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Implementación de algoritmos MPC con restricciones en mbed NXP LPC1768
Dpto. Ing. de Sistemas y Automática
Universidad de Sevilla
Proyecto Fin de Carrera
Implementación de algoritmos MPC con restricciones en mbed NXP LPC1768
Dpto. Ing. de Sistemas y Automática Página 223 Ramón Jesús Cuesta Pérez
Capítulo 11
Clientes OPC
Implementación de algoritmos MPC con restricciones en mbed NXP LPC1768
amón Jesús Cuesta Pérez
Curso 2011/2012
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11.1 Objetivos
En este capítulo vamos a demostrar el buen funcionamiento del servidor programado
conectándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar
nosotros. En primer lugar trabajaremos con el cliente de OPC DA gratuito de la
compañía alemana Kassl GmbH
programado en el capítulo an
también para desarrollar una pantalla de explotación del control del depósito de agua de
la planta de los cuatro tanques.
11.2 Cliente OPC Kassl
Este cliente podemos descargarlo gratuitamente en la página web de Kassl, en concreto
en su sección de descargas, a la que podemos llegar fácilmente haciendo click en el
siguiente enlace: http://www.kass
De entre todos los productos disponibles para su descarga seleccionamos el siguiente:
OPC DA Data Access Client Freeware version 1.00 (450 kb)
En el CD del proyecto se adjunta este archive en el directorio
abrir el ejecutable accedemos a la siguiente ventana:
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En este capítulo vamos a demostrar el buen funcionamiento del servidor programado
ándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar
nosotros. En primer lugar trabajaremos con el cliente de OPC DA gratuito de la
Kassl GmbH, y en segundo lugar conectaremos el servidor
programado en el capítulo anterior con el cliente OPC de LabVIEW
también para desarrollar una pantalla de explotación del control del depósito de agua de
la planta de los cuatro tanques.
Cliente OPC Kassl
Este cliente podemos descargarlo gratuitamente en la página web de Kassl, en concreto
en su sección de descargas, a la que podemos llegar fácilmente haciendo click en el
http://www.kassl.de/opc/download.shtml
De entre todos los productos disponibles para su descarga seleccionamos el siguiente:
Freeware version 1.00 (450 kb)
En el CD del proyecto se adjunta este archive en el directorio “Ficheros cap
abrir el ejecutable accedemos a la siguiente ventana:
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Curso 2011/2012
En este capítulo vamos a demostrar el buen funcionamiento del servidor programado
ándolo con dos clientes OPC comerciales, es decir, que no vamos a programar
nosotros. En primer lugar trabajaremos con el cliente de OPC DA gratuito de la
, y en segundo lugar conectaremos el servidor
VIEW , aprovechando
también para desarrollar una pantalla de explotación del control del depósito de agua de
Este cliente podemos descargarlo gratuitamente en la página web de Kassl, en concreto
en su sección de descargas, a la que podemos llegar fácilmente haciendo click en el
De entre todos los productos disponibles para su descarga seleccionamos el siguiente:
Ficheros capítulo 11”. Al
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Una vez tenemos la mbed funcionando y con
vez al PC podemos abrir el
hacemos click en File > Connect to Server…
Seleccionamos ahora el servidor programado:
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Una vez tenemos la mbed funcionando y conectada al router, con éste conectado a su
cliente para comunicarnos con el microcontrolador.
File > Connect to Server…
Seleccionamos ahora el servidor programado: Graybox OPC Server by Ramon Cuesta
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ectada al router, con éste conectado a su
cliente para comunicarnos con el microcontrolador. Para ello
Graybox OPC Server by Ramon Cuesta.
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Una vez conectados al servidor
Clicamos en la pestaña Inspector
espacio de la izquierda, se despliega un menú en el que podemos elegir crear un nuevo
grupo desde el punto de vista del cliente seleccionando
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al servidor aparecen los grupos creados en éste: salida
Inspector y, haciendo click en el botón derecho del ratón en el
espacio de la izquierda, se despliega un menú en el que podemos elegir crear un nuevo
grupo desde el punto de vista del cliente seleccionando Add Group…
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salida y entrada:
ón derecho del ratón en el
espacio de la izquierda, se despliega un menú en el que podemos elegir crear un nuevo
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Escribimos ahora el nombre
frecuencia de actualización de los ítems (
(DeadBand).
Una vez pulsemos Ok aparecerá el nuevo grupo del cliente en
Para añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña
Explorer, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y
veremos como aparece en la ventada
ratón sobre él y pulsamos en
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Escribimos ahora el nombre (Groupname) que queremos dar al grupo, as
frecuencia de actualización de los ítems (UpdateRate) deseada y su zona muerta
aparecerá el nuevo grupo del cliente en la pestaña
añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña
, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y
veremos como aparece en la ventada OPC Items. Clicamos con el botón derecho del
ratón sobre él y pulsamos en Items to Inspector…
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que queremos dar al grupo, así como la
) deseada y su zona muerta
la pestaña Inspector.
añadir nuevos tags o ítems al grupo que acabamos de definir volvemos a la pestaña
, hacemos click en el grupo del servidor que contenga al ítem deseado y
. Clicamos con el botón derecho del
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Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir
pulsamos OK.
En el ejemplo anterior hemos añadido el tag de
propio ahora con los ítems del grupo salida. Nótese cómo los tags, que en el servidor
aparecen separados en dos grupos, los tenemos en el cliente agrupados en uno solo.
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Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir
En el ejemplo anterior hemos añadido el tag del grupo entrada “referencia”. Hacemos lo
propio ahora con los ítems del grupo salida. Nótese cómo los tags, que en el servidor
aparecen separados en dos grupos, los tenemos en el cliente agrupados en uno solo.
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Seleccionamos en la ventana emergente el grupo del cliente al que lo queramos añadir y
ncia”. Hacemos lo
propio ahora con los ítems del grupo salida. Nótese cómo los tags, que en el servidor
aparecen separados en dos grupos, los tenemos en el cliente agrupados en uno solo.
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Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags
en el servidor. En la pantalla
hora de actualización y calidad del último dato:
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Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags
en el servidor. En la pantalla Inspector aparecen los ítems con su nombre, valor actual,
hora de actualización y calidad del último dato:
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Éste es el grupo que hemos definido en el cliente, conteniendo los cuatro tags existentes
aparecen los ítems con su nombre, valor actual,
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En la captura anterior se observa c
altura, coincidiendo evidentemente con la referencia marcada. Modifiquemos ahora la
referencia. Para ello hacemos click con el botón derecho del ratón sobre el ítem
entrada.referencia y pulsamos en
Escribimos en la ventana emergente el nuevo valor de referencia que deseemos:
En la siguiente captura podemos observ
acabamos de escribir pero no la referencia actual
capítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde
“referencia”.
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observa cómo el proceso estaba estabilizado en 10.5 cm de
altura, coincidiendo evidentemente con la referencia marcada. Modifiquemos ahora la
referencia. Para ello hacemos click con el botón derecho del ratón sobre el ítem
y pulsamos en Sync Write Value… o Async Write Value…
Escribimos en la ventana emergente el nuevo valor de referencia que deseemos:
En la siguiente captura podemos observar cómo ha cambiado el ítem sobre el que
acabamos de escribir pero no la referencia actual del sistema, que como indicamos en el
ítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde
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ómo el proceso estaba estabilizado en 10.5 cm de
altura, coincidiendo evidentemente con la referencia marcada. Modifiquemos ahora la
referencia. Para ello hacemos click con el botón derecho del ratón sobre el ítem
Async Write Value…
Escribimos en la ventana emergente el nuevo valor de referencia que deseemos:
tem sobre el que
del sistema, que como indicamos en el
ítulo anterior lo hará transcurridos N tiempos de muestreo desde la escritura en
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Transcurrido ese tiempo cambia la referencia en la mbed, lo cual queda reflejado en el
ítem ref_actual, cuyo valor es
vemos como la salida del sistema (
para lo cual ha variado también el
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Transcurrido ese tiempo cambia la referencia en la mbed, lo cual queda reflejado en el
, cuyo valor es enviado desde el microcontrolador al servidor. Así pues,
vemos como la salida del sistema (altura) ha evolucionado hasta la nueva referencia
para lo cual ha variado también el voltaje, como es obvio.
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Transcurrido ese tiempo cambia la referencia en la mbed, lo cual queda reflejado en el
enviado desde el microcontrolador al servidor. Así pues,
) ha evolucionado hasta la nueva referencia,
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Finalmente, cuando queramos desconectar el cliente
en File > Disconnect from Server
Esto no finaliza la ejecución ni del servidor ni de la mbed, que seguirá controlando el
sistema en torno a la última referencia recibida. Si volvemos a conectarnos al servidor
podemos seguir enviando nuevos set
microcontrolador. Lo mismo ocurre si nos conectamos otro cliente distinto.
11.3 Cliente OPC desarrollado en Lab
En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en
con una pantalla de explotación para el control del depósito de la planta de los cuatro
tanques. Para desarrollar un cliente OPC en LabVIEW tenemos que utilizar los
siguientes bloques de la librería
siguiente página mostramos la ayuda de estos bloques. En negrita se indican las
conexiones mínimas que han de tener los bloques:
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Finalmente, cuando queramos desconectar el cliente del servidor basta con hacer click
File > Disconnect from Server.
Esto no finaliza la ejecución ni del servidor ni de la mbed, que seguirá controlando el
sistema en torno a la última referencia recibida. Si volvemos a conectarnos al servidor
podemos seguir enviando nuevos set-points sin necesidad de resetear el
microcontrolador. Lo mismo ocurre si nos conectamos otro cliente distinto.
Cliente OPC desarrollado en LabVIEW
En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en
con una pantalla de explotación para el control del depósito de la planta de los cuatro
tanques. Para desarrollar un cliente OPC en LabVIEW tenemos que utilizar los
siguientes bloques de la librería Data Socket: Open, Read, Write
siguiente página mostramos la ayuda de estos bloques. En negrita se indican las
conexiones mínimas que han de tener los bloques:
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del servidor basta con hacer click
Esto no finaliza la ejecución ni del servidor ni de la mbed, que seguirá controlando el
sistema en torno a la última referencia recibida. Si volvemos a conectarnos al servidor
points sin necesidad de resetear el
microcontrolador. Lo mismo ocurre si nos conectamos otro cliente distinto.
En este apartado mostraremos el cliente desarrollado en LabVIEW 2011 en conjunción
con una pantalla de explotación para el control del depósito de la planta de los cuatro
tanques. Para desarrollar un cliente OPC en LabVIEW tenemos que utilizar los
y Close. En la
siguiente página mostramos la ayuda de estos bloques. En negrita se indican las
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Para implementar un cliente con estos bloques basta con seleccionar cada ítem por
separado con un bloque DS Open
tal y como se observa en la parte izquierda de figura que aparece tras este párrafo. Una
vez seleccionados los ítems conectamos la salida “connection id” a la entrada
“connection in” de su respectivo bloq
(si el ítem es de escritura). A los bloques DS Read les introducimos un cero en la
entrada “type” para indicar que los datos que llegan son del tipo VARIANT. Por su
parte, al bloque DS Write le introducimos en
lintroduzcamos desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de
bloque están introducidos dentro de un bucle, por lo que realizamos la lectura/escritura
de forma periódica. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada
“connection id” de los bloques
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Para implementar un cliente con estos bloques basta con seleccionar cada ítem por
DS Open, introduciendo su URL y modo (escritura y/o lectura)
tal y como se observa en la parte izquierda de figura que aparece tras este párrafo. Una
vez seleccionados los ítems conectamos la salida “connection id” a la entrada
“connection in” de su respectivo bloque DS Read (si el ítem es de lectura) o
(si el ítem es de escritura). A los bloques DS Read les introducimos un cero en la
entrada “type” para indicar que los datos que llegan son del tipo VARIANT. Por su
parte, al bloque DS Write le introducimos en su entrada “data” la referencia que
desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de
bloque están introducidos dentro de un bucle, por lo que realizamos la lectura/escritura
. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada
nection id” de los bloques DS Close, que se encargarán de cerrar el cliente.
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Para implementar un cliente con estos bloques basta con seleccionar cada ítem por
ntroduciendo su URL y modo (escritura y/o lectura)
tal y como se observa en la parte izquierda de figura que aparece tras este párrafo. Una
vez seleccionados los ítems conectamos la salida “connection id” a la entrada
(si el ítem es de lectura) o DS Write
(si el ítem es de escritura). A los bloques DS Read les introducimos un cero en la
entrada “type” para indicar que los datos que llegan son del tipo VARIANT. Por su
entrada “data” la referencia que
desde la pantalla de explotación. Nótese en la figura que ambos tipos de
bloque están introducidos dentro de un bucle, por lo que realizamos la lectura/escritura
. Finalmente conectamos sus salidas “connection out” a la entrada
, que se encargarán de cerrar el cliente.
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Tomamos la salida “data” de los bloques DS Read para monotorizar la referencia actual,
altura de agua y voltaje aplicado a la bomba de forma gráfica:
La apariencia de la pantalla de explotación será la siguiente:
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Tomamos la salida “data” de los bloques DS Read para monotorizar la referencia actual,
altura de agua y voltaje aplicado a la bomba de forma gráfica:
pantalla de explotación será la siguiente:
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Tomamos la salida “data” de los bloques DS Read para monotorizar la referencia actual,
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Probemos el funcionamiento de la conexión cliente
bucle de control predictivo y conectada al PC a través del router comenzamos la
ejecución del programa en LabVIEW pulsando en el icono
En el instante de la conex
referencia de 10 cm, como podemos observar en la figura, tanto en la gráfica superior
como en el mímico del tanque.
A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la
inferior y en su correspondiente casillero amarillo, en el que aparece el valor numérico.
Para ordenar que se produzca un cambio de referencia
tiempos de muestreo introducimos un nuevo valor en
la esquina superior izquierda.
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Probemos el funcionamiento de la conexión cliente-servidor. Con la mbed ejecutando el
bucle de control predictivo y conectada al PC a través del router comenzamos la
ejecución del programa en LabVIEW pulsando en el icono Run.
En el instante de la conexión el proceso se encontraba estabilizado en torno a la
referencia de 10 cm, como podemos observar en la figura, tanto en la gráfica superior
como en el mímico del tanque.
A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la
inferior y en su correspondiente casillero amarillo, en el que aparece el valor numérico.
Para ordenar que se produzca un cambio de referencia (por ejemplo a 5 cm)
tiempos de muestreo introducimos un nuevo valor en la casilla “Referenc
la esquina superior izquierda.
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servidor. Con la mbed ejecutando el
bucle de control predictivo y conectada al PC a través del router comenzamos la
ión el proceso se encontraba estabilizado en torno a la
referencia de 10 cm, como podemos observar en la figura, tanto en la gráfica superior
A su vez, el voltaje también se mantiene fijo en 3,47 V, tal como se aprecia en la gráfica
inferior y en su correspondiente casillero amarillo, en el que aparece el valor numérico.
(por ejemplo a 5 cm) dentro de N
la casilla “Referencia”, ubicada en
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Transcurridos N tiempos de muestreo observaremos el cambio de set
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Transcurridos N tiempos de muestreo observaremos el cambio de set-point en la gráfica:
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point en la gráfica:
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Al cabo de un cierto tiempo el sistema se estabilizará en torno a la nueva referencia.
Cambiemos de nuevo ahora
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Al cabo de un cierto tiempo el sistema se estabilizará en torno a la nueva referencia.
Cambiemos de nuevo ahora la referencia, en este caso a 12 cm:
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Al cabo de un cierto tiempo el sistema se estabilizará en torno a la nueva referencia.
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Observamos tanto en la gráfica como en el mímico el nuevo cambio de referencia.
Desconectamos el cliente parando la ejecución del programa. Si mediante MATLAB
representamos los datos recogidos por el servidor en
que, obviamente, las gráficas obtenidas son las mismas que las mostradas en la pantalla
de explotación.
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Observamos tanto en la gráfica como en el mímico el nuevo cambio de referencia.
Desconectamos el cliente parando la ejecución del programa. Si mediante MATLAB
representamos los datos recogidos por el servidor en el fichero Traza.txt observaremos
que, obviamente, las gráficas obtenidas son las mismas que las mostradas en la pantalla
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Observamos tanto en la gráfica como en el mímico el nuevo cambio de referencia.
Desconectamos el cliente parando la ejecución del programa. Si mediante MATLAB
el fichero Traza.txt observaremos
que, obviamente, las gráficas obtenidas son las mismas que las mostradas en la pantalla
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En el CD del proyecto se adjunta el proyecto de LabVIEW que implementa el cliente
OPC y la pantalla de explotació
Para las pruebas mostradas con ambos clientes se ha usado la versión del programa de la
mbed que incluye la simulación del sistema. Se ha utilizado el
horizonte N = 15 y un valor del parámetro
consultar el código íntegro
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En el CD del proyecto se adjunta el proyecto de LabVIEW que implementa el cliente
OPC y la pantalla de explotación.
Para las pruebas mostradas con ambos clientes se ha usado la versión del programa de la
mbed que incluye la simulación del sistema. Se ha utilizado el solver de Jacobi,
y un valor del parámetro λ de 0,5. Ver anexos (capítulo 11)
íntegro de este programa.
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En el CD del proyecto se adjunta el proyecto de LabVIEW que implementa el cliente
Para las pruebas mostradas con ambos clientes se ha usado la versión del programa de la
de Jacobi, con un
s (capítulo 11) para
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11.4 Bibliografía del capítulo
Iwanitz, F. Lange, J. OPC. Fundamentals, Implementation, and Application
Heidelberg : Hüthig, cop. 2002
2nd rev. ed.
Kassl GmbH. OPC Software Products
http://www.kassl.de/opc/index.shtml
National Instruments. Developing OPC Clients in Lab
LabVIEW 2011 Help
Matrikon OPC. OPC Tutorials
http://www.matrikonopc.com/resources/opc
OPC Foundation. OPC Fundation Website
http://www.opcfoundation.org
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Bibliografía del capítulo
OPC. Fundamentals, Implementation, and Application
Heidelberg : Hüthig, cop. 2002
Software Products
http://www.kassl.de/opc/index.shtml
Developing OPC Clients in LabVIEW
http://www.matrikonopc.com/resources/opc-tutorials.aspx
OPC Fundation Website
http://www.opcfoundation.org
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