos básicos de hardware: un bloque de terminales, un cable y un dispositivo DAQ, como en la figura 1.

Figura 1 La mayoría de los dispositivos DAQ tienen cuatro elementos estándares: entrada analógica, salida analógica, E/S digital y contadores. Puede transferir la señal que mide con el dispositivo DAQ al ordenador a través de distintas estructuras de bus. Por ejemplo, puede utilizar un dispositivo DAQ que se conecte al bus PCI o PCI Express de un ordenador, Si no dispone de un dispositivo DAQ, puede simular uno en Measurement & Automation Explorer (MAX) para completar la prueba de su software. 2. Uso del software DAQ Los dispositivos de adquisición de datos de National Instruments disponen de un controlador que comunica el dispositivo y el software de aplicación. Existen dos ASM

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Programación Aplicada II controladores para elegir: NI-DAQmx y Traditional NI-DAQ. Puede usar LabVIEW para comunicarse con estos controladores. Además, puede utilizar MAX para configurar sus dispositivos de adquisición de datos. Antes de usar un dispositivo de adquisición de datos, debe confirmar que el software puede comunicarse con el dispositivo configurando los dispositivos.

Windows Puede comprobar la configuración de Windows accediendo al Administrador de dispositivos. Puede ver Data Acquisition Devices, que muestra todos los dispositivos DAQ instalados en el ordenador. Haga doble clic en un dispositivo DAQ para ver un cuadro de diálogo con páginas por pestañas. La pestaña General muestra información general sobre el dispositivo. La pestaña Driver especifica la versión y la ubicación del controlador para el dispositivo DAQ. La pestaña Details muestra información adicional sobre la configuración del hardware. La pestaña Resources especifica los recursos del sistema para el dispositivo, como los niveles de interrupción, DMA y dirección base para dispositivos configurables por software. Measurement & Automation Explorer MAX establece todos los parámetros de configuración de dispositivos y canales. Tras instalar un dispositivo DAQ en el ordenador, debe ejecutar esta utilidad de configuración. MAX lee la información que registra el Administrador de dispositivos en el registro de Windows y asigna un número de dispositivo lógico a cada dispositivo DAQ. Use el número de dispositivo para hacer referencia al dispositivo de LabVIEW. Acceda a MAX haciendo doble clic en el icono del escritorio o seleccionando Tools» Measurement & Automation Explorer en LabVIEW. La siguiente ventana es la ventana principal de MAX. MAX también constituye la herramienta para la configuración de equipos SCXI y SCC.

Figura 2: Ventana Principal de MAX Escalas Puede configurar escalas personalizadas para sus medidas. Esto resulta muy útil al trabajar con sensores. Permite introducir un valor escalado en su aplicación sin tener que trabajar directamente con los valores en bruto. 3. Control de instrumentos ASM

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Cuando usa un ordenador para automatizar un sistema de prueba, no se limita al tipo de instrumento que puede controlar. Puede mezclar y combinar instrumentos de varias categorías. Las categorías más comunes de interfaces de instrumentos son GPIB, serie e instrumentos modulares. 4. GPIB GPIB es una interfaz digital de comunicación paralela de 8 bits con velocidades de transferencia de datos de 1 Mbyte/s o más, utilizando un protocolo de enlace de tres cables. El bus admite un controlador de sistema, normalmente un ordenador, y hasta 14 instrumentos adicionales. El protocolo GPIB categoriza dispositivos como controladores, transmisores u oyentes para determinar qué dispositivo tiene un control activo del bus. Cada dispositivo tiene una dirección primaria GPIB única entre 0 y 30. Terminación de transferencia de datos La terminación informa a los oyentes de que se han transferido todos los datos. Puede terminar una transferencia de datos GPIB de estos modos: • El bus GPIB incluye una línea de hardware End Or Identify (EOI) que puede activarse con el último byte de datos. Éste es el método preferido. • Colocar un carácter específico end-of-string (EOS) al final de la cadena de caracteres de datos. Algunos instrumentos usan este método en lugar de la activación de la línea EOI o además de ella.

Velocidad de transferencia de datos Para conseguir la mayor velocidad de transferencia de datos para la que se diseñó el bus GPIB, debe limitar el número de dispositivos del bus y la distancia física entre dispositivos. Puede obtener velocidades de datos más rápidas con dispositivos y controladores HS488. HS488 es una extensión de GPIB que admiten la mayoría de los controladores de NI.

5. Comunicación por puertos serie La comunicación serie transmite datos entre un ordenador y un dispositivo periférico, como un instrumento programable u otro ordenador. La comunicación serie utiliza un transmisor para enviar datos bit por bit por una sola línea de comunicación a un receptor. Use este método cuando las velocidades de transferencia de datos sean bajas o tenga que transferir datos a larga distancia.

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Figura 3: Ejemplo de Instrumento serie Debe especificar cuatro parámetros para la comunicación serie: la velocidad en baudios de la transmisión, el número de bits de datos que codifican un carácter, el sentido del bit de paridad opcional y el número de bits de parada. Una trama de caracteres empaqueta cada carácter transmitido como un único bit de inicio seguido de los bits de datos. La velocidad en baudios mide la rapidez de movimiento de los datos entre instrumentos que usan la comunicación serie. Los bits de datos se transmiten al revés y hacia atrás, lo que significa que se usa la lógica invertida y el orden de transmisión es del bit menos significativo (LSB) al bit más significativo (MSB). Para interpretar los bits de datos en una trama de caracteres, debe leer de derecha a izquierda y leer1 para tensión negativa y 0 para tensión positiva. Un bit de paridad opcional sigue a los bits de datos en la trama de caracteres. El bit de paridad, si se encuentra, también sigue lógica invertida. Este bit se incluye como un medio para comprobar errores.

Figura 4: Trama de caracteres para la letra “m” RS-232 usa sólo dos estados de tensión, llamados MARK y SPACE. En ese esquema de codificación de dos estados, la velocidad en baudios es idéntica al número máximo de bits de información, incluyendo los bits de control, que se transmiten por segundo. MARK es una tensión negativa y SPACE una positiva. La ilustración anterior muestra el aspecto de la señal idealizada en un osciloscopio. Ésta es la tabla de verdad para RS232:

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Programación Aplicada II Señal > +3 V = 0 Señal < –3 V = 1 El nivel de señal de salida normalmente oscila entre +12 V y –12 V. La zona muerta entre +3 V y –3 V está diseñada para absorber el ruido de línea. Un bit de inicio señala el principio de cada trama de caracteres. Es una transición de tensión negativa (MARK) a positiva (SPACE). Su duración en segundos es la inversa de la velocidad en baudios. Si el instrumento está transmitiendo a 9.600 baudios, la duración del bit de inicio y cada bit siguiente será de unos 0,104 ms. Toda la trama de caracteres de once bits se transmitiría en aproximadamente 1,146 ms. La interpretación de los bits de datos para la transmisión produce 1101101 (binario) o 6D (hexadecimal). Una tabla de conversión ASCII muestra que se trata de la letra m. Velocidad de transferencia de datos Puede calcular la velocidad de transmisión máxima en caracteres por segundo para una configuración de comunicación predeterminada dividiendo la velocidad en baudios entre los bits por trama de caracteres. En el ejemplo anterior hay un total de once bits por trama de caracteres. Si la velocidad de transmisión se configura en 9.600 baudios, conseguirá 9.600/11 = 872 caracteres por segundo. Observe que esta es la velocidad de transmisión máxima de caracteres. El hardware de un extremo u otro del enlace serie quizá no pueda alcanzar estas velocidades, por varios motivos.

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Programación Aplicada II Preparación Leer información correspondiente a las Tarjetas DAQ y tener conceptos sobre adquisición de datos.

Equipos y materiales Tarjetas DAQ (NI cDAQ-9178 - NI CompactDAQ)

Procedimiento 6. Procedimiento Conexión PC con DAQ National Instrument (NI cDAQ-9178 - NI CompactDAQ)

Figura 5. Tarjeta NI cDAQ-9178 1. Conectamos el PLC a la PC por uno de sus puertos USB. 2. Ingresamos a LabView y creamos un nuevo VI.

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3. Ahora que tenemos creado nuestro nuevo VI, lo llamaremos Proyecto1, en este podremos apreciar el Front Panel y el Block Diagram.

4. Para utilizar la DAQ invocaremos el icono DAQ assistant, de la siguiente forma: - Click derecho en Block Diagram/Express/Input/ DAQ Assistant.

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Nota: Si el icono no apareciere, se debe a que no está instalado el driver.

5. Una vez extraído el icono DAQ, lo configuraremos. Dado que nosotros deseamos enviar señales, necesitaremos por consiguiente generar estas.

6. Generamos señales digitales del tipo Line Output.

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7. Seleccionamos todos los puertos y presionamos Finish, de esta manera quedan configurados y listos para usarse.

8. Ya configuradas, aparece la siguiente ventana en la cual podemos realizar un Test de lo configurado presionando RUN.

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7. Ejercicios. Ejercicio2-1 Ha recibido un VI de un empleado que registra los segundos que tarda un avión en llegar a un aeropuerto y convierte el tiempo en una combinación de horas/minutos/segundos. Debe evaluar este VI para ver si funciona como se esperaba y poder mostrar el tiempo restante hasta que llegue el avión. 1.

Abra Seconds Breakdown.vien el directorio \ LabVIEW Core 1\Exploring a VI.

2. En el panel frontal, identifique estos elementos: ❑ Control ❑ Indicador ❑ botón Run ❑ Icono 3. Para mostrar el panel frontal y el diagrama de bloques a la vez, seleccione Window»Tile Up and Down o Window»Tile Left and Right. 4. En el diagrama de bloques, identifique estos elementos: ❑ Control ❑ Indicador ❑ Constante ❑ Etiqueta libre Para comprobar que identificó todos los elementos correctamente, consulte las figuras 2-1 y 2-2.

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Figura 2-1. Elementos del panel frontal

Figura 2-2. Elementos del diagrama de bloques 5. Pruebe el VI utilizando los valores de la tabla 2-1. ❑ Escriba el valor de entrada en el control Total Time in Seconds. ❑ Haga clic en el botón Run. ❑ Compare en cada entrada las salidas dadas con las salidas de la tabla 2-1. Si el VI funciona correctamente, deben coincidir. ASM

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Tabla 2-1. Testing Values for Seconds Breakdown.vi Entrada

Salida

0 segundos

0 horas, 0 minutos, 0 segundos

60 segundos

0 horas, 1 minuto, 0 segundos

3600 segundos

1 hora, 0 minutos, 0 segundos

3.665 segundos

1 hora, 1 minuto, 5 segundos

Ejercicio 2-2 1. Abra un VI en blanco y seleccione View»Controls Palette en la ventana del panel frontal. 2. Explore la paleta Controls. ❑ Haga clic en el botón Search. ❑ Escriba string control. ❑ Haga clic en un resultado de búsqueda y arrástrelo a la ventana del panel frontal para colocar el objeto. 3. Abra el diagrama de bloques y seleccione View»Functions Palette. 4. Explore la paleta Functions. ❑ Sitúe el VI DAQ Assistant en la categoría Favorites. – Busque el VI DAQ Assistant. – En la subpaleta Measurement I/O, haga clic con el botón derecho en el VI DAQ Assistant y seleccione Add Item to Favorites en el menú contextual. – Observe que la categoría Favorites en la paleta Functions ahora contiene el VI DAQ Assistant. 5. Practique usando la función de búsqueda global. ❑ Escriba Random en la barra de búsqueda situada en la esquina superior derecha del diagrama de bloques. ❑ Mueva el ratón sobre el primer resultado en la sección Palette, Random Number (0-1). Esto le proporciona tres opciones: Drop, lo que le pemite colocar esta función inmendiatamente en el diagrama de bloques; Find, que localiza la función en la paleta de funciones, y Help, que muestra la ayuda de esta funcion. Pruebe pulsando cada una de estas opciones. 6. Practique accediendo a funciones similares. ❑ Coloque una función Add en el diagrama de bloques. ❑ Haga clic con el botón derecho en la función Add y observe que dispone de una paleta Numeric. ASM

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Programación Aplicada II ❑ Practique colocando funciones desde la paleta Numeric en el diagrama de bloques. Ejercicio 2-1 Usando el DAQ y las referencias del ejercicio 2-1 realizar una mejora al programa.

8. Cuestionario 1. Puede utilizar el Measurement & Automation Explorer (MAX) para examinar, configurar y probar su dispositivo DAQ e instrumentos GPIB. a. Verdadero b. Falso 2. ¿Cuáles de las siguientes opciones son ventajas del control de instrumentos? a. b. c. d.

Procesos automáticos Ahorro de tiempo Una plataforma para varias tareas Limitado sólo a un tipo de instrumento

9. Referencias Bibliográficas -

ASM

LabVIEW CORE 1 2010 National Instruments CO.

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