Automatización de un sistema de dosificación de líquidos

Texto completo

(1)D edicado A mparo,. a a. mis mi. mamá hermano. H ector Iván; y a mis amig os p or su apoyo inc ond icion al..

(2) AUTOMATIZACIÓN DE UN S ISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LÍQUIDOS. V IV IAN R ENAT A BASTIDAS MARTÍNEZ. UNIV ERSIDAD DE LOS ANDE S F ACULTAD DE INGENIERIA DEP ARTAMENTO DE INGE NIERIA ELEC TRICA Y ELECTRONICA BOGOTA, D.C. 20 06 - I. AUTOMATIZACIÓN DE UN S ISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LÍQUIDOS.

(3) V IV IAN R ENAT A BASTIDAS MARTÍNEZ. Proyecto de Grado para op tar al título de Ingeniera E le ctrónica. Director: Iván Castillo Contrera s Ingeniero E lectrónico. UNIV ERSIDAD DE LOS ANDE S F ACULTAD DE INGENIERIA DEP ARTAMENTO DE INGE NIERIA ELEC TRICA Y ELECTRONICA BOGOTA, D.C. 20 06 - I.

(4) IEL2-I-06-08. 4 AGRAD ECIMIENTOS. El a utor agradece a :. Iv án Castillo Contre ras, ingen iero elec trón ci o y prof esor, por su direcc ión, apoyo y ayu da a lo largo de es te proyecto. A mis comp añe ros y amigos Germá n Torres, Jesús Caro y Ja ime Ramíre z, por to do su apoyo y la ayu da prestada duran te e l p royecto..

(5) IEL2-I-06-08. 5 C ONTENID O. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................................................................9 OBJE TIVO PRINCIPAL..................................................................................................................................................................11 OBJE TIVOS ESP ECÍFICOS.......................................................................................................................................................12 1.. DISE ÑO.........................................................................................................................................................................................13 1 .1 DISEÑOS PRELIMINARES........................................................................................................................................13 1 .2 CARAC TERÍSTICAS DEL BOTTL ETOP BURET MODEL 25................................................................15 1 .2 .1 Generalidad es........................................................................................................................................................15 1 .2 .2. Principio básic o de f uncion amien to...........................................................................................................16. 1 .3 DESCR IP CIÓN DEL PROCESO.............................................................................................................................19 1 .4 DISEÑO DE INGEN IERIA ...........................................................................................................................................21 1 .4 .1 Dise ño de l hardwa re ..........................................................................................................................................21 1 .4 .2 2.. Dise ño de l s of tware............................................................................................................................................30. IMPL EMENTACIÓN...............................................................................................................................................................45. 1 .5 PSoC ........................................................................................................................................................................................45 1 .6 ...........................................................................................................................................................................................................45 1 .7 5.2 ADAP TACIÓN DE L BOTTLETOP BURE T................................................................................................45 1 .8 5.3 IMP LEMENTAC IÓN DE LOS SUB SISTEMAS.......................................................................................48 1 .9 5.4 RESU MEN....................................................................................................................................................................49 6. PRUEBA S Y VALIDACIÓN....................................................................................................................................................50 1 .10 6 .1 P RUEB AS DEL S OFTWARE Y HARDWARE...................................................................................50 1 .11 6 .2 P RUEB AS DE VERIF IC ACION DEL SISTEMA...............................................................................54 8. PRESUPUESTO...........................................................................................................................................................................56 CONCLUSIONES ..............................................................................................................................................................................57 BIB LIOGRAFIA Y R EFERENCIAS..........................................................................................................................................58.

(6) IEL2-I-06-08. 6 LISTA DE ANEX OS. Anexo A. Cod g i o PSoC............................................................................................................ 59 Anexo B. Cod g i o Fo rmu la rios - Microsoft Visu al Bas ci 6.0......................................................... 63 Anexo C. Cod ig o Module - Micros of t Visual Bas ic 6.0 ............................................................... 69.

(7) IEL2-I-06-08. 7 LISTA D E TABL AS. Tab la 1 . Ca racterísticas e léctricas d el CNY7 0........................................................................... 26 Tab la 2 . Conf igurac ión de las entrad as y salidas del L29 3B ....................................................... 28 Tab la 3 . Presupuesto de adqu si ición d el s istema....................................................................... 56.

(8) IEL2-I-06-08. 8 L ISTA DE FIGURAS. Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura. 1. Metod olog ía de Trabajo.............................................................................................................................................10 2. Alternativa 1 d e diseño...............................................................................................................................................13 3. Alternativa 3 d e diseño...............................................................................................................................................14 4. Alternativa 4 d e diseño...............................................................................................................................................14 5. Bottletop Bu ret de Brinkmann................................................................................................................................15 6. Compon entes del Bottle Buret Model 2 5.........................................................................................................16 7. Purga de aire....................................................................................................................................................................17 8. Proceso d e dosific ació n.............................................................................................................................................17 9. Curva de las Ca ntidad es Dosif icadas en co nteo.........................................................................................18 10 . Cu rv a de las Can tida des Dos ificadas en el tiempo.................................................................................19 11 . Desc ripc ión de l p roceso..........................................................................................................................................20 12 . P&D del proceso..........................................................................................................................................................20 13 . Sistema co mpleto defin ido co mo ca a j neg ra ..............................................................................................21 14 . Diagrama de P irbhay d el sistema......................................................................................................................22 15 . Visualización de la in te rfaz con el usuario....................................................................................................23 16 . Imag en v si ua lizada por e l usua rio d e la selecció n de c antidad.......................................................24 17 . Se nsor Óptico CYN70..............................................................................................................................................24 18 . Dis ip ació n de Po tenc ia del CNY7 0...................................................................................................................25 19 . Circu ito implementado pa ra e l CNY70...........................................................................................................25 20 . Imag en v si ua lizada por e l usua rio d el estad o de l proceso.................................................................27 21 . Circu ito de montaje d el L293B............................................................................................................................28 22 . Diagrama interno de un MC78xx.......................................................................................................................29 23 . Circu ito de montaje d el MC7805 y el MC7812 ..........................................................................................30 24 . Esquema d e la Norma GEMMA .........................................................................................................................30 25 . Proced imiento de f uncionamien to en no rma GEMMA ..........................................................................31 26 . Proced imiento de p aro en norma GEMMA..................................................................................................31 27 . Proced imiento de f allo en n orma GEMMA ...................................................................................................32 28 . Diagrama de bloqu es d el proceso en el PSoC..........................................................................................33 29 . Implementac ión f inal de bloques en e l PSoC.............................................................................................36 30 . Diagrama de pines de PSoC................................................................................................................................36 25 . Sistema de control de dosif icac ión de líqu id os..........................................................................................45 26 . Ad ap tación f ísica d el vola nte de la planta....................................................................................................46 27 . Sistema de a dap tación del vo lante co n el motorre ductor....................................................................46 28 . Ensamble de l tan que d e almacen aje con la planta (modelo)............................................................47 29 . Ensamble de l tan que d e almacen aje con la planta (real)....................................................................47 30 . Modelo g ene ra l d el s istema ..................................................................................................................................48 31 . Implementac ión ob tenida del sistema.............................................................................................................48 32 . Sistema de a limentac ió n.........................................................................................................................................49 33 . Sistema de a limentac ió n de l sis te ma..............................................................................................................49 34 . Error d e inicialización d el proceso.....................................................................................................................50 35 . Se lecc ión y a pertura co rrecta d el pue rto seria l.........................................................................................51 36 . Se lecc ión incorre cta de la c antida d a dosific ar..........................................................................................52 37 . Av iso del estado actual d el proceso.................................................................................................................53 38 . Fina lización correc ta del proceso.....................................................................................................................53 39 . Cantidad dos ificada vs . Tiempo de l proc eso r equerido.............................................................54.

(9) IEL2-I-06-08. 9. INTRODUCCIÓN. En la actua lidad, e n las industrias colo mbianas y ex trajeras, se ev idenc ia u n claro problema en cua nto a la dispensac ión y env asado de p roduc tos líquidos. El a lto índic e de enf ermed ad es prese ntad o en los op erarios de está área, el incorrecto manejo de mate rias prim as y la inexacta can tidad f ina l dosif ci ad a e n a lgun os siste mas ge nera desconf ianza en los sistemas actua les utiliza dos en los d iferentes campos de la ind ustria [1 ]. En procesos actu ales se ha d iseñ ado e imp lemen tado s si temas d ispens ado res de c af é y gaseosa , env asado de ac eite, ag ua, cerve za y para procesos q uímicos. PETRECO, E FD Company , DOSATRON, TECNUM, EUROTEK AUTOMATIZACIÓN son algunas d e estas emp resas que han diseñad o y of rece n es tos sistemas [2]. En Colombia, a lmacenes de c ade na, emp resas de café y restaura ntes de comid as rápid as poseen actua lmente sistemas dos ifica do res de líquidos en sus p rocesos . ÉXITO y HO MECEN TER adquirie ro n un sistema d e dos fi icación pa ra la mezcla de pinturas. Po r med io d e un sof tware esp ecia lizado e n don de el clien te s eleccion a el c olor d eseado, y u n sistema electro-mec ánic o de comb inac ión de bombas y me didores de f lujo se efectúa la d os fi icación ex acta del co lor. Su in convenien te, el alto costo de adquisición . Por o tro lado , NESC AFE posee un s si tema de dos ificación pa ra la producc ión d e dife rentes pres en tacion es de café . Se dosific a p roductos lá cteos, agua , esencias y tinto, con la f n i alidad d e obte ner la me zc a l c orresp ond iente al producto seleccionado. Su inconven iente, la inexactitud de las cantid ades dosif icadas de ca da prod uc to . McDo nalds tien e un s istema dis pensa dor de g ase os a automátic o. Su in exactitud en la c antida d de gas eosa dosificada y su alto costo de ad qu is ición hace de este sis te ma una solución poco v iable para las pequeñas y medianas empresas. Tod os estos s istemas presenta n una soluc ión ace ptab le a la prob lemática, s in embargo , des pliegan d if icu ltades e inco nv enientes que los hace n poco adsequib les. El alto costo de adquisició n y la inexactitud en la c an tida d final d osif icad a de alg unos de es tos sistemas son los prin cipa les problemas qu e aún no han s ido so lucion ados, además de ser n ecesa ria en a g l un os procesos la dos ificación de va rios productos para ob te ner el producto f n i al [3 ]..

(10) IEL2-I-06-08. 10. Es po r esta razón , es te p royecto co nsis te e n el d esarro llo d e un prototipo de la a utoma tización del proceso de dos ificación de vo lumen e n mililitros d e líqu idos, tenie ndo e n cuenta una so lución a los problemas anteriormen te ex puestos . Este prototipo, a futuro, po drá ser utilizado co n f ines in dus triales, c omo en el área de la f armacéu tica, p erfumerías, o refinerías. Este proy ecto esta orie ntado a l diseño, inicia ndo c on un a etap a de investigac ión de p rocesos de dos ificación actúa les, d e los cu ales s e partirán para generar un dis eño v ersá til [5 ]. Poste riorme nte se in icia con el dise ño graf ico preliminar y la selección del p roceso a imp lementa r. Una vez seleccionado e l proceso a impleme ntar, se realiza ra el d iseñ o de ingeniería de l ha rd ware y sof tware. Consec ue ntemente se realiza ra la implementac ión. Finalmente se rea lizarán las prue bas y validación de l p ro totipo . Es to d eb erá lograrse po r med io de un a metodo logía de d iseño [4] que cump la las ex pectativas . El s ig uien te esquema d escrib e claramente los p asos que se s ig uieron a lo largo d el p royecto y los cua les se estud ian de te nidamen te a lo largo d e es te doc umento.. Figur a 1. Metodología de Trabajo. A través de este docume nto se ex plica cada una de las eta pas del proyecto, de manera que e l le ctor p ueda comprender cada una de las ramas d e la ingenie ría que influyeron e n el d iseñ o de este siste ma y de ig ual fo rma , pueda o btener sus propias conclus iones sob re la ef ectiv idad y aplica bilidad de l mis mo..

(11) IEL2-I-06-08. 11. OBJ ETIVO PRINCIPAL. Esté proy ecto b usca desarrollar una automatización en un sistema de dosif ci ac ión de v olumen en mililitros de líqu idos . El prototipo será versátil, eco nómic o y ef ectiv o pa ra soluc iona r la problemática de dosificac ió n de líquidos qu e se presenta actua lmente tanto e n las industrias colo mbianas como extranjeras, a poyado en conocimientos de Ingeniería Electrónic a e Ingeniería Mecánica , haciendo uso de he rramien tas de p rogramación c omo Visual Basic, aprov echan do tecnologías actúales a las cua les tenemos acc eso como el circuito in tegrado PSoC y sis temas de giro c ontrolad os electrónicame nte..

(12) IEL2-I-06-08. 12. OBJ ETIVOS ESPECÍFICOS. Para alca nzar el ob je tiv o plan te ado p reviamente, es necesario cu mplir ca da un o de los s iguientes propósitos: •. Con oce r la importancia de las v ariables p rese ntes en el tema de dosif icac ión de líquidos y a partir de esto, def inir las q ue s e van a us ar c omo base para el desarrollo del contro lado r.. •. Comp e l ta adq uisició n de da tos de u n sistema de dosif icac ión con la ayuda de instrumentos de medic ión, pa ra q ue, lue go de ca racterizar y compa ra r con d atos f uturos, pueda eva luarse la efectiv idad del sistema.. •. Mode laje, simulac ión, dise ño e implementac ión de l c ontrolador del sistema .. •. Diseño, implementación, calibrac ión y validación del s istema de giro, n ecesa rio pa ra e l mode la je y dise ño d el controlador.. •. Aco plamien to e in tegración del sistema de co ntro l y del s istema de g iro en inte gració n en caja negra pa ra p ruebas.. •. Diseño e impleme ntac ión de l sis tema de inte rf az con e l usua rio.. •. Aco plamien to del sistema de control (caja neg ra) y e l s si tema de in te rf az con e l usua rio .. •. Adquisición de nu ev os d atos para eva luar la ef ectivida d de l sis te ma de con trol..

(13) IEL2-I-06-08. 13. 1. DISEÑO 2.1. DISE ÑOS PRELIMINARES. Durante la búsqued a y se lecc ión de la soluc ión más viable se encon traron 5 pos ibles d si eñ os, cada uno d e ellos f ue surgiendo a pa rtir de los inconv enie ntes y p roblemas presentados e n o l s sistemas actua les y f inalme nte se e ligió la soluc ión qu e cumple co n a l s expectativas d e clien te . In ic ialmente , se buscó u na so lución emple ando un a bomba dosif ci adora. E l proces o de d osif icac ión se realiza ba po r medio de un a base giratoria con ec ta da con la bomba dosificado ra (v er Fig ura 2). Este dise ño pres entaba el inconven iente de la construcción y co ntro l de l giro y s uministro de productos , además de un problema de san idad, y del elev ad o cos to d e adquisic ió n de la bomba dos ificadora. To do esto hac ia que esté sis tema no fue ra versátil y de c os tos ba jos.. Figur a 2. Alte rn ativa 1 de dis eño. Debid o a los inc onv enie ntes encontrados en e l primer dise ño, se c amb ia este sistema giratorio y se bos que ja uno en donde los tanques se enc uentre n conec ta dos a una tub ería p rincipal (ver Figura 3)..

(14) IEL2-I-06-08. 14. Figur a 3. Alte rn ativa 3 de dis eño Tan to e n la alte rn ativa 2 c omo en la a lte rn ativ a 1, se esta presentando u n problema de sanida d, ya que po r la misma tubería f luyen líqu idos dif erentes los c ual pod ría lle gar a co ntamina r las can tidades aun a m l acenad as y el producto final. Ad emás, se puede pres entar un proble ma de re presamiento de produc tos en la tubería , lo c ual pod ría dar como resultado una incorrecta comp os ci ión del producto fina l. Adic io nalme nte, e n a lgunos proc esos es necesario realizar la dos ificación p ara e l envasado de mas de un recipie nte y d eb id o al d si eñ o d e la tubería n o se te ndría la seg uridad q ue c ada uno d e los recipie ntes s e lle nara co n la cantid ad exac ta de ca da uno de los produc tos, por lo q ue s eria n ec esa rio inc luir un me dido r de f lujo en la b oqu illa de exp ulsión , lo cu al elevaría considerablemente los costos de l sistema, tenien do en cu enta que estas alte rn ativas fueron diseñadas y plan eadas c on bombas dosif ci adoras. Se buscó una alterna tiva que reemplaza ra las bomb as dosif icadoras , y un nuev o diseño pa ra la tu bería, q ue f uera de meno r costo y qu e lo grara re alizar a l misma ta re a. S e determinó rea lizar la dos ificación de ca da uno de los productos in dep en diente mente, d e esta forma ev itá bamos problemas de co ntaminación de prod uc tos, rep resamiento d e productos en la tubería y una can tidad de e nv asado incorrecta. De igu al forma , se reemplazaron las bombas d os fi icadoras por un sistema de vá vl ulas de f lu jo y med id ores de flujo.. Figur a 4. Alte rn ativa 4 de dis eño. Aunque está alte rnativa so lucion ad a los p roblemas de sa nidad y el de una inc orrecta can tidad dos ificada, aun n o red ucía los costos d e adq uisic ió n. El medid or adec uado para la unida d de medida nec esitad a, mililitro s, pos ee un s istema muy especializa do de me dida , y además es un.

(15) IEL2-I-06-08. 15. in stru men to d e importació n, p or lo que su valor en el mercado es muy elevado, y por lo tan to esta alte rn ativa f ue d e ig ua l f orma descarta da. Durante la búsqued a de los instrumen tos adecuad os pa ra el p roceso, encon tramos la ex istenc ia en el me rc ado u n instrumen to , el Bottle top Buret Mode l 25 de Brinkma nn [5], qu e cump lía con las nec esid ades y. caracterís tic as reque ridas e n el proyec to . S u costo d e adqu is ición. es. conside ra blemente menor al de las otras alte rnativas eva luadas, y una v ez analizado su principio bás ico de f uncion amien to, enco ntramos que este era una s oluc ión acepta ble y adecuada para se r utiliza do en la m i p lemen tación d el p ro to tip o. Pres en taba un a soluc ión co rrec ta a l prob lema de san idad , al de repres amien to d e productos y a dicionalmen te s u adaptac ión e impleme ntación es más senc illa y me nos cos tosa .. 1. Figur a 5. Bottle top Bur et d e Brin kmann .. 2.2 1.1.1. CARACTERÍSTICAS DEL BOTTLETOP BURE T MODEL 2 5 Gene ra lid ades. A continuac ió n se p resenta inf ormación re levante so bre es té B ottleto p Buret Model 252: Ín dice d e dispensad o. :. 2,50 0 µl por rotación. Rango de l Display. :. 0.01 ml hasta 99 .9 ml. Coeficiente de Va riación. :. ±0 .2 %; ±50 µl. Imp recisión. :. ≤0 .1 %. Rango de Temperatura. :. 15°C hasta 40°C. Este instrume nto es utiliza ble para la mayoría de los líqu d i os , co n las s iguien tes excepciones : 1 2. To mada de [6 ] Informa ción p rovenien te de [7].

(16) IEL2-I-06-08. 16. . Soluc iones ác id as f luorh íd ricas.. . Soluc iones que tiende n a cristalizars e o que contie nen o forman partículas sólidas.. . Sus tanc ias inesta bles q ue reaccio nan c atalític amen te con e l irid io d el platin o (e .g. H 2 O 2 ).. . Líquid os que atacan el c rista l del borosilic ate, PFA, ETFE, PTFE, iridio de l platino , FEP.. . Soluc iones in orgán icas oxidables que pueden prec ipita r los óx id os de metal (e .g . re activo d el biuret).. El Bottletop Buret posee u na cán ula de salida te lescóp ci a reg ulab le de 142 a 220 mm horizon talmente y de 1 0 a 200 mm vertic almen te. Esta d iseñado para colocar s ob re f rascos y permite ser girado 360° sob re e l f rasc o pa ra su ajuste . Es de us o man ual y f unciona con 2 b aterías AA está nda r, las cuales son suf icientes pa ra d osif ica r ap roximad amente 4.5 litros de líqu ido.. Figura 6 . Co mpon entes d el Bottle Buret Model 2 5. 1.1.2. Prin cipio básico d e f unc ionamiento. Antes de iniciar cua q l uier p roceso de dos ificado es necesario tener en cuenta la sigu iente re come nd ación d el f ab ric ante. Es necesario purga r el a ire , hasta que e l cilindro y la cán ula de valoración estén libres de burbu jas. Para esto se rea liza un llena do del aparato , la ve locida d de g iro del vola nte deb e se r moderada , evitando la f ormac ión de b urbujas. U na ve z es te llen o, s e re aliza.

(17) IEL2-I-06-08. 17. una compens ación de la holgura en un rec ip iente dif erente al del proc eso, s e libe ra n gotas para verific ar la no exis te ncias de b urbujas.. Figura 7 . Purg a de air e. Ya re alizada la purga de aire, e l p roceso de d osif icación es in iciado al g irar el volante del Bottletop Buret. El líquido es a bs orbido de l tanque de almacenaje por una v álvula succionado ra . El líqu ido viaja a trav és de la tube ría interna, y el s si tema de med ición , el c ua l tiene un embolo qu e es con trolado po r el giro del v olante, mues tra al usuario por medio del d isplay, la ca ntidad dos fi icada has ta e l mome nto. S imu ltá neamen te, al g iro de l vo lante, la vá lvula ey ecto ra v a exp ulsando la can tidad de liqu ido med ido ac tualmen te por el embo lo y mos trad o en e l display .. Figura 8. Proceso de dos ificación.

(18) IEL2-I-06-08. 18. Esté sistema de dosif icac ión, al igual que o tros sistemas también puede llega r a pres en ta r errores en el volu men dosif ci ad o. Estos pueden pres en ta rse durante la titu lación de líq uidos con u na a lta presión d el vap or o c on un a densida d conside rableme nte dif erente a la del agua, por lo que los líqu idos h a utiliza r deben c ump lir las carac te rís ticas mencionadas an te riormente. De igual fo rma , ta mbién pued e presentarse e rrores c ausados po r en trad a de aire en el sistema , pa ra lo cual es nec esario rea lizar a l inicio d el p roceso un a pu rg a en el sistema y de igual forma , se deb e procu ra r manten er e l tan que de almacenamien to lleno. Antes de empezar co n e l diseño electrónico en sí, era v ital hace r una ca racterización de l comp ortamiento de la planta pa ra la cual se está dise ñan do el s istema ; es po r esto qu e se programa ron medicio nes en d ifere ntes ca ntidades,. pa ra vis ualiza r el c omp ortamiento de las. variables re leva ntes .. Giro de l V olante. 120 100 80 Mi l il i tr os. 60 40 20 0 0. 5 00 0. 10 00 0. 1500 0. N um e r o de R a n ur a s. Figura 9 . Curv a de las Ca ntidade s Dos ificadas en con te o. En la figu ra 9 , se aprec ia las can tidades de mililitro s dos ificados re alizan do e n con te o de ranuras nec esarias. Se observó un pa trón s imila r en cada una de las cantidad es, se realizaron 4 0 pruebas , en donde aproxima dame nte 1ml e qu vi alen a 15 0 ra nuras c on tadas, y po r en de, la lectu ra y e l con trol de este conte o es un f actor muy relevante a a l h ora d e escog er los componentes de l sistema ..

(19) IEL2-I-06-08. 19. De ig ua l f orma, en algu nos cas os se presenc ió u n porcentaje de e rror conside rable, en cu an to a l volumen dosific ado ten iendo e n cue nta el número de ranu ras con tadas, los c uales revelan la prese ncia de aire en el sis tema como una perturbación. Tiemp o de Dosific ado. 120 100 80 60. Mi l il i t ros. 40 20 0 0. 100. 200. 300. S e gun do s. Figura 10. Curva de las Cantidad es Do sificadas en el tiempo. En cuanto al tiempo transcu rrido en cada un a de las titulaciones re alizadas , a una ve locidad promed io de 3 rpm, s e observa en la figura 10 que en e l 2% de las cantid ades pe rmitidas e l rango de tiempo requ erido no es muy alto, ten ie ndo en cuenta qu e este proc eso se re aliza de f orma manu al. Para conclu ir el a nálisis d e los da tos de estas c antidades, se demues tra qu e el giro d el volante de la p la nta debe se r co ntin uo hasta lograr la cantidad solicitada. De igual fo rma , se obs erva de la figu ra 9 q ue al re que rir c antidades superio res a 20 ml, el tiempo necesario que d ebe transcu rrir para ob te ner es ta cantidad de líqu id o es a lto, ge nerando cansancio en e l operario e interru mpiendo la titu lación del líquido, c ausan do es to , retraso en todo el p roceso y en a lgunos casos se hace nec esario inic ia r de nuevo y q ue , por ende, es necesa rio tomar acción c orrectiva s obre este te ma.. 2.3. DE SCRIPCIÓN DEL PROCESO. Una v ez ide ntif ica das las neces idad es d el c liente y se gún la p ro blemática actu al, se estab leció una estructura del p roceso, cuya d esc ripción se plas ma en la f igura 11..

(20) IEL2-I-06-08. 20. F igura 11. Des cr ipción del proceso En la f igu ra 12, se o bse rva el P&D del p roceso, en e l cual se d fi erencias las co nex iones al proceso , la s se ñales eléc tricas y la con ex ión de sof tware.. F igura 12. P&D del proceso.

(21) IEL2-I-06-08 2.4. 21. DISE ÑO DE INGENIERIA. Con una completa ca racterizac ión y un c onocimiento de l compo rtamiento del Bottletop Bu re t, se puede da r inicio a la e ta pa de dise ño de l d si positiv o para tratar este prob le ma. 1.1.3. Diseño del ha rd ware. El sis te ma completo puede vis ualiza rs e como una ca ja n eg ra con entrad as y sa lidas como se mues tra en la F ig ura 13, qu e in te rn amente está c ompues ta , a su v ez, po r dif erentes subsistemas con f unción esp ecíf ica.. F igur a 13. Sistema completo de finido como caja negra. En es te c aso cinco subsistemas princ ip ales q ue de be rá n funcio nar con juntamente pa ra g arantiza r la conf iab ilidad y ef ectiv idad del sistema g loba l: i.. In te rf az con e l usua rio. ii.. Pro cesamiento de e ntra da. iii.. Sistema d e con trol y proces amiento de da tos.. iv .. Pro cesamiento de s alida. v.. Alime ntac ión. El o rd en en que f ue ron en unc iados los cuatro primeros sis temas evide ncia la s ecu encia qu e siguen lo s eventos de l proc eso d e control comp le to , inician do po r una interf az co n e l usuario, una eva luac ió n de la cantidad actua l d osif icad a, procesa da po r el contro lado r pa ra toma r la decisiones , y la activac ión el sistema d e giro para que se inicie la dosific ación del líquido teniendo en cuenta lo s datos d e entrad a del senso r, para qu e de es ta f orma el con trola dor pueda toma r la dec is ión adecuada . Miran do hacia aden tro de la caja neg ra , s e puede v er la f orma en que se enc uen tran o rg an izad os lo s subsistemas por me dio de un diagrama de Pirbhay (v er F igura 14 ) pa ra v isua lizar la inf luencia de ca da uno de ellos sobre el sistema comp leto..

(22) IEL2-I-06-08. 22. Figur a 14 . Diagrama de Pirbhay del sistema. Cada uno d e los su bs si temas ya mencionados, los cuales , al igua l que el sistema comp leto, tienen sus p ropios c ompone ntes internos que les permite funcionar de manera adecu ada . Ca da un o de estos componentes será analizado indiv id ualme nte para as í pode r mos trar y ex plicar cada una de sus pa rtes y su func ionamiento, de manera q ue se logré obtener un a v isión global de l funcionamiento del siste ma completo. 1.1.3.1. Sistema d e interfa z con el usu ario. Tal v ez u na de los subsistemas más impo rtantes de este proyecto es la interf az con el usuario , pues los operado res o us uarios que utilic en este sistema q ue rrán e le gir la cantidad q ue se d esea dos ifica r y sabe r el esta do en que se encu entra el proceso . Se buscó d iseñ ar una interf az v isua l senc illa, donde e l usua rio pu ed a in iciar un proc eso fácilmente y de igua l f orma pueda s abe r cuando el p roceso inicia do an te riorme nte ha termin ado correcta o in correctamente. Por med o i de es ta in te rf az, el us ua rio podrá se lecc o i na r la ca ntid ad q ue se desea dos ifica r y ob te ne r inf ormación ace rca de l proces o, c uan ta can tidad de liquid o sea ha dosif icado . De g i ual f orma, en caso de presenta rse errores en e l proc es o esta interf az brinda la inf ormac ión corresp on diente. Está interfaz se realizo en Mic rosoft V si ua l Basic 6.0 con la ay uda d el p ro grama realizado po r Alejand ro L av arello [9 ], en do nd e se establece como med io d e co munic ació n el pue rto se rial en tre el dis pos itivo y el computad or, po r esta razón es neces ario u n d ispositivo con capacidad de.

(23) IEL2-I-06-08. 23. comu nica rs e se rialmente con un compu ta dor a través d el pue rto se rial. Esta comunicación puede ser p ro gramad a en d ife re ntes ve o l cida des, teniendo en cuenta la v eloc d i ad de l dispositivo electrónico qu e se use.. Figura 15. Visualización de la inter faz con el usuario. La interfaz diseñada presenta co n la opció n de se lecc ionar el p uerto serial del computad or que utiliza rá y e l es tado d el mismo y la v eloc id ad a la cual esta transmitiendo y recibien do . Tien e un botón d e ayuda, el cu al b rinda un a aseso ria al cliente de cómo u tilizar esta h erramie nta. Además cue nta co n una pos ibilid ad de rea lizar una parada de emergencia. 1.1.3.2. Sistema d e proc esamiento de entrad a. El módulo d e procesa miento de e ntrada esta compu esto por u na etapa de selección de la cantidad de refe renc ia y u n se nso r óp tico, que pe rmita llevar una a dquisición d e datos adecuada p ara su pos te rio r análisis en e l s si tema de control. Cantida d de referencia La se lecc ión de la c antidad de ref erencia es ta blece cual es la ca ntid ad f inal dosif icada des eada po r le usuario . Cabe aclara que esta v aria ble es ese ncia l para re alizar un proceso de d osif icación. Para es ta blecer esta va riab le se utilizó la in te rfaz con e l usua rio , en donde el usuario tiene acceso a la se lecc ión de la ca ntid ad de ref erencia (ver f igu ra 16). El v alor seleccion ado es env iado a l.

(24) IEL2-I-06-08. 24. dispositivo electró nico por me dio de la comunic ación RS-232 , en donde es te dispositivo realiza la corresp on diente v erif icación de la can tid ad.. Figura 16. Imagen v isualiza da por el usuar io d e la selec ción de can tidad. Sensor óptico El giro del vo lante es una fo rma de cu antif icar la ca ntidad d e líqu ido dosif icado. Pa ra rea lizar la medició n de es ta variable q ue co ntrola el g iro de l v olan te, se dec id ió u tiliza r un sensor óptico . De esta f orma, se realiza uno con te o de los g rados que ha girad o hasta el momento el v olan te . Debid o a que s e busca q ue el sistema de adquis ci ión sea de prod ucción masiva, es c onven iente utiliza r senso res que sig an patron es de ba jo consumo , de tal modo que se puedan acop la r fácilmente a dis positiv os de p rocesamie nto (mic roco ntro ladores, e tc .) sin mucho d iseñ o elec trón ico comp lejo. S e impleme nto un s ens or de ba jo consumo y alta reso lución : el sens or ó ptico CNY 70.. Figur a 17 . Sensor Óptico CYN70. 3. To mado de [10]. 3.

(25) IEL2-I-06-08. 25. El CNY70 es un sens or ó ptic o reflexivo que tiene u na co ns trucción comp acta donde el emisor de lu z y el rece ptor s e co locan en la misma d irecció n para detectar la presenc ia de un o bjeto utilizando la ref lex ión de l inf rarro jo sob re e l o bjeto. Su de tector consiste en un f ototrans istor. Por ser un sens or q ue no n ecesita ning ún ambien te especial, por ser de bajo costo, bajo co nsumo de potencia y bue na reso lución , es te se nsor es el indicado pa ra la a plicación qu e se está des arro llando.. Figura 18. D isip ación de Potencia de l CNY704. Este mismo c ircuito de ca lib ración (Figu ra 19) es e l qu e se usa e n la ta rjeta d e adq uisic ió n de d atos del modulo de p rocesamien to de en trada.. Figura 19. Circuito imple men tado para el CNY705. 4 5. To mado de [10] To mado de [11].

(26) IEL2-I-06-08. 26. 6. Ta bla 1. Características e lé ctrica s del CNY70. En la Tab la 1, s e resu men a lgunas de las principa les c aracterísticas del CNY 70. 1.1.3.3. Sistema d e co ntro l y p rocesamie nto de d atos. El sis te ma de c ontrol y p rocesamie ntos de datos req uiere de un s istema capa z de compa ra r los datos recibidos con los da tos de ref erencial y tenga la cap acidad de tomar dec is iones co n respecto a las acciones que hay que llevar a cabo pa ra obten er la cantidad de líquido solicitad a. El d si positiv o debe se r prog ramab le de tal forma q ue la implementac ó i n de l controlado r sea senc illa y que igualmen te lo sea la generac ió n de seña les de s alid a para el co ntro l de l s si tema de g iro e infe rf az con e l usua rio . Para su plir todas estas nec esid ades se n ecesita un dis positiv o versá til, sencillo y efica z. Por esta ra zón s e se e l cc io nó e l dis pos itivo P SoC (Programmable Sy stem on Chip) CY 8C27443 de Cypress Mic rosy stems . El PS oC de Cypress Microsystems es u n microcontrolado r c on un con junto de recursos ana lógic os y dig itales c onfigu ra bles se gún las neces idades de la ap lic ac ión a desarrollar. Posee un mic roco ntro la do r de 8 bits, un procesa dor con una ve locida d máxima d e 2 4 MHz, un oscilado r in te rn o programable. Puede o perar co n un vo lta e j d e 3.0 V hasta 5.25 V . Es tas so n algunas de las carac te rís ticas qu e hacen del PSoC un dis pos itivo p rogramable ve rsátil y robusto. De ig ua l f orma v iene con u n kit de des arro llo y p rogramación f ácil de ma nejar, e l c ual es de bajo costo lo que lo hac e de fácil adquisic ió n. Su arquitectura hace p os b i le imple mentar d esde configuraciones comp le jas hasta requ erimie ntos s imples dond e so lo sea nec esa ria la utilizac ió n de l mic roco ntro la do r.. 6. To mada de [10].

(27) IEL2-I-06-08 1.1.3.4. 27. Sistema d e proc esamiento de salida. El s si tema de p rocesamie nto de salida requ ie re las se ñales de ac tiv ació n del sistema mecánic o de giro y e l estado del proc eso . Este modu lo deb e se r ca pa z de enviar las seña les co rrespondien tes a la s decisiones tomas por el con trol y proces amien to d e da tos; para qu e de esta fo rma las accion es re alizad as c onc uerd en co n las d ecis io nes to madas an terio rmente.. Estado del proc es o Permitir la v isualización de l estado del p roceso al usuario u o perario y cual h a sido la can tidad dos ificada h asta el momento se utiliza ra la interf az con e l usua rio an terio rmente desc rita. Desde el dispositiv o s e env ia rá la inf ormación c orresp ond iente al c omp utado r por medio de l protoco lo RS-232 .. Figura 20. Imag en visualizada por el usuario del estado d el pro ceso. Sistema me cán ico de giro El s si tema mecán ci o de g iro esta compuesto inicialmente por un moto rred uctor, pero de bido a que el dis pos itivo e lectrónico n o tien e la ca pacidad de p roveerle al motorre ductor el voltaje ni la corrie nte que neces ita para func ionar co rrectamen te , f ue necesa rio realiza r u n sistema de po te nc ia..

(28) IEL2-I-06-08. 28. Se us o un pu ente H, el L 29 3B, para el sistema d e po tencia d el mo to rreduc to r. Cue nta co n voltaje de alimen tación de las cargas y de la lógic a has ta de 36 voltios indepe ndie ntes, y co n una corriente de sa lida has ta de 1 Amperio por canal, de ta l f orma qu e la corrie nte y el voltaje del moto rreduc to r serán p rovistos por la fuente de a lime ntac ió n directamente. Aho ra , c omo s on necesarios 12 V para activa r el v oltaje de a lime ntac ión del motorreductor, de ig ual f orma es necesario qu e su f ue nte de alimentac ión se a de 1 2 V. Pos ee cua tro canales d e s alida, cada u no de ellos es co ntro lado po r señales de entrada comp atibles TTL, dispon ie nd o p ara cad a p ar de c ana les con u na señal de hab ilitación que desconec ta las salidas de los mis mos . En la tabla 2 mu es tra las p osibles co nf g i urac o i nes según e l valor de la seña l de entrada y del ha bilitad or c orresp ond iente a e llas.. Tab la 2 . Configuración de la s en tradas y salidas de l L2 93B7 Este mismo c ircuito de ca lib ración , f igura 21, es el que se usa en la tarje ta del sistema mec ánico de giro .. Figura 21. Circuito de monta je del L293B8. 7 8. To mada de [12] To mada de [13].

(29) IEL2-I-06-08 1.1.3.5. 29. Sistema d e man tenimiento. Por s er un proy ecto d e prototipo se esc ogió c omo f uente de alimen tación u n adaptad or q ue f uese cap az d e suplir las necesidades d el mode lo y, a su vez, del dispos itivo e lectrónic o. Con la ay uda de dos reg ulad ores MC78xx se d iseñ ó es té s istema. El MC78xx es un regulador de voltaje c apa z de alcanzar una corrie nte de sa lid a de 1A . Su rango de voltaje de sa lida es amp lio, de 5 has ta 2 4 voltios.. Internamente posee un gene ra do r de. corrie nte y un s istema d e protección e l cu al lo h ac e prácticamen te indes truc tib e l . En la f igura 22 se prese nta el diag rama interno de la f amilia de regulad ores MC78xx.. 9. F igur a 22. Diagrama interno d e un MC78xx. Para regulación del v oltaje de alimentación del d ispositiv o, la c ual era 5 V, se u tilizo e l MC7805 , mie ntras pa ra la alimentación del s istema de potencia de l motorreductor se utilizo el MC78 12, de esta f orma teniendo los voltajes in depen dientes se p ro te gió la integridad del disp ositivo. En la f igu ra 23 se presenta el circuito de montaje utiliza do de ig ual fo rma p ara cada un o de los re gulad ores imple menta dos , el MC7805 y el MC7812.. 9. To mada de [14].

(30) IEL2-I-06-08. 30. Figura 23. Circuito de monta je del MC78 05 y e l MC7812 1.1.4 1.1.4.1. 10. Diseño del softwa re Metodología GE MMA. El d iseño del softwa re tuv o en cuenta los pa rámetros de la No rma GEMMA11. De acu erdo a está, e l proceso de automatizac ió n de un sistema de dosif icac ión es taría d ado por el siguiente esque ma:. Figura 24. Esqu ema de la Norma GE MMA. 10 11. Tomada de [14 ] Tomada de [8].

(31) IEL2-I-06-08. 31. Pro ce dimiento de fu ncio namie nto. Es la ope ración no rmal de l sistema de dosific ació n. En es te caso, e l proc esa miento de fu ncionamie nto es el proc eso en el cu al se realiza la dos ificación d e la can tidad se lecc ionada p ro e l usu ario .. Figur a 25 . Proc edimiento de fun ciona miento en n orma GEMMA Este mod ulo inicia co n a l s elección c orrecta de la ca ntidad a dos fi ica r hasta que se indica que e l proceso ha termina do. Una vez se termina el p roceso, se el sistema qued a en espera de una nueva se lección de la cantidad . La perman encia en es te estado es hasta cu an do el PSoC ind ica que el proceso ha terminado ó h as ta cuando el operario de la autorizac ión de un a p ara de emergenc ia . Pro ce dimiento de paro. Figur a 26 . Proc edimiento de paro en norma GEMMA Tiene tres estados princip ales . El prime ro es el estado inicial, don de se esp era la in ci ializac ión de l proceso por parte d el o perario, paro en estado in ci ial. El segun do co ns si te en el estado de f in de ciclo, d ema nda de p aro a f in d e ciclo, e l en trar a es te c iclo in dica qu e e l proces o total de dos ificación ha te rminado correctamente y se queda a la espe ra de la n ueva inicialización d e un proceso. El te rc er estado consis te e n la preparación del sistema des pu és de un f allo en el proc eso.. Pro ce dimiento de fa llo.

(32) IEL2-I-06-08. 32. En es te p roced imie nto hay un ev en to de gran impo rtancia. Paro de emergencia, el cual se activa por o rd en de l ope ra rio y da lugar a la d esactivación de todas a l s acc iones del sistema . Se des activa n las señ ales eléctricas para el s ensor y el motor, y al interf az con e l us uario es des activa da del P SoC .. Figur a 27 . Proc edimiento de fallo en norma GEMMA 1.1.4.2. PSoC. La programación d el PSoC se realizó usan do dif erentes comp onentes para rea lizar tod os los procesos enu nc a i dos en s ecc iones ante riores, y una f recuencia de reloj de 12 MHz. In ic ialmente s e implementará un contador a 8 bits q ue ten ga la capacida d de gene ra r un a señal de re lo j interna para la UART e ncargad a de la transmis ión seria l. Este co ntador se ac tiv a indefinidamen te y se c onf igura d e manera que se ge nere una se ña l de relo j de 15 3.6kHz ap roximadame nte, pa ra que así la U ART envíe da tos a una ve o l cidad ad ecu ada para que e l computador reciba satis factoriamente lo q ue se le ha env iado. En este c aso se co nf iguró esta UART a una tasa de 19 200bps. Igua lmente, es po r esta ra zó n q ue se esco gió que la frecuencia de trab ajo de l dis pos itivo fuera de 12MHz. Finalmente, s e generaron rutinas de p rueba del sistema de dosif icac ión pa ra p od er v erifica r al inicio del proceso si es te s istema func io na corre ctamente, para continuar luego c on cada un o de los procesos n i dicados en la Figu ra 28, don de s e puede v er c laramen te cad a uno de los p rocesos que se lleva ron a ca bo y como s e pasa de un proc eso a otro a o l la rgo del prog ra ma..

(33) IEL2-I-06-08. 33. Figur a 28 . Diagra ma de bloques del proce so en e l PSoC. La prog ra mac ión del PSoC se realizó en leng ua je C. Internamente cuen ta c on c uatro func io nes, a l prime ra d e ellas cu mple la ta rea de recib ir, a naliza r y va lidar a l cantidad a d os fi ica r se lecc ionada por el usuario des de el PC po r medio de la interf az con el usuario. void r ecibir _r x(int dator ){ if ((UA RT_1_bReadRxSt atus() & UART_1_RX _REG _F ULL)) { //ver fi ic ac ión de ex istencia de dat o en pin conectado c on el puert o s erial. cantidad_pc = UA RT_1_bReadRxData(); //lect ur a del dat o enviado desde la interfaz dat or= 1; cantidad_ingr esada_1 = (int)c antidad_pc; //conver sión del dat o r ecibido en ent er o if(( cantidad_ingresada_1 > = 1)& &(cantidad_ingresada_1 < = 20)) { // v erificac ión s i la cantidad es corr ect a Dat o_1= 1; env iar _tx (D at o_1); //envia el aviso de cantidad correcta.

(34) IEL2-I-06-08. 34 conteo_final=cant idad_ingres ada_1; act ivar_giro_m ot or( c onteo_f inal); // inicia pr oceso de dosif ic ación } els e{ Dat o_1= 2; env iar _tx (D at o_1); //envia el aviso de cantidad inc orr ect a recibir _r x _2(dator); // est a a la es pera par a una nuev a v er ificación } }. }. En el caso en el que el usu ario h a seleccio nad o un a cantid ad incorrecta, f ue ra d e los pa rá metros estab lecidos por e l f abrica nte del s istema , la segu nda f unción realiza la misma tarea que la prime ra , pe ro con la d iferencia q ue es te ya es el seg und o intento por inic ia r un proceso .. void r ecibir _r x_2(int dator) { if ((UA RT_1_bReadRxSt atus() & UART_1_RX _REG _F ULL)) { //ver ific ac ión de existencia de dat o en pin conect ado c on el puert o s erial. cantidad_pc = UA RT_1_bReadRxData();//lect ura del dato enviado des de la int erf az cantidad_ingr esada_1 = (int)c antidad_pc; //conver sión del dat o r ecibido en ent er o dat or= 2; if(( cantidad_ingresada_1 > = 1)& &(cantidad_ingresada_1 < = 20)) { // v erificac ión s i la cantidad es corr ect a Dat o_1= 1; env iar _tx (D at o_1); //envia el avis o de cantidad correcta conteo_final=cant idad_ingres ada_1; act ivar_giro_m ot or( c onteo_f inal); // env ia el aviso de cantidad cor recta } els e{ Dat o_1= 2; env iar _tx (D at o_1); //envia el aviso de cantidad inc orr ect a recibir _r x(dator); //esta a la espera par a una nuev a v er ific ación } } }. La tercera de las func iones es la enca rgada de env iar datos del proceso a l PC, y de esta f orma po r medio de la in te rf az con e l usua rio , ind ci arle al mismo el esta do de l p roceso. void env iar _tx (int dato_enviar){ dat o_transmit ir[0] = 0; itoa( dat o_tr ansm itir, dato_enviar, 10); // se conviert e el dat o a enviar en char contador _env iar = 0; while (dato_tr ansm itir[ contador _enviar]){ while (!(bUA RT_1_R eadT xS tat us() & UA RT _1_T X_BUFF ER_E MP TY ) ) {}//se ev it a err or UA RT_1_S endData( dato_tr ansm itir[ c ontador _enviar]);//s e env ia el dato contador _env iar+ +; } }.

(35) IEL2-I-06-08. 35. La cu arta y ú ltima f unción que compone es te p ro grama , es la enca rgada de realiza r el contro l de l proceso. Es ta f unción rea liza la activación y d esactivación del sistema de giro del vo lante, re aliza y ana liza la lectura del número de ranu ras po r med o i del sensor, y es la encarga da de l control to ta l del proceso. void act ivar _giro_m otor(cont eo_final) { ret ar do_m otor=0; act ivar_gir o=0; dat o_sensor_new = (P RT 2DR& 0x 01);//prim er a lect ura del sens or dat o_sensor_old = (PRT2DR&0x01);// pr im era lectur a del sensor contador _s ens or = 0; conteo_inic ial= 0; while( conteo_inicial < cont eo_final){ //contr ol de no s uper ar el c ont eo requerido while (activ ar _giro < num ero_gir o){ if ((UA RT_1_bReadRxSt atus() & UART_1_RX _REG _F ULL)) {//v er ific ación de dat o en pin cantidad_pc = UA RT_1_bReadRxData(); //lect ur a del dat o cantidad_ingr esada[ 0]= cantidad_pc; par o_er = at oi(cantidad_ingr esada); //conversión a ent ero del dato } if( par o_er = = 0){ //ver fi ic ac ión de activación de par ada de em ergencia act ivar_giro = num er o_giro + 1;// desactiv a el giro del m ot or conteo_inic ial = c ont eo_final + 1;// des actva el proces o } //si no hay par a de em ergencia se continua con el pr oc eso PRT1DR=0x00; // act ivacion del gir o del m ot or dat o_sensor_new =(PRT2DR&0x01); //lectura act ual del s ens or if(( dat o_s ensor _new )!= (dato_sens or_old) ){ //v erificac ion de c ont eo de ranur as act ivar_giro++ ; //aum enta el numero de r anuras act uales dat o_sensor_old= dato_sens or_new; // act ualiz acion del dat o } //retar do cualquier a= 0; while( cualquier a < 1000){ cualquier a+ +; } } act ivar_gir o = 0; conteo_inic ial+ +; //aum ent o en lso m ililitr os act ualm ent e dosif ci ados enviar _tx (c ont eo_inicial);// envio de inf orm ación del estado del pr oc es o par o_er = 1; } conteo_inic ial = 0; act ivar_gir o=0; PRT1DR=0xF F;//desactivacion de m otor conteo_final=0; }. En el anexo A encuen tra el prog rama completo de l PS oC..

(36) IEL2-I-06-08. 36. Tan to la organización d e cada un o de los b loques q ue f orman p arte d el sistema de procesamiento comp leto como la p rogramación d e cada uno de ellos se pres en tan en la Figu ra 29; de igua l f orma en la Figu ra 3 0 se p resenta a l d istribución fina l d e pines del circu ito integ ra do CY 8C2 744 3.. Figur a 29 . Implemen tación final de bloques en el PSoC. F igura 30. Diagrama d e pines de PSoC.

(37) IEL2-I-06-08 1.1.4.3. 37. In te rfaz con el usuario. La prog ramac ió n de la interfa z con el u su ario , al igua l qu e la programación del PSoC , cuenta con una descripción interna de las rutinas q ue se generan. La f igura 31 mu es tra claramente cada una de al ru tinas que se llev an a c ab o y el orden d e ejecuc ió n de las mismas .. F igura 31. Diagrama d e bloqu es del proceso de la in terfaz con el usuario. La programación de la interfa z con e l us uario tien e in te rn amente f uncion es las cu ales s erán descritas a co ntin uación. Ca da un o de los vinc ulos, bo tones y demás obse rv ados en la interf az son programados n i dividualmen te.. Botón p ara abrir e l pu erto serial El usuario elige el p uerto serial que desea u tiliza r para el p roceso, una v ez se lecc iona do, se prepa ra n los pa rá metros de c omunicación e inten to abrir el puerto . Si no ex iste o si ya esta siendo.

(38) IEL2-I-06-08. 38. utiliza do po r otro p rograma , ocurre u n erro r y la etiq ueta de ma neja r erro re s es activ ad a. De lo con trario, se ac tiv a el mens aje el cua l indica que la apertura del pue rto esta correcta . Una v ez la ape rtura de l pu erto es co rrec ta, s e activa e l mensa je de in icio del proc eso, y se indica a l usua rio que d ebe seleccionar una can tidad a dosif ci ar.. Privat e Sub B ot on_A br ir_Click( ) 'A l puls ar aquí abr e un puert o s er ial On E rror G oT o m anejar_err ores MS Comm 1.Comm Port = nr o_puert o 'P as o 1: elijo el puerto. Figur a 32 . Bo tón par a abrir puer to s eria l. MS Comm 1.S ett ings = S tr$( velocidad) + ",N,8,1" 'P as o 2: ' prepar o par ám etr os de c om unicación MS Comm 1.P ortOpen = True ' P aso 3: I nt ento abrir el 'puert o. P uedo no lograrlo: si no ex ist e, o si otr o 'pr ogram a lo está us ando. Aquí puede oc urr ir un err or 'y s altarí a a la etiquet a " m anejar _er ror es " MsgB ox ( "Puert o COM" + Str$(nr o_puert o) + ": abierto O K") E tiq_P uerto.Caption = "CO M" + Str$(nr o_puert o) + ":" E tiq_V elocidad.Capt ion = S tr$(veloc idad) + " bauds" E tiq_E stado.For eC olor = & HFF00& 'C olor v er de E tiq_E stado.Capt ion = "Abierto" GoT o Salir 'T odo Ok, continuar.. Figura 3 3. Mensaje de aper tura correc ta del puerto serial manejar_er r or es: MsgB ox ("E rror al int ent ar abr ri CO M" + Str$(nr o_puert o)) MsgB ox ("E rror detectado por Vis ual B asic: " + E rr.Des cr ipt ion) Resum e S alir ' Resume m e permit e cont inuar con el programa.. Fig ura 34. Men saje de apertura incorrecta de l puer to ser ial. Salir: MsgB ox "P or fav or seleccione la c antidad que se quier e dosific ar" 'Aquí puedo poner algo que quier a que se ejec ute en 'c ualquier situación. End S ub Privat e Sub B ot on_Ac ept ar_Click() End S ub. Figur a 35 . Men saje d e seleccion ar c antidad.

(39) IEL2-I-06-08. 39. Botón d e ay uda Este bo tó n brinda la a pertura de u n arch vi o de tex to, e l c ual brinda ra ayu da al operado r del o bjetivo de es te programa y de como utilizarlo. Privat e Sub B ot on_Ay uda_C lick () 'A bre el texto Leem e.txt que se encuentr a en el m ism o 'd ir ectorio que el ejecut able "E jemplo de us o de MS CO MM.E XE" Dim r uta_leem e A s String rut a_leem e = " " + A pp.P ath + "\" + "leem e.txt " On E rror G oT o E rror_A briendo Shell "C:\W indows\ not epad.exe" + ruta_leeme, v bN orm alFoc us GoTo S eguir Error_A briendo: M sgB ox "No se pudo abrir LEE ME.T XT en el B loc de Notas" M sgB ox "V si ual Basic detectó: " + E rr.Description Res um e S eguir. Figura 36. Botón de ayud a Botón d e ce rrar pue rto seria l Cuando el proc eso ha finalizad o y el operador des ea apagar el sistema, p ara evitar d años en e l pue rto, da la decisión de cerra r el pue rto. Privat e Sub B ot on_Cerrar _C lick () 'A l pulsar aquí cierr a un puerto serial On E rror G oT o m anejar_err ores 'P rot ejo fr ent e al er ror. M SCom m1.P ortOpen = Fals e 'P uede haber err or s i 'intento cerrar un puert o que está en us o por otr o 'programa, entr e otr as caus as.. Figura 37. Botón de cerrar el puerto serial MsgB ox ("P uert o COM " + S tr$(nr o_puerto) + ": c err ado O K") E tiq _Estado.For eC olor = &HFF&. 'Rojo. E tiq _Estado = "CE RRADO" G oT o S alir. F igur a 38. Men saje de puerto serial cerrado c orrec ta mente Botón d e enviar d e informac ión al PSoC Una ve z el usu ario selecciona la cantid ad, debe enviar este valo r hacia el PSoC . El valor escrito por el usuario es co nvertido e n tipo Byte y posteriormen te es enviando. Se ac tiv an el mensaje que in dica que la cantidad ha sido seleccionada . En el caso qu e e l usua rio desea s eleccionar una can tidad pe ro a un n o ha seleccion ado e l puerto se ria se activa ra e l e rror de envio..

(40) IEL2-I-06-08. 40. Privat e Sub B ot on_E nv iar _C lick () ' La propie dad Output r equiere un V ar iant Dim text o_salida As Byte texto_salida = Val(s eleccion_cant idad.T ext). Figur a 39 . Bo tón de enviar cantidad a dos ificar al P SoC Text o_M ensajes.Text = "Env iando..." MsgB ox "H a s elecc ionado la cant idad a dosificar " 'A l escribir en la propiedad O utput, s e envian 'l os dat os desde el puert o al ext er ior. 'd ebo pr ot eger fr ent e a err or es par a que el pr ogr am a 'n o abort e. On E rror G oT o E rror_E nviando MSCom m1.Output = Chr (texto_salida) GoTo S alir. Error_E nviando: MsgB ox "Ocurr ió un er r or al intentar enviar el t ext o. V is ual B asic detectò: " + E rr.D es cr iption ' MsgB ox "Visual B as ic det ect ó: " + Err.Desc ript ion Texto_M ens ajes.T ext = "O cur rió er r or al enviar, por f avor s eleccione y abrà el puerto " Res um e Salir Salir: End S ub. Lista de selección del pue rto seria l En la lis ta s e han predetermin ad o has ta cua tro p osib les pu ertos se riales. Privat e Sub C om bo_P uert o_Click () 'A quí selec ciona el num er o del puert o a us ar. Dim viejo_puert o As Int eger viejo _puert o = nr o_puert o 'M e fijo si el usuario 'intent a c am biar de puerto. nr o_puerto = Com bo_P uert o.ListI ndex nr o_puerto = Com bo_P uert o.It emDat a(nro_puerto) 'G racias a la v ar iable m ensajes _c am bios puedo suprim ri 'e l mens aje c uando ar ranca el program a. If (nr o_puerto <> viejo _puert o) And (m ensajes _cam bios = T rue) _ Then Ms gB ox "D ebe abr ir este puert o antes de usarlo" End S ub.

(41) IEL2-I-06-08. 41. Botón d e Eme rg enc ia Existe la posibilidad que el usuario nec esite o requ e i ra parar e l proceso y este b otón brinda esta opc ión. Una ve z el usuario lo pres io ne , la in te rf az d a avis o al PS oC, y p os te riormente cierra e l pue rto se ria l pa ra evitar d años. Finalme nte la in te rf az que dara como si no s e hubiera dan do inic io , y será necesa rio empezar d e nuevo .. F igura 40. Botón de parad a de emerg enc ia Privat e Sub E m ergenc ia_Click() ' La propie dad Output r equiere un V ar iant Dim text o_salida_er As V ariant texto_salida_er = " 0" Text o_f inal = "Oc urr io un err or, el pr oces o no t erm ino c orr ect am ente, por f avor inicie de nuev o" Text o_dosif ci ada = "ERROR" 'A l escribir en la propiedad O utput, se envian 'l os dat os desde el puert o al ext er ior. 'd ebo pr ot eger fr ent e a err or es par a que el pr ogr am a 'n o abort e. On E rror G oT o E rror_E nviando MSCom m1.Output = text o_salida_er Text o_M ensajes = " " Text o_dosif ci ada = " " Text o_f inal = " " Text o_c antidad = " " 'A l pulsar aquí cierr a un puerto serial On E rror G oT o m anejar_err ores 'P rot ejo fr ent e al er ror. M SCom m1.P ortOpen = Fals e 'P uede haber err or s i 'intent o c err ar un puert o que est á en uso por otro 'pr ogram a, entr e otr as c ausas. M sgB ox ("P uert o COM " + S tr$(nr o_puerto) + ": cerr ado O K") E tiq _Estado.For eC olor = &HFF&. 'Rojo. E tiq _Estado = "CE RRADO" G oT o S alir Error_E nviando: MsgB ox "Ocurr ió un er r or al intentar enviar el t ext o" MsgB ox "Vis ual B asic det ect ó: " + Err.Descr iption Texto_M ens ajes.T ext = "O cur rió er r or al enviar " GoTo Salir manejar _er ror es: M sgB ox ("Err or al intent ar c err ar COM" + Str$(nro_puert o)) M sgB ox ("Vis ual basic detectó: " + E rr.Des cr iption) Res um e S alir.

(42) IEL2-I-06-08. 42. Salir: End S ub. Configu ración d e la comunicación serial Esta rutina del prog ra ma re aliza la co nf igurac ión de l al comunicació n, la v e locid ad de transmisión , así como también p re pa ra a l prog rama pa ra recibir y transmitir d atos .. Privat e Sub F orm _Load( ) '* *** P rogr am a de dem ostrac ión del c ontrol MSCOM M **** ' S e usa el MS COM M en su f orm a m ás sim ple: '. 1) S ólo en m odo "t ext o" ( no " binario"). '. 2) S ólo se manejan los ev ent os de r ecepción y. '. transm si ión (ignora err ores de datos, ring del. '. modem, etc.). ' V ar iables globales, definidas en M odule1: ' mensajes _cam bios as boolean S uprim e m ensajes al iniciar pr ogr am a. ' v elocidad As I nteger B auds ' nro_puert o A s I nt eger Cual puerto us o ' inc luy e_s alt o_c ar r o A s Boole an E nviar o no CR+ LF (0x0D y 0x0A) ' c adena_entr ada A s V ariant R ec ibe el texto del contr ol. mens ajes_cam bios = Fals e veloc idad = 19200 nr o_puerto = 9600 cant idad = 1 Com bo_P uert o. ListI ndex = 0 mens ajes_cam bios = True '* ** P repar ación del objet o M SCOMM 1 par a r ecibir ******* '* ** y transm itir. *******. MSCom m1.InputLen = 0 ' E l valor 0 hac e que se lea t odo ' el cont enido del buffer de r ecepcion que pos ee ' el contr ol MS Comm . ' S i Input Len v aliera 6, se r ecibir ian los prim er os 6 'caracter es de es e buff er, ignor ando el r est o. MSCom m1.RThres hold = 1 ' al rec ibir uno o m as caracteres 'se gener ará el ev ento OnComm y la pr opiedad 'CommE vent c ont endr á el valor comE vR ec eiv e. 'La constant e comE vReceive vale 2 . MSCom m1.SThr eshold = 1 ' al enviar uno o m as caracter es 'se gener ar á el ev ent o OnComm y la propiedad 'ComE vent c ontendr á el v alor comE vS end 'La const ant e c om EvSend vale 1. '* ** P ar a tr abajar con M SCO MM, falt an los siguient es pas os: ' 1) E specif ci ar c ual port va a usar: '. M SCom m1.C om mPort = 1.

(43) IEL2-I-06-08. 43. ' 2) E stablecer parám etr os de la c om unicación: '. M SCom m1.S ettings = "9600,N, 8, 1". '. veloc idad= 9600, paridad= No usada,. '. cant idad de bits= 8,. '. cant idad de bits de par ada (stop bits) = 1. ' 19200 baudios, sin paridad, 8 bits de datos y 1 bit de par ada. ' 3) A br ir el puerto: '. MS Comm 1.P ortOpen = True. ' E stos 3 pasos s e llev an a c abo en el botón llam ado ' Bot on_A br ir ' MsgB ox "P or f av or s eleccione y abra el puert o antes de em pez ar a ut iliz arlo" Etiq_Est ado.F or eColo r = &HFF &. 'Rojo. Etiq_Est ado.C aption = "CERRA DO" 'B oton_Ay uda_O culto.S etFocus End S ub. Privat e Sub M SC om m1_OnComm () 'A qui se int er c eptan los ev entos que se pr oducen 'd urante a l com unic ación RS 232. 'C ada vez que pasa algo r elativ o al puerto CO M 'e n us o, cambia el v alor de la pr opiedad CommE vent 'E jem plo: S i s uena el t elef ono, y el modem 'e stá conectado a la linea, y se est á utilizando el 'p uert o COM c orr es pondient e al m odem, s e generar á el ' evento O nComm y la pr opiedad Comm Ev ent valdr á 6 . ' ( 6 es el v alor de la const ant e c om mEvRing, y a def inida ' inter nament e por V is ual B asic ). Dim envio As B oolean envio = False If MS Comm1.Comm Event = comE vR ec eiv e T hen 'L abel1 = " " text o_llego = Int(MSComm 1.Input ) ' Label1 = texto_llego If text o_llego = " 98" Then Texto_final = "Ocurrio un error, el pr oces o no term ino c orr ect am ent e, por fav or inicie de nuev o" av iso_recibido = 0 End If If avis o_r ecibido = 2 Then If text o_llego = cantidad_ej T hen Texto_dosificada = S tr$(texto_llego) + " MILILITROS" Texto_final = "El proc es o ha t erm inado ex ti osam ente" avis o_rec ibido = 0 End If If text o_llego < cantidad_ej T hen Texto_dosificada = S tr$(texto_llego) + " MILILITROS" Texto_final = "El proc es o se enc uentr a aun en ejecutación".

(44) IEL2-I-06-08 avis o_rec ibido = aviso_r ec ibido End If End If If avis o_r ecibido = 1 Then If text o_llego = "1" T hen Texto_cant idad = "Es v ali da. El P roces o c ontinua satisfact oriament e" avis o_rec ibido = aviso_r ec ibido + 1 End If If text o_llego = "2" T hen Texto_cant idad = "No es v alida. P or f avor ingr ese de nuev o la c antidad s olicitada" avis o_rec ibido = 0 End If End If 'Label2 = avis o_rec ibido End If If MS Comm1.Comm Event = comE vS end T hen Texto_M ens ajes = "S e ha inic iado el proces o c on la cantidad selec cionada" Texto_dosif icada = " " Texto_final = " " Texto_cantidad = " " avis o_recibido = avis o_r ecibido + 1 cantidad_ej = Int( selecc ion_c antidad) End If End S ub. 44.

(45) IEL2-I-06-08. 45. 2. IM PLEM ENTACIÓN Una v ez se lecc ionado la instrumentació n, y teniend o ya e l diseño d el hardware y del softwa re que se va a proseg uir co n la implementac ión de l proy ecto , y tenien do en c uenta la desc ripción de l proceso que se re quiere o btene r, po demos proc eder a rea lizar la implementación de l d ispositiv o. In ic iand o con la implementació n del d ispositiv o elec trón ci o PSo C, posteriormente realizando la adaptació n física de la plan ta a l sis te ma y finalizando co n la imp lemen tación d e los subsistemas re stantes.. 2.5. P SoC. Como resultado f inal se ob tuvo entonc es un d ispositivo compuesto po r un a etapa d e aco ple de l PSoC c on el sis tema de v entilación y una seg unda pa rte qu e inco rp ora los s ubs istemas de control, de interfaz co n el usu ario y de proces amiento de datos de en trada. E l s istema completo se puede ver en al f igura 41 .. Figura 41. Sis te ma de control d e dos ificac ión de líquido s. 2.6. AD APTACIÓN DEL BOTTLE TOP BUR ET. Ten ie ndo un conocimiento básico sobre e l comportamien to de l Bottle top Buret y sobre la in stru men tación y softwa re po r adoptar, se p roced ió a evalua r sus carac te rís ticas físic as de l Bottletop Buret. Se re alizó u n mode lamiento de la p lanta c on la ay uda d e un Ing enie ro Mecánico y una Diseña dora In dus trial p ara re alizar su adaptac ión al h ardwa re . El o bjetivo, la a dap tación d e la planta a la automa tización no realiza rá daños f ísicos que p ud ie ra n perjud ci ar en un f uturo s u proceso ma nu al. Para es to , se busco una so lución eco nómic a, d e fácil manipu lación huma na y que en u n futuro no perjudic ara el estad o f ís ico de l v olante y d el Bottle top Bu re t..

(46) IEL2-I-06-08. 46. Tomando las medidas de l Bottletop B uret, se modeló un sistema mecánico res si tente a la fuerza del motorreductor n ecesa ria p ara realizar el movimien to del vo lante, y que a su vez es té se pudiera adaptar a l sis te ma elec trónico dis eña do a nterio rmente. Se modeló un c ilind ro d e diáme tro igual a l del volan te (2” de diámetro), y se f ijo esté al v olan te p or medio de ay uda d e u na ab ra za dera metálica, de esta fo rma se f ija e l c ilind ro a l Bottletop Buret.. Figur a 42 . Ad aptac ión físic a del volante de la planta El modelo obtenido cu mplía las c arac te rísticas solicitadas, ya qu e s i es necesa rio realiza r un proceso manualmente, el ope ra rio simplemente sue lta la a brazade ra metá lica y se ob tiene nuevamente la plan ta para us o manu al. Otra fo rma de v isualiza r la ef ectiv id ad de este mod elo, es que d ebido a l mate rial del cilin dro, e n este c aso s e escog ió P VC, esté no causa ning ún tip o de des gaste o dete rioro sobre el vo lante de l Bottletop B uret.. Figur a 43 . Sistema de ad aptac ión del vola nte con e l motorreductor. De igual fo rma se modelo la planta con su respec tiv o tanque de almacenamiento. Pa ra ev itar la entrada de aire como una perturbación en el sistema , fue n ecesa rio ad quirir un tanque de almacena miento pa ra líqu idos que a justara pe rf ec tamente con e l Bottletop Buret..

(47) IEL2-I-06-08. 47. F igur a 44. Ens amble d el tanque de almacena je con la plan ta (mod elo). F igur a 45. Ens amble d el tanque de almacena je con la plan ta (r eal). Adicionalmen te, c omo s e debe co nservar el estado f ís ico de la p lanta en p erfecto estado, s e diseñó la ins ta lación del s ensor a la planta por me dio de plastilina, de esta fo rma aseg uramos que e l materia l u tilizado es n o toxico, no conductor y de f ácil se parac ión, para el caso d e que rerse realiza r un proc eso de f orma man ua l. Finalmente se modeló e l sistema de a utoma tización comp leto en su estado f ís ico, el cua l s e re alizó pensando e n las neces idades d el c lie nte..

(48) IEL2-I-06-08. 48. Figura 46. Mode lo general de l sis te ma. Figur a 47 . Implementación obtenida del sistema. Tod os los mo de los se rea lizaron e n Microstation.. 2.7. IMPL EMENTACIÓN DE LOS SUBSISTEMAS. Finalmente para realiza r las v alidac iones corres pondien tes del sistema era necesario imp lemen ta r el s istema d e mante nimiento. L a f ig ura 31 mu estra el sistema de alimen tación obten ido..

(49) IEL2-I-06-08. 49. F igura 48. Sistema de alimentación. 2.8. RE SUMEN. Finalmente s e obtuv o el sistema mostrado en la fig ura 4 9. Tiene dimension es de 20cm de prof und idad , 40c m de a nch o y 40 cm. de alto y un peso ap roximado de 5 Kg . Por s us carac te rís ticas f ís icas es de fácil trans portac ió n.. Figur a 49 . Sistema d e alimentac ión del sistema.

(50) IEL2-I-06-08. 50. 3 . VAL IDACIÓN DE PROTOTIPO. 2.9. P RUEBAS DEL SOF TWARE Y HARDWARE. Para la comprobación de l buen funcionamien to de l softwa re y del hardwa re dise ña dos e imp lemen tados, se rea lizaron pruebas ten iendo e n cuenta mal uso de l softwa re por pa rte de l usu ario , la dos ificación del produc to e n d ife rentes ca ntidades y el caso de se r nec esario una parada de e mergencia. Para el prime ro de los c asos, asumimos como p rimer erro r, qu e el usuario no se lecc iona ba ni ab ría correctamente el puerto s erial d el PC que se va a ser usado d urante e l proces o. Como res ulta do e l sof tware dio avis o al usua rio de l error y posterio rmente dio indicaciones . Las figu ras 50 y 51 mues tran cuando s e intenta inicializa r un p roceso sin ha be r re alizado la ape rtura y se lecc ión de l pue rto se ria l co rrespo ndie nte, u na v ez es correcto e l pu erto, s e da las s iguientes ind ci ac iones para al continuac ió n del proc eso.. Figura 50. Error d e inic ia lización del pro ceso.

(51) IEL2-I-06-08. 51. Figura 51. Selec ción y aper tura correcta del puerto serial. El segundo de los e rrores p osibles tomados en cuenta , es cuando el usua rio selecciona una can tidad invá lida. Inmediata mente el softwa re analiza y da av si o del error y p osteriormen te d e las in dicacion es que de be s egu ir pa ra pode r realiza r un proceso de dosif icac ión. Ver figu ra 52..

(52) IEL2-I-06-08. 52. Figura 52. Selec ción incorrec ta de la can tidad a dos ificar. En el seg un do de los casos , una vez el usuario se lecc io na c orrectame nte la can tidad a dosif ci ar, e l sistema , da inf ormac ión al usua rio de la co ndic ión actua l de l proces o y d e igual fo rma ind ica cua ndo e l proceso a te rminado y s i f ue un p roceso ex itoso o no . L as f iguras 53 y 54 muestran como es la inte rf az v isua lizad a por el usua rio mien tras un proces o esta en e jecución y cuando e l mismo f inaliza..

(53) IEL2-I-06-08. 53. F igura 53. Aviso d el estado actua l del proceso. Figur a 54 . Fina liza ción correc ta del proceso.