Sistema OPC para automatización mediante redes de estado

Abstract

Existen numerosas soluciones software basadas en redes de estado, que permiten modelar sistemas definidos en términos de causa-evento, para entender de manera sencilla como estos funcionan y evolucionan (entendiendo el concepto de proceso como un conjunto de fases sucesivas de un fenómento o hecho complejo). Si estos procesos los trasladamos al campo de la automatización, se puede ver que la mayoría del software existente, de este tipo, no está orientado a dar soluciones en este aspecto, y al final carecen de las herramientas necesarias para implementar y simular un automatismo del tipo que sea, y aun mas, conseguir que este finalmente interactue con el entorno real (con el conjunto de sensores y actuadores). Por otro lado, el interfaz de usuario que poseen, deja mucho que desear al no estar orientado para el y no siendo nada adecuado para el trabajo de implementación del sistema. Todo esto concluye en tener herramientas que convierten una tarea supuestamente más sencilla, en una tediosa tarea de implementación con una ingrata experiencia para el usuario y con una acusada falta de soluciones para conectar con el mundo real. Partiendo entonces de esta problemática, se planteó la idea de crear un software de desarrollo que subsanara dichas deficiencias, y de alguna manera sacase partido a la idea de implementar automatismos con la sencilla acción de unir elementos entre sí, con alguna que otra configuración rápida y además se pudiera visualizar el proceso de manera gráfica y su evolución, cuando este estuviese siendo ejecutado/procesado. Por otro lado, aportar un valor añadido a dicha herramienta y permitir que pudiera interactuar con entornos de control reales, aumentando su utilidad. Este documento pretende describir dicho proyecto antes brevemente definido, sobre este software de implementación mediante interfaz gráfico, que permite automatizar procesos, ya sean de entorno industrial, domótico u otros entornos que puedan ser automatizados a alto nivel (partiendo de que los sensores y actuadores ya están direccionados en un controlador y es posible interactuar con ellos mediante un servidor OPC) construyendo estructuras de elementos estado-transición interconectadas, y haciendo uso del estándar OPC. El objetivo final es obtener un conjunto de herramientas contendidas en un interfaz gráfico muy orientado al usuario, que permita formar estructuras complejas de elementos activos interconectados (elementos que pueden realizar acciones, cálculos, operaciones de E/S OPC, etc.), permitiendo de manera sencilla automatizar procesos y poder interpretarlos (ver como evoluciona en tiempo de ejecución, gracias a un runtimer (1) ) y tener la posibilidad de hacer que interactue con el mundo real, gracias al estandar OPC. Es OPCSM VAI (OPCSM – Virtual Automation Interpreter) el software que reúne dichas condiciones, producto del desarrollo de este proyecto y que será descrito con mas detalle en este documento. OPCSM VAI posee un interfaz gráfico amigable, proporcionando al usuario un conjunto de herramientas con capacidad de implementar sistemas basados en diagramas de estado de manera gráfica, con el objetivo de automatizar procesos para aprender sobre ellos (sirviendo pues como herramienta didáctica) y/o como solución a problemas de automatización, evitando la dificil fase de programación, mediante comandos, que se suele hacer en el lado del controlador (en este caso OPCSM VAI se convierte en un controlador de alto-nivel pudiendo estar como middle-ware entre SCADA y PLCs). Por lo tanto, OPCSM VAI permite dar solución a sistemas reales, incluso servir de base a posibles líneas futuras dirigidas a este campo. La característica de permitir dar solución a problemas de implementación de sistemas automáticos, se consigue gracias a la integración del estándar OPC en la librería de elementos y en la conectividad que se lleva a cabo con servidores OPC, al definir un proyecto OPCSM nuevo. La capacidad de poder enviar y recibir datos de una red en la que trabajan PLCs (y a su vez sensores y actuadores) permite que OPCSM VAI deje de ser una herramienta puramente didáctica y salte al conjunto de aplicaciones para automatizar procesos reales, aunque aun algunos aspectos de esta no le permitan estar en el grupo de aplicaciones profesionales (por ejemplo, al no poseer la capacidad de implementar sistemas de tiempo real) OPCSM VAI no deja de ser, una realidad de una idea que bien pudiera poseer bastantes vertientes futuras para dar soluciones mas profesionales y de bajo coste, adecuando cada vez mas el software a estas, extendiéndolo a otras plataformas, creando dispositivos hardware OPCSM, etc. A lo largo del documento, se navegará entre varios capítulos, que de manera resumida, darán una visión de la complejidad interna de la herramienta, su arquitectura y versatilidad además de contener una guía de uso para presentar el entorno, y como sacarle partido al conjunto de herramientas que posee, elementos de los que dispone, etc. En definitiva, el lector podrá observar finalmente que, OPCSM VAI parte de una filosofía de implementación de automatismos muy intuitiva y simple, apoyándose en el uso de sistemas causa-evento, mediante estructuras complejas de elementos activos interconectados, consiguiendo finalmente que esta simple idea pueda dar soluciones muy competentes en el campo de la automatización, sirviendo como elemento intermediario entre SCADAs y PLCs y pudiendo sustituir en parte la difícil y compleja fase de programación del controlador mediante comandos.