de ser un factor decisivo para el éxi- to y es, en cierto grado, decisivo tam- bién en relación con los métodos y he- rramientas usadas. Una simulación de flujo de material presenta desafíos diferentes a los que presenta una si- mulación de un proceso. Los reque- rimientos logísticos tienen que ser enfocados de forma distinta que los requerimientos propios de los pro- cedimientos de control.
La simulación del mundo real es una ayuda para desarrollar solucio- nes robustas y fiables. En muchos casos, el proceso no está disponible para probarlo cuando se está escri- biendo el software, y es en esas si- tuaciones donde la simulación pro- porciona muy buenos servicios para minimizar el riesgo y los costes.
En la automatización, el control en lazo abierto o cerrado es una de las principales prioridades. ¿Pueden ser los resultados de la simulación usados inmediatamente y directamente? ¿Pueden resultar fiables, automatiza- dos y suficientemente robustos? ¡Todo eso es una cuestión de método!
Hablemos de Matlab/Simulink
Simulink es una herramienta utiliza- da extensamente en muchas indus- trias de alta tecnología. Nacido ba- sándose en el principio de que casi
todo puede ser descrito matemáti- camente, este producto es perfecto
para modelar procesos de control. El modelo del sistema se correspon- de con la simulación del mundo real. Cuanto más fielmente refleje la rea- lidad el modelo, mejores serán los resultados y las soluciones alcanza- bles. Pero, ¿qué soluciones?
Simulink no es sólo una herra- mienta para modelar sistemas, es también un entorno de altas presta- ciones para desarrollar algoritmos para el control de procesos. Cerrar el bucle de control constituye un en- torno familiar para los usuarios de este sistema.
Simulink ofrece un gran número de posibilidades para comprobar la calidad y robustez de la solución de- sarrollada, e implementa los mode- los, soluciones y entornos de test de forma eficiente y con rapidez, sobre todo gracias a los servicios que pro- porcionan su interfase gráfica y las herramientas. La pregunta ahora es: ¿cómo pasamos de una solución de- sarrollada en Matlab/Simulink a una solución de automatización?
Generación automática de código
El Real Time Workshop de Math-
works ofrece una solución general
para generar código automática- mente que puede ser compilado y ésta es la clave cuando se habla de transferir modelos desde Matlab / Si- mulink hacia el mundo real. Por su- puesto, una solución general no pue- de abarcar todas las demandas de un producto de automatización. Ésta es la razón por la que B&R ha desa- rrollado expansiones compatibles con el sistema, que aseguran una perfecta interacción entre Matlab/Si- mulink y Automation Studio (Auto- mation Studio es el entorno de de- sarrollo para los productos de automatización de B&R). Los usua- rios pueden concentrarse en su co- nocido entorno de desarrollo cuan-
do crean un modelo.
Cada modelo de Simulink consis- te básicamente en bloques y sus co- nexiones. Cada bloque tiene un com- portamiento preciso definido, indica cómo debe funcionar en la simulación y también provee el código fuente para la generación automática de có- digo.
Los bloques usados en Simulink que son específicos para Automation Studio controlan el comportamiento del generador de código, particular- mente en el área de conectar en el controlador las variables de proceso con el mundo real. Entre otros de- safíos, el generador de código se cen- tra en que el código generado auto- máticamente sea correctamente ensamblado, tanto en la sintaxis como en el orden cronológico. La referen- cia a todos los componentes de soft- ware requeridos (librerías) y la co- nexión entre todas las variables en este código fuente preparan la com- pilación para un sistema específico.
Automation Studio genera el códi- go ejecutable para el sistema espe- cífico basado en el código fuente que se ha generado automáticamente. Ahora, cuando se compila, ocurre una transición entre el modelo y la aplicación de automatización y es- tán disponibles sin limitaciones todos los mecanismos de control estándar tales como descargar, análisis de da- tos, etc.
Así, pues, debe olvidarse el este- reotipo de que el código generado automáticamente lleva a que el có- digo fuente no sea claro, excesiva- mente voluminoso y considerable- mente ineficiente. La expasión
Embedded Coder del Real-Time
Workshop genera un código estruc- turado que funciona eficientemente en el sistema de destino sin usar ex- cesivos recursos.
El estándar IEC61131-3
Los tipos de datos son el primer paso para una completa integración de modelos de Simulink en el controla- dor. Los modelos creados durante la generación automática de código se adaptan perfectamente con los otros procesos del sistema de automatiza- ción. Todas las posibilidades que los usuarios conocen del típico PLC tam-
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Automática e Instrumentación
SIMULACIÓN
Junio 2008 / n.º 397bién se encuentran aquí. En cuanto al diagnóstico de errores en la pro- gramación, la solución que se pro- pone va mucho más allá de la inte- racción con el usuario final. Los valores del proceso del modelo pue- den ser utilizados sin límite como entradas o salidas físicas, así como en la visualización. Finalmente, el usua- rio final se beneficia de un entorno de trabajo agradable y de capacidades de diagnóstico. Si es necesario, lo parámetros y valores del proceso pueden ser modificados usando re- cetas e instrucciones de alto nivel para facilitar el proceso de produc- ción.
Hay que romper un huevo para hacer una tortilla
Hablando de software, esto significa que cuando se desarrolla software siempre se cometen errores. Incluso la aproximación basada en el mode- lo de Matlab/Simulink no se escapa de esta afirmación. Por ese motivo, hay que tener precauciones para el análisis. La coordinación con las he- rramientas de desarrollo lo permi- ten en los dos sistemas. El entorno de trabajo de Matlab/Simulink hace de monitor de variables, al igual que la ventana de Watch en Automation Studio. Esto constituye una valiosa contribución para trabajar eficiente- mente porque el usuario no tiene que salir de su actual entorno de tra- bajo y puede concentrarse en su ta- rea principal. El código eficiente-
mente implementado siempre está disponible para ser analizado. El có- digo fuente libre y accesible en Au- tomation Studio ofrece todas las po- sibilidades, desde cambiar el código hasta usar el debugger de código fuente. Esto no se contempla como una necesidad técnica, pero es bue- no asegurarse que se tiene la opción de poder hacerlo.
Se dispone de modelos de implementación detallados
Disponer de modelos de implemen- tación apropiados puede proporcio- nar nuevas vías para incrementar la eficiencia del desarrollo. Téngase en cuenta que la generación automati- zada de código pensada para un de- terminado sistema de automatiza- ción también puede implementarse de una forma orientada a otro siste- ma. Pueden ser probadas desde el principio soluciones experimentales con nuevos métodos de forma con- siderablemente económica y efecti- va y, sobre todo, ahorrando en el tiempo final de desarrollo.
En el proceso de desarrollo, las partes críticas son detectadas mu- cho antes. Mediante la simulación, los modelos del sistema controlado y del controlador se ocupan antes de los típicos esfuerzos de la puesta en mar- cha y recolocan esas tareas desde un ambiente difícil de trabajo al de la oficina. De este modo, los resulta- dos inesperados en la fase de pues-
ta en marcha pueden ser reducidos considerablemente, aunque quizás no eliminados.
En definitiva, pues, un buen modelo de los sistemas controlados repre- senta un desarrollo más eficiente y puede contribuir a un aumento con- siderable de la producción.
En tecnología, un modelo predic- tivo es una mirada virtual hacia el futuro. Esta tecnología no es utiliza- da exclusivamente para este fin, pero puede ser muy útil para procesos en los que las variaciones en el control se detectan con retardo. No hay que olvidar que retardos físicos compor- tan pérdida de calidad y limitacio- nes en la productividad. Un modelo puede mejorar sustancialmente estos efectos aplicando las teorías de con- trol predictivo.
Menores costes y tiempos
La simulación viene a permitir que desde la idea original a la solución in- dustrial final se reduzcan significati- vamente los riesgos de desarrollo. Usando el sistema correcto puede conseguirse una gran eficiencia a cos- tes reducidos.
Por otra parte, además se dispon- drá de más tiempo de desarrollo para nuevas ideas e innovaciones; y como se sabe, el tiempo es dinero.
Franz Enhuber
Key Project Agent B&R Austria
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SIMULACIÓN
Automática e Instrumentación■ Matlab y Automation Studio son dos herramientas que constituyen una solución.
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