Desarrollo de Sistemas de Adquisición de Datos y Control de Tiempo real con Tecnologías Estándar

Hoy en día, más y más compañías en la industria de la manufactura usan computadoras personales en sus plantas y laboratorios para probar sus productos, tomar mediciones y automatizar procesos. Al crear sistemas basados en una PC, los usuarios están aprovechando las ventajas de las tecnologías de la computación mas recientes como tarjetas de adquisición de datos (DAQ) insertables, almacenamiento de datos a disco duro, ActiveX e Internet. A medida que ingenieros y científicos adoptan la computadora para resolver un mayor número de aplicaciones, estas se han vuelto más exigentes; tal es el caso de los sistemas en tiempo real. Si bien es cierto que un sistema de adquisición de datos y control en tiempo real no es fácil de lograr con una computadora personal, lo ideal sería contar con las mismas ventajas que ofrece una PC (interfaz gráfica, sistemas abiertos, conectividad, bajo costo) y la habilidad de crear aplicaciones lo suficientemente confiables para desempañar el control de un sistema crítico.

Control de Tiempo Real

"Tiempo Real" es uno de los términos mas comúnmente usados en la industria, pero su definición es ambigua. La mayoría de los ingenieros están de acuerdo en que Tiempo Real significa "con retrasos aceptables". El término Tiempo Real duro comúnmente se utiliza para definir a un sistema que debe ejecutarse sin falla y cumplir con los requerimientos de tiempo real en todo momento. El error más común es pensar que Tiempo Real significa en realidad, rápido; cuando de hecho, muchas aplicaciones de adquisición de datos y control tienen ciclos muy lentos. Los controladores de temperatura, por ejemplo, comúnmente muestrean y controlan la temperatura un par de veces por segundo. Así que para que el controlador de temperatura sea estable, debe ejecutar los lazos de control en el orden de un par por segundo. Es el grado de inseguridad con cada tiempo de ciclo del lazo de control el que define los requerimientos de Tiempo Real de un sistema.

Retos al crear un sistema de Tiempo Real

La tecnología Windows para desarrollar sistemas de Tiempo Real aún representa retos. En sistemas operativos de Tiempo Real, las interrupciones y eventos son jerarquizados y los eventos con la mayor prioridad se ejecutan antes que los eventos de prioridad menor. En Windows NT/98/95 los drivers o manejadores de dispositivos responden a interrupciones; aunque la tecnología multihilo ha incrementado la confiabilidad y manejo de interrupciones, aún hay situaciones cuando el driver no tiene prioridad sobre otros eventos menos críticos. Puesto que Windows no puede garantizar que va a responder a un evento siempre dentro de un mismo tiempo, a esto se le llama determinístico o no determinístico.

Para resolver la respuesta no determinística de Windows, muchos lazos de control se desarrollan en hardware especializado. Hoy en día existen controladores para diferentes plataformas como VME, PCI o CompacPCI. Algunos controladores son fijos o tienen poca flexibilidad de programación, otros usan sistemas cerrados y patentados. Aprender nuevos sistemas operativos, software propietario y hardware especializado toma tiempo y muchas veces es difícil la integración a sistemas que no son de Tiempo Real.

Desarrollo de sistemas de tiempo real con tecnologías estándar

National Instruments, el líder en productos para medición y automatización basadas en PC, ahora extiende su línea de hardware de adquisición de datos y software LabVIEW para simplificar el desarrollo de sistemas de Tiempo Real. Con LabVIEW RT y la Serie de hardware RT, usuarios pueden desarrollar aplicaciones de Tiempo Real usando LabVIEW para programar, computadoras con tecnología estándar como Microsoft Windows y hardware de alto rendimiento para adquisición de datos.

Para crear fácilmente aplicaciones de adquisición de datos y control en Tiempo Real, los usuarios desarrollan su aplicación usando el software LabVIEW RT y, posteriormente, bajan el código para que se ejecute en el procesador de la tarjeta inteligente de adquisición de datos de la Serie RT. De esta manera, los usuarios pueden confiar en que el procesador independiente se enfocará en ejecutar el Tiempo Real duro mientras que la PC con Windows maneja la interfaz de usuario, el almacenamiento de datos y cualquier otra funcionalidad que no sea crítica.

El código de LabVIEW RT se ejecuta en la tarjeta inteligente de la Serie RT, esto asegura que las aplicaciones con lazos de control se seguirán ejecutando aún si la PC se cuelga (PC crash). Los usuarios ya familiarizados con LabVIEW y nuestros productos DAQ, ahora pueden aprovechar su experiencia para crear aplicaciones de Tiempo Real sin un conocimiento profundo en técnicas de Tiempo Real.

LabVIEW RT es la herramienta para el fácil desarrollo de aplicaciones de Tiempo Real que en conjunto con las tarjetas de la Serie RT ofrecen la mejor opción para lograr un sistema integrado, flexible y confiable.

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