CMC-141

CMC-99

Nota de prensa

Medimos Controlamos, Registramos

Introducción Los equipos de la serie MultiCon son indicadores, registradores y controladores avanzados montados en una caja de reducidas dimensiones, diseñados tanto para las aplicaciones mas avanzadas tanto como para las menos exigentes de automatización industrial. Cuentan con un display TFT a color que junto con su pantalla táctil incorporada (de tamaño de 3,5 ó 5,7 pulgadas, en función del modelo). Gracias a ello, el uso de la interfaz del usuario se hace agradable, y el manejo del MultiCon que desempeña el papel de HMI es intuitivo y cómodo. El núcleo del software es el sistema operativo LINUX, lo cual garantiza el funcionamiento estable y permite incorporar un software avanzado.

Posibilidades del equipo A primera vista, lo que sorprende es la ausencia total

de teclas en el frontal del equipo. Sin embargo, gracias a la pantalla táctil, la manipulación del equipo se hace mucho más eficiente y cómoda. La filosofía del manejo es análoga a los sistemas de ventanas comúnmente conocidos: tocar (“hacer clic”) en las teclas correspondientes del menú, cursores para revistar pantallas, etc.

No obstante, si el manejo de la pantalla táctil no es

adecuado para el usuario, entonces para facilitarlo hasta el máximo, al equipo se le puede conectar un teclado y ratón tradicionales mediante los puertos USB.

A pesar de su reducido tamaño, el equipo dispone de grandes posibilidades de aplicación. La estructura modular perfectamente ideada permite ajustar el CMC de modo preciso a las necesidades específicas y los diversos requerimientos de cada cliente. Está disponible una gran variedad de módulos de entrada y salida (de corriente, tensión, termopar, RTD, universales, digitales, contadores, relé, SSR y otros).

En su versión más ampliada, a un compacto CMC-99, se le pueden instalar módulos que ofrecen hasta 48 entradas y salidas físicas (analógicas, digitales y de relé). El CMC-141, de mayores dimensiones, puede tener un cincuenta por ciento más de señales de entrada y salida. En la foto Nº 2 se presenta el panel posterior del equipo CMC-99 mostrando una de las configuraciones más comunes solicitadas por los clientes.

No tienen que utilizarse todos los slots, es más, cuando sea necesaria una modificación, es suficiente enviar el equipo al distribuidor autorizado que efectuará los cambios: añadirá, eliminará o sustituirá los módulos.

A través del protocolo Modbus RTU, el MultiCon CMC puede leer los datos y controlar las salidas de otros equipos conectados a la red. Las entradas/salidas externas (es decir, las entradas y salidas de otros equipos) son particularmente necesarias cuando es preciso controlar un número elevado de acciones a ejecutar o bien al descargar datos de fuentes remotas. El número de este tipo de entradas/salidas se cuenta independientemente de las entradas / salidas ya incorporadas y disponibles en los módulos, lo cual adicionalmente aumenta el potencial, ya alto, del equipo. De esta forma, con el MultiCon CMC es posible crear un sistema de red avanzado en la cual el usuario podrá monitorear su funcionamiento en su totalidad desde cualquier lugar en el mundo a través de Internet por ejemplo. Cada MultiCon puede trabajar también como un registrador de datos. La memoria interna de 1,5 GB es capaz de albergar más de 125 millones de muestras, lo cual significa que incluso con el muestreo más intenso (cada segundo) se puede registrar datos de, por ejemplo, 24 canales por el período de 2 meses.

Foto 1: Posibilidad de manejo a través de la pantalla táctil, el reclado o el ratón

MultiCon = Indicador + Controlador + Registrador + HMI, todo en uno, parte I

Foto 2: Ejemplo de la configuración de entradas/salidas del equipo

Estructura de bloques interna La explicación del porqué un equipo tan pequeño es

capaz de cumplir tantos requerimientos diversos exigen una breve presentación de la estructura interna del mismo.

El procesador de la familia ARM9 de 32-bits es el corazón del equipo. A éste están conectados los típicos dispositivos: memoria flash con firmware, memoria flash de datos del registrador, memoria RAM, display gráfico TFT con pantalla táctil, sistemas de alimentación, interfaces de comunicación básicas, etc.

No obstante, vale la pena hacer hincapié en la forma de conexión de los módulos de entrada/salida. Con el fin de reducir la carga de la unidad central y garantizar la realización rápida de las tareas del sistema, incluido el manejo inmediato del display TFT (los ensayos de laboratorio en cuanto a las posibilidades del hardware realizados demostraron que no existen problemas con, por ejemplo, reproducir vídeos o interoperar con una cámara web USB, con el tratamiento y visualización avanzada de la imagen en tiempo real), todos los módulos opcionales de medición y comunicación están dotados y son gobernados por sus propios procesadores eficientes de tipo RISC (familia AVR), que están conectados con el procesador principal mediante una línea serie de alta velocidad. De esta forma, todas las tareas relacionadas con, por ejemplo, el procesamiento A/D, calibración, manejo de los cuadros de transmisión, etc. se realizan directamente en los módulos. Todo ello hace que incluso para el número máximo de módulos instalados no existan problemas con la velocidad de funcionamiento del equipo, y gracias al firmware interno ampliado de los módulos, se garantiza una gran precisión y estabilidad en los valores de las medidas.

Esta solución constructiva ha permitido también la introducción de un elemento muy importante: una separación galvánica de todas las conexiones externas en todos los módulos. De esta forma ha aumentado considerablemente la funcionalidad y flexibilidad del equipo.

Software

Una vez conectado a la alimentación, el sistema operativo se copia de la memoria flash para la RAM, y luego se carga el software de aplicación. La línea serie de alta velocidad anteriormente mencionada, con un diseño especial, para unir los módulos con el protocolo de comunicación interno permite inmediatamente detectar, identificar y registrar cada nuevo módulo instalado. Al mismo tiempo, automáticamente se activan los módulos de configuración correspondientes, lo cual permite la realización entera de las funciones tipo PnP.

Para la base del sistema se eligió el sistema operativo Linux, lo cual, con el software bien pensado, permite utilizar el MultiCon para la realización de muchas tareas separadas simultáneamente (también en los sistemas multicanal ampliados).

Una descripción más detallada de las funciones más interesantes del software (ej.: canales lógicos, operaciones matemáticas, temporizadores, generadores de perfiles, controladores específicos y múltiples PID, etc.) se proporciona en la última y tercera parte de los artículos dedicados al MultiCon CMC.

Gracias a la cooperación con los usuarios, el software va ampliándose en nuevas funciones útiles. Las propuestas y necesidades interesantes realizadas en un corto plazo se implementan como suplementos del firmware cada vez más ideal. Sin embargo, para que todos los usuarios del MultiCon CMC siempre puedan tener en su equipo el software más reciente, es posible su actualización gratuita. El procedimiento es extremamente fácil: descargar los archivos de la página web, guardarlos en un pendrive, conectarlo al CMC y arrancar el proceso - el resto se hace automáticamente.

Continuación del ciclo de artículos En el artículo presente hemos descrito apenas las

propiedades generales de los equipos MultiCon. Se ha esbozado la idea de la estructura modular y las posibilidades de los mismos. El artículo siguiente se publicará dentro de un mes y mostrará el potencial del software incorporado mediante el uso del display FTF gáfico y táctil: presentaciones de los resultados en dorma de datos de indicadores digitales o analógicos, diagramas de colores dibujados en la pantalla en el tiempo real, diagramas de barras, etc.

Dib. 1: Diagrama de flujo del equipo

En el artículo anterior presentamos la idea y las propiedades de los equipos de la serie MultiCon, así como el esbozo de sus posibilidades obtenidas gracias al software ideado y su estructura modular. En esta parte describimos las ventajas, como su sencilla forma de uso y su fácil configuración, utilizando su display TFT táctil, utilizados en equipos electrónicos de uso común (smartphones, tablets).

La facilidad de cambiar el modo de presentación de datos y canales visualizados es una característica que, en muchos casos, resulta muy útil. El MultiCon ofrece muchas opciones en este ámbito, la principal es visualizar el menú contextual tocando levemente el display. En la parte inferior de la pantalla se muestra una serie de teclas que permiten la conmutación rápida entre los modos de visualización, grupos de canales o posibilitan entrar en el menú (dib. 2).

Las teclas “MODO” permiten seleccionar rápidamente el

metodo de presentación de datos en la pantalla. En función de lo que necesitemos – información sobre el valor exacto de la señal, orientación rápida sobre su nivel, conocimiento de la tendencia de los parámetros en el tiempo - podemos presentarlo como:

valores numéricos - dib. 3a

indicadores de manillas - dib. 3b

diagramas de líneas horizontales o verticales - dib. 3c

diagramas de barras horizontales o verticales - dib. 3d

cuadro sinóptico - dib. 5

En los primeros cuatro modos, los paneles presentan de

forma clara, cualquier nombre y unidad de medida introducida, su representación gráfica o numérica, adicionalmente el valor porcentual en relación con el rango de indicaciones establecido. El último de los modos mencionados permite presentar en una pantalla hasta 30 canales en forma de numérica. Este modo es particularmente cómodo en el Multicon CMC-141 equipado con un display de gran tamaño de 5,7 pulgadas.

El modo de presentación de datos en forma de un diagrama temporal es útil para el trabajo de registro. En función de la configuración, el fondo del diagrama puede ser negro (dib. 4a) o blanco (dib. 4b, 4c), mientras que el propio diagrama puede configurarse como horizontal (eje temporal horizontal - dib. 4c) o vertical, con el fin de guardar la conformidad con los registradores históricos en papel (dib. 4a, 4b). Además, el usuario puede seleccionar el espesor de la línea.

Para mayor visibilidad de los resultados, los canales de medición están atribuidos a los grupos. Para seleccionar el grupo actualmente presentado sirven las teclas “GRUPO”. El dib. 5 presenta la vista del modo “cuadro sinóptico” con 30 canales de los grupos de 1 a 5. El uso de las teclas “GRUPO” cambiará el ámbito de los canales visualizados; lo mismo se refiere también a los demás modos de visualización de datos.

El Multicon CMC-99 tiene disponibles 10 grupos, pero el CMC-141 dispone actualmente de 15. Un grupo particular puede contener hasta 6 canales, sin embargo, éstos pueden ser atribuidos libremente a los grupos, y el mismo canal puede presentarse en muchos grupos, lo cual le ofrece al usuario una máxima libertad de combinar diferentes indicaciones (ej. una habitación, el mismo equipo, grupo de mediciones del mismo tipo, etc.). Por ejemplo, en el dib. 6d se muestra un grupo referente a un equipo físico. Seleccionando el número de canales atribuido al grupo concreto podemos obtener diferentes medidas de indicadores particulares (dib. 6).

Dib. 2: Menú contextual

Dib. 3: Tipos básicos de presentación de datos en la pantalla n

Dib. 5: Modo “cuadro sinóptico”, grupos de 1 a 5

Dib. 4: Presentación de datos en un diagrama

a) b)

c) d)

a) b)

c)

MultiCon = Indicador + Controlador + Registrador + HMI, todo en uno, parte II

Aquí vale la pena hacer hincapié en la utilización de las posibilidades matemáticas de los equipos MultiCon. En el ejemplo presentado en el dibujo 5d, el canal “Power” fue calculado de los canales “Voltage” y “Current” a través de la configuración de función de multiplicación, pero de ello hablaremos más a fondo en el tercer artículo del ciclo.

Los equipos de la serie MultiCon que están dotados de un módulo ACM (Advanced Communication Module), permiten también de una manera muy sencilla el monitoreo a distancia de los resultados de las mediciones por medio de un navegador de internet así como una atractiva presentación en forma de páginas web incorporadas y creadas por el propio usuario. El fabricante suministra junto con el equipo un conjunto de componentes Java que, utilizando el protocolo Modbus TCP, proporcionan a los programadores unos mecanismos fáciles de descarga de datos, así como garantizan formas ya preparadas de presentación de resultados en la pantalla del ordenador. El dib. 7 presenta un ejemplo de la realización de una página web. Como podemos ver, su aspecto y estructura dependen únicamente de lo ideado por el programador.

Con el objetivo de facilitarles el uso de sus propias páginas web a los usuarios que desconozcan el lenguaje HTML, la empresa Simex, preparó ciertos ejemplos que se distribuyen junto con el software DAQ Manager gratuito que sirve para gestionar los datos registrados por el MultiCon.

La entrada en el menú principal se realiza con la tecla “Menu” (dib. 2). Si el menú está protegido con una contraseña, se muestra una ventana solicitando su inserción. El acceso al menu le proporciona al usuario una libertad enorme de

configuraciones del MultiCon, incluso sin conocer ningún lenguaje de programación.

Hay disponibles distintas opciones desde el nivel del menú: la forma de presentación de los resultados, el aspecto de los paneles, los rangos de las mediciones y los rangos de indicaciones, la atribución de los canales a los grupos, los idiomas (polaco, inglés, alemán, ruso, francés, español, rumano, checo), o también los modos de trabajo de cada uno de los canales, operaciones de disco, datos sobre el equipo, configuración de las interfaces de comunicación. Aquí nos enfocaremos todavía en las opciones de presentación de resultados.

El MultiCon permite configurar la forma de presentación de los datos de un modo muy preciso, y en particular seleccionar libremente nombres y unidades presentados en cada canal, reescalar los datos de medición y ajustar los rangos en el modo de presentación por manillas y digramas. Un caso particular - los datos binarios - puede presentarse no solo en forma de 0/1. A los estados lógigos pueden atribuirse cualesquier texto. Un ejemplo: (dib. 8a) el estado “0” tiene atribuido el texto 'ON' en el fondo verde, mientras que en el estado “1” se visualizará el texto 'OFF' en el fondo rojo. Si en lugar del texto, introducimos una serie de espacios, obtendermos una imitación de la luz de control que se encenderá en cualquier color dado por el programador para indicar un estado en concreto.

Aquí es necesario mencionar un modo de visualización de

datos más, el “Setpoint”, aunque está más bien relacionado con el modo de trabajo del canal que con la presentación de resultados. Tocando la pantalla en el campo del canal configurado de esta forma, el usuario inmediatamente puede cambiar el valor fijo atribuido al canal (ej. el umbral en el controlador). Adicionalmente, es posible mezclar este modo con el método anteriormente descrito en forma binaria (dib. 8b, 8c), lo cual permite fácilmente definir las teclas funcionales en la pantalla del equipo. Otra propiedad interesante del modo “Setpoint” es el acceso a los ajustes. En función de las necesidades, el administrador puede configurar el canal de forma que los cambios sean introducidos sólo por el usuario autorizado o cualquier operario, incluso aunque éste desconozca la contraseña.

Otra curiosidad que presentamos al final de esta parte es un “truco” - un acceso rápido a los ajustes del grupo o de canales particulares en el grupo. En vez de entrar en el menú y seleccionar un canal de la lista, es suficiente tocar y mantener la pantalla en el área del canal que nos interesa, así entraremos directamente en la edición de los parámetros de este canal (dib. 9). Lo mismo ocurre con la edición de ajustes del grupo: pulsar y mantener la barra superior en el área del nombre del grupo causa la entrada en el submenú correspondiente.

a) b) c) Dib. 8: Configuración de forma de presentación de datos

binarios y modo “Setpoint”

Dib. 9: Edición de parámetros del grupo y canal

Dib. 6: Presentación de grupos de datos

d)

a) b)

c)

Dib. 7: Ejemplo de la realización de la página web con applets Java

Dib. 9: Edición de parámetros del grupo y canal

En los artículos anteriores presentamos la estructura del equipo, las opciones de presentación de resultados y el manejo de la pantalla táctil. Para completar las grandes posibilidades del MultiCon esta vez nos centraremos en el tratamiento de los datos de medición, funciones de regulación y posibilidades de interoperación en los sistemas de red.

Lo que distingue el MultiCon es su capacidad de realizar simultáneamente las tareas relacionadas con las mediciones, el procesamiento así como el control y registro de datos al mismo tiempo. Con el objetivo de permitirlo, los diseñadores aplicaron el concepto de “canales lógicos” que forman un puente virtual entre las entradas/salidas físicas y los procesos de control y visualización.

Un menú de configuración ampliado de los canales lógicos

permite una configuración muy precisa. Basta con mencionar nombres individuales, unidades, precisión de datos visualizados o rangos de indicadores y diagramas. Los diseñadores previeron también la posibilidad de reescalar facilmente los datos descargados, así como la de filtrarlos o detenerlos (hold) mediante el control de otro canal.

En los equipos MultiCon el propio usuario decide cómo

aprovechar los canales lógicos disponibles. El parámetro que permite seleccionar la función a desempeñar por el canal, lo es el “Modo de trabajo” que puede configurarse de forma que el canal lógico:

represente datos de las entradas/salidas físicas,

procese datos de otros canales lógicos mediante las funciones matemáticas y lógicas,

genere valores fijos (puntos de consigna) o consignas temporales (perfiles),

trabaje en el modo controlador PID,

constituya una tecla virtual funcional. La relación entre los canales (incluyendo operaciones

matemáticas sobre los valores) puede configurarse directamente en el equipo, sin necesidad de conocer ningún lenguaje de programación. Ya que la esencia de cada procesamiento de datos lo es el tratamiento matemático, en el equipo se prevén múltiples funciones estándares a partir de las cuales se pueden crear algoritmos complejos.

Además de las funciones básicas, como: adición, sustracción, multiplicación y división, el equipo permite también operar con funciones trigonométricas, determinar la media y los valores mínimo y máximo de cualquier número de canales, así como operar con funciones lógicas, de comparación y selección. La fuente de datos en las funciones matemáticas pueden ser otros canales lógicos, así como valores constantes ajustados directamente en el menú.

Una de las funciones más importantes de los equipos MultiCon es el control. El menú de configuración de las salidas incorporadas (ej. de los relés) permite utilizarlas directamente como reguladores de dos estados.

La libertad de combinación entre entradas y salidas permite crear sin problemas reguladores multicanal que funcionan de forma completamente independiente. Adicionalmente, el concepto de los canales lógicos nos permite relacionar libremente múltiples salidas (también de diferentes tipos) a un canal de entrada, mientras que la introducción de las operaciones matemáticas aumenta considerablemente las opciones de mando.

Además del control normal ON/OFF mediante las salidas de dos estados, el MultiCon permite la regulación PID utilizando las salidas analógicas incorporadas y externas o las salidas SSR en el modo PWM.

Cada uno de los 60 canales lógicos puede ajustarse como

controlador: PD, PI y PID con un punto de consigna y entrada y salida independientes. El usuario tiene a su disposición 8 conjuntos de parámetros de regulación PID (disponibles en el submenú “Reguladores”) de los cuales cada uno puede vincularse a varios canales lógicos que a su vez trabajan en el modo controlador. Es una solución perfecta cuando sea necesario controlar múltiples procesos semejantes. De esta forma el equipo MultiCon puede trabajar como un regulador PID único multicanal.

Dib. 10: Ejemplos de selección de una función matemática.

Dib. 11: Principio de funcionamiento del regulador ON/OFF y fragmento del menú del relé

Dib. 12: La configuración basica de canal lógico en modo del regulador PID

MultiCon = Indicador + Controlador + Registrador + HMI, todo en uno, parte III

Un complemento imprescindible a las opciones de control del equipo es la opción de la alteración automática del valor programado de consigna - temporizadores/perfiles que permiten generar señales de forma y duración definidas por el usuario. Cabe destacar que el equipo MultiCon permite definir perfiles de hasta 100 segmentos, y la duración de cada uno de ellas puede ser diferente. Además, se pueden introducir saltos. También es posible definir el momento y la forma de disparo (ej. por el estado de otro canal o del reloj RTC). Gracias a esta flexibilidad, el processo seleccionado puede iniciarse de forma cíclica, ej. Seleccionado día del mes a la hora concreta cuando se dan una serie de condiciones adicionales.

Otra ventaja indudable del MultiCon es la posibilidad de interoperación con otros equipos y sistemas. La configuración básica incluye un puerto RS-485 con protocolo Modbus RTU. Sin embargo, basta con añadir un módulo de comunicación ACM para que el potencial de aplicación incremente significativamente. Este módulo cuenta con puertos RS-485 y RS-485 / RS-232 aislados, la interfaz Ethernet y un puerto USB Host adicional. Cada uno de los puertos en serie constituye una interfaz separada con protocolo Modbus RTU y puede trabajar independientememte de los demás, tanto en el modo maestro, como en el modo esclavo.

Las posibilidades de comunicación ampliadas son especialmente útiles cuando es necesario controlar un número elevado de acciones a ejecutar o descargar datos de fuentes remotas.

A través del protocolo Modbus RTU, la serie MultiCon puede manejar las entradas/salidas externas (es decir, las entradas/salidas de otros equipos) de igual modo que las entradas / salidas de sus módulos incorporados: puede leer datos y controlar las salidas de otros equipos que se encuentran en la red. Adicionalmente, en el modo “Esclavo” es posible escribir datos en los canales lógicos del MultiCon (hasta tres al mismo tiempo). Combinando entre sí todas estas posibilidades, el MultiCon puede servir como un concentrador de red programable (hub).

La interfaz Ethernet fue descrita más a fondo en la segunda parte del ciclo, por ello simplemente mencionaremos que la implementación del protocolo Modbus TCP que ofrece la posibilidad de acoplar el equipo con otros sistemas a través de Internet. A través de esta red global, es posible también configurar el equipo y descargar los datos on-line mediante un software dedicado. Y lo que es más importante - todas las herramientas están disponibles en la página web del fabricante de forma gratuita.

Resumen Esperamos que este ciclo de artículos les haya acercado un

poco al enorme potencial que subyace en estos equipos a pesar de su reducido tamaño, esperamos también que les haya incentivado a crear nuevas aplicaciones a través de los mismos.

El equipo está en continuo desarrollo, actualmente se continúan ampliando sus posibilidades de medida y se van implementando nuevas funciones de software y funcionalidades solicitadas por los usuarios e indicadas como deseadas en las aplicaciones industriales. Si, a su juicio, hoy todavía le faltan al equipo posibilidades específicas, rogamos entren en contacto con la empresa SIMEX. Quizá las funciones que faltan se estén introduciendo. Una aplicación determinada puede crearse también bajo pedido del cliente. Los equipos disponibles actualmente en el mercado no disponen de la gran multitud de funciones disponibles en la serie de equipos MultiCon.

Medimos, Controlamos, Registramos

SIMEX Ltd. Wielopole 7, 80-556 Gdańsk

tel: (+48) 58 76-20-777, fax (+48) 58 76-20-770 www.simex.pl, e-mail: info@simex.pl

Dib. 13: Ejemplo del perfil temporal de longitudes variables de las secciones

Dib. 14: Gestión de la red ampliada de los equipos