1. ¿Qué es LabVIEW?
LabVIEW es un ambiente de desarrollo gráfico que
complementa los PLCs basados en IEC 61131-3 al incorporar tecnologías de PC y
embebidas para control avanzado, monitoreo, análisis en tiempo real y
mantenimiento predictivo. Puede lograr significativamente una mejor tasa de
transferencia, rendimiento y el tiempo de operación al integrar LabVIEW a sus
sistemas existentes con PLC. Con LabVIEW, los constructores de máquinas e
ingenieros pueden usar una herramienta de software para diseñar y desplegar
sistemas industriales que desempeñan mediciones de alto desempeño, análisis y
control avanzado con FPGAs, comunicación entre sistemas existentes e interfaces
entre máquina y humanos.
Figura 1: ¿Qué es LabVIEW?
2. Razón 1: LabVIEW para Mediciones de Alta Velocidad de un Amplio Rango de
Sensores
Ya sea que esté tomando mediciones de termopares,
galgas extensiométricas, acelerómetros IEPE, sensores tipo puente o
codificadores de cuadratura, LabVIEW le ofrece una plataforma fácil y confiable
para recolectar datos. Con LabVIEW, usted puede adquirir y generar señales
rápidamente a partir de tarjetas insertables, dispositivos USB y sistemas
Ethernet. Estas capacidades de E/S, combinadas con tipos de datos y funciones
de análisis de medición especiales, están diseñadas específicamente para tomar
las mediciones que requiere de sus sensores físicos tan fácil y rápido como sea
posible. Para adquirir imágenes, LabVIEW soporta miles de cámaras, con
bibliotecas de software para adquirir imágenes y analizarlas en tiempo real.
LabVIEW también soporta una variedad de hardware como el NI CompactDAQ y NI
CompactRIO para mediciones acondicionadas e inteligentes.
Muchas aplicaciones industriales requieren recolectar
mediciones a alta velocidad para aplicaciones de vibración y calidad de
potencia. Los datos recolectados son utilizados para monitorear la condición
máquinas rotatorias, determinación de calendarios de mantenimiento,
identificación de desgaste del motor y ajuste de algoritmos de control. LabVIEW
puede tomar directamente mediciones con alta exactitud a millones de muestras
por segundo, las cuales son después pasadas directamente a sus sistemas de
control para procesamiento inmediato.
3. Razón 2: LabVIEW para Monitoreo de Vibración y Mantenimiento Predictivo
El mantenimiento predictivo y monitoreo de la salud de
maquinaria es parte esencial de cualquier sistema de automatización para lograr
el máximo tiempo de operación. Las herramientas de LabVIEW para Sonido y
Vibración así como Análisis de Orden complementan las funciones de análisis de
mediciones y determinismo en LabVIEW con los análisis y pantallas necesarios
para aplicaciones que involucran el análisis de vibración y rotación de
máquina. Con estas herramientas, puede usted calcular niveles de vibración
globales (RMS, picos, factor de cresta); integrar de aceleración a velocidad o
desplazamiento, operar análisis de orden en línea como el rastreo, extracción y
cómputo de espectro de orden, procesamiento de señales de tacómetro analógicos
y digitales, aplicación de pruebas de límites datos a través del tiempo o
espectro de potencia; y dibujo de mapas espectrales, mapas de colores, gráficas
en cascada, de Bode, polar, orbital, en base a tiempos, Campbell (intensidad) y
otras.
Figura 2: Análisis en Datos de Acelerómetro para
Monitoreo de Vibración en LabVIEW
El Módulo de LabVIEW FPGA 8.20 incluye nuevas
funciones de monitoreo de máquina para implementación de filtros, alarmas y
mediciones para que ingenieros puedan construir sistemas de protección de
maquinaria basándose en FPGAs. Al combinar el diseño compacto y robusto de
CompactRIO; la confiabilidad de la implementación basada en FPGA; y la
facilidad de uso de LabVIEW FPGA, los desarrolladores pueden ahora incluir
sistemas poderosos de monitores y control para sus máquinas industriales.
4. Razón 3: LabVIEW para Registro de Datos
LabVIEW proporciona utilidades para registro de datos
y manejo de alarmas, así como tendencias históricas y en tiempo real. Ya sea
que esté coleccionando datos de los productos de adquisición de datos de
National Instruments, objetivos de LabVIEW Real-Time, módulos Compact
FieldPoint o CompactRIO, o controladores de lógica programable, puede
rápidamente configurar las E/S que desee y usar el Módulo Datalogging and
Supervisory Control (DSC) de LabVIEW para adquirir datos de manera automática.
Los datos históricos son almacenados en una base de datos compatible con SQL 92
y ODBC 2.5, para que pueda utilizar herramientas estándar de extracción de
datos para extraer la información y usarla en otras partes de la empresa.
Debido a que puede utilizar el Módulo de LabVIEW DSC para registrar los datos
en cualquier máquina de su red de trabajo, puede seleccionar una sola máquina
para funcionar como servidor de su base de datos para todas sus aplicaciones o
elegir distribuir los datos en numerosas máquinas en red. Adicionalmente, las
ayudas intuitivas en LabVIEW le ayudan a desarrollar aplicaciones de registro
de datos con muy poca o nula programación. Usando LabVIEW, puede fácilmente
almacenar información por medio de un archive CSV, Excel, o XML para análisis
fuera de línea. El análisis de orden fuera de línea le ayuda a predecir
mantenimientos como lo es el cambiar los baleros antes de que fallen. LabVIEW
también puede escribir en bases de datos si lo requiere.
5. Razón 4: LabVIEW para Control Estadístico de Procesos
LabVIEW realiza análisis de desempeño en tiempo real
con gráficas de Pareto, las cuales ayudan al ingeniero de planta a acotar la
causa principal de las fallas en las máquinas. Este análisis se realiza usando
las funciones en el toolkit de Statistical Process Control en LabVIEW. Ya sea
que se proporcione un listado de causas o se enlisten las causas de falla con
su respectivo número de ocurrencias, el contador de Pareto en LabVIEW ordena la
lista con las causas del número mayor al menor de ocurrencias computando los
estadísticos de Pareto para cada causa. Dado un conjunto de valores de Pareto
(salida del VI Pareto Counter) se crean dos gráficas de Pareto y su leyenda
asociada. Una es la gráfica de barras de la frecuencia de ocurrencia de cada
causa. La leyenda es un listado codificado de causas. La otra es una gráfica de
barras del porcentaje de contribución de cada causa. La leyenda es un listado
codificado de las causas con su respectivo rango. Por ejemplo, si el tiempo
máximo invertido en la máquina se encuentra en el estado HELD (reteniendo),
podrá revisar qué es lo que está causando que la máquina esté retenida por
tanto tiempo. La causa de esto puede deberse a obstrucciones frecuentes debido
a inconsistencias en la materia prima o bien, errores del operador. Entre más
alto el porcentaje de tiempo total en el estado PRODUCING (produciendo), más
efectiva será su máquina.
Figura 3: Gráficas de Pareto en LabVIEW
6. Razón 5: LabVIEW para Compartir Datos entre PLCs y otros Dispositivos de
Automatización
Ya sea que se esté comunicando con dispositivos como
instrumentos de proceso, controladores lógicos programables (PLCs), sensores
inteligentes, o controladores de una iteración, LabVIEW ofrece una variedad de
herramientas confiables y fáciles de usar que le ayudan a cubrir sus
necesidades de comunicación. LabVIEW soporta OLE para Control de Procesos (OPC)
para intercambio de información entre dispositivos de automatización. LabVIEW
incluye compatibilidad con el OPC Data Access 3.0, adición reciente a la especificación
OPC incrementando desempeño y confiabilidad para tener acceso de datos en
tiempo real a partir del hardware y software del control de procesos. Con la
biblioteca de Modbus para LabVIEW de National Instruments, puede utilizar
cualquier puerto Ethernet o serial como un servidor o esclavo Modbus TCP o
Modbus serial. Utilizando esta biblioteca con compuerta de comunicación, puede
fácilmente incorporar equipo existente en cualquier red de trabajo industrial a
su aplicación LabVIEW. Las compuertas de comunicación soportan una gran
variedad de redes de trabajo incluyendo DeviceNet, ControlNet, EthernetIP,
PROFIBUS, y PROFINET entre otros.
7. Razón 6: LabVIEW para Desarrollar Interfaces Gráficas de Usuario
LabVIEW hace sencilla la creación de aplicaciones de
interfaz humano-máquina (HMI) para monitoreo remoto y control. LabVIEW
proporciona cientos de objetos para desarrollar interfaces profesionales para
el usuario: gráficas, tablas, perillas, termómetros, y más. Simplemente
arrastre los objetos de la paleta de controles y utilice después las
propiedades interactivas para configurar el comportamiento y apariencia. Puede
desplegar sus aplicaciones de interfaz de usuario en PCs, pantallas de tacto,
PCs de tacto, e incluso navegadores Web. Con LabVIEW 8.20, esta funcionalidad
ha sido expandida para permitir a múltiples clientes un control simultáneo de
la aplicación publicada en la Web o VI. LabVIEW le otorga una gran selección de
opciones para presentar sus datos. Con el 3D Picture Control en LabVIEW 8.20,
ahora es fácil crear, importar y controlar gráficos en 3D para presentaciones
realistas de objetos del mundo real.
El nuevo Módulo Touch Panel de LabVIEW, junto con las
nuevas características de las variables compartidas para comunicación con
dispositivos manuales, hace posible que los ingenieros de automatización
rápidamente agreguen HMIs con Windows CE a sus sistemas de medición y control.
Con las variables compartidas, puede fácilmente desplegar valores en tiempo
real del controlador directamente a la interfaz del operador simplificando el
desarrollo de sistemas manuales para aplicaciones de monitoreo en campo.
Figura 4: Desarrollo de Interfaz para el Usuario con
LabVIEW
8. Razón 7: LabVIEW para Alarmas, Registro de Datos, Aplicar Escalas y
Reportes
Usted puede agregar gráficamente el sistema de
alarmas, aplicación de escalas y registro de datos a su aplicación en LabVIEW.
Puede activar alarmas para advertir si la temperatura sube mucho, para
registrar datos o eventos que causaron la condición de falla, y para escalar
valores a unidades en tiempo real para realizar reportes efectivos. También
puede marcar a números de teléfono o enviar mensajes SMS de forma programática
directamente de su PDA si llegase a detectarse una condición de falla. Para
sistemas con alto número de canales, el Módulo de Datalogging and Supervisory
Control de LabVIEW 8.20 agrega herramientas de configuración de canales
programados para ayudar a desarrolladores a definir dinámicamente y tener
acceso a datos de hasta 2,500 canales.
Con la Herramienta de Generación de Reportes de
LabVIEW para Microsoft Office, usted puede crear y editar reportes en formatos
Microsoft Word y Excel desde LabVIEW. Ya sea que requiera generar reportes
generales de resultados de prueba de manufactura o compilar procesos
estadísticos para mejorar sus focos amarillos en producción, la Herramienta de
Generación de Reportes de LabVIEW agiliza el desarrollo de reportes
profesionales estandarizados. Puede crear reportes estandarizados en mucho
menos tiempo usando el Microsoft Office Report Express VI.
9. Razón 8: LabVIEW para Conectividad Empresarial y con Bases de Datos
Compañías como Dell y Toyota se aseguran que las
partes y materiales arriben a la línea de producción solamente cuando se
requiere. Para implementar tal tecnología, requiere de una alta integración
entre sistemas que manejan inventario y máquinas que manufacturan el producto
final en el piso de producción. La capacidad de comunicarse con las bases de
datos como Oracle a través de un lenguaje estructurado de búsqueda (SQL)
resulta un requerimiento importante para las máquinas. Los sistemas modernos
utilizan el eXtensible Markup Language (XML) para comunicación entre máquina y
empresa. Las máquinas también requieren ser capaces de reaccionar rápidamente a
cualquier desviación de la operación normal – ya sea que signifique llamar o enviar
mensajes SMS al personal clave cuando las fallas son detectadas o bien,
controlar de forma remota vía Web o PDA en caso de requerir una acción
correctiva.
La conectividad entre máquina y empresa puede
implementarse aprovechando estándares abiertos como el OPC, ActiveX y .NET
usando herramientas basadas en texto como C# o Java o bien, gráficamente usando
LabVIEW. El navegador de clases en LabVIEW le permite seleccionar bibliotecas
de objetos disponibles, como ActiveX y .NET, y ver clases, propiedades y métodos
dentro de la biblioteca del objeto seleccionado. Las herramientas de LabVIEW
para control estadístico de procesos (SPC), conectividad con bases de datos, y
conectividad Internet le ayudan a conectarse con bases de datos populares como
lo son Oracle, Microsoft Access, Microsoft SQL Server, Dbase, y más.
10. Razón 9: LabVIEW para Algoritmos Avanzados y Control de Movimiento
Personalizado
Con LabVIEW, los ingenieros pueden desarrollar
sistemas de control que van desde el control PID simple a sistemas avanzados de
control dinámico, lo que les permite elegir el hardware y metodología de
control apropiados sin cambiar la manera de desarrollar el software. Con
LabVIEW 8.20, puede mejorar la velocidad de ejecución de los lazos de control
PID hasta 14 veces respecto a su versión anterior, y velocidad de ejecución del
Módulo de Simulación LabVIEW para algoritmos de control avanzados hasta nueve
veces.
Si los ingenieros ya tienen diseñados sus algoritmos
en otro software, con el Simulation Interface Toolkit 3.0 para LabVIEW 8.20,
pueden integrar modelos desarrollados en el ambiente Simulink® de The
MathWorks, Inc a su prototipo de control en tiempo real de LabVIEW y
aplicaciones de hardware-en-el-ciclo (HIL). Y con el nuevo External Model
Interface introducido en LabVIEW 8.20, puede usar los valores de modelos de
planta de terceros en el Módulo de Simulación LabVIEW. Puede usar LabVIEW para
tomar algoritmos de control avanzados y llevarlos no solo a objetivos LabVIEW
Real-Time como PCs, PXI y CompactRIO, pero directamente a diseños de circuitos
personalizados basados en microprocesadores de 32 bits usando el Módulo
Embedded Development de LabVIEW.
Usando la tecnología de NI SoftMotion en LabVIEW,
ingenieros también pueden crear sus propios controladores de movimiento para un
mejor desempeño y flexibilidad. Puede desplegar una variedad de funciones de
control de movimiento como la generación de trayectoria y algoritmos
personalizados a cualquier plataforma de hardware basada en sus requerimientos
específicos de aplicación, precio y de necesidad.
11. Razón 10: LabVIEW para un Mejor Rendimiento y Confiabilidad con Control
por FPGA
Ingenieros pueden usar LabVIEW FPGA para crear sus
propios algoritmos de medición y control. Esta capacidad les permite incorporar
desde funciones críticas en tiempo a hardware como los sensores de detección de
límites y proximidad y monitoreo de la salud de la máquina. Debido a que el
código de control se ejecuta directamente en silicio, es posible crear
rápidamente aplicaciones que incorporen protocolos de comunicación o lazos de
control de alta velocidad: hasta lazos de control digital de 1 MHz y lazos de
control analógico de 200 kHz.
LabVIEW 8.20 facilita el prototipo y desplegado de los
sistemas de control en computadoras industriales, FPGAs o diseños propios –
todos usando la misma programación gráfica de LabVIEW. El nuevo LabVIEW FPGA
Wizard genera automáticamente el código de E/S y control de tiempos para
incorporar directamente la lógica de control al hardware FPGA para lograr alta
confiabilidad y desempeño. Con el LabVIEW FPGA Wizard, los ingenieros tienen
una forma mucho más sencilla de utilizar la tecnología FPGA, lo cual significa
que se pueden enfocar más a su lógica de sistemas de control.
Figura 5: LabVIEW FPGA Wizard
12. Conclusión
Durante 20 años, LabVIEW de National Instruments ha
revolucionado la forma en que los ingenieros toman mediciones y usan la
información para mejorar la calidad del producto, llegar más rápidamente al
mercado, y ser más eficientes en ingeniería y manufactura. Puede implementar un
sistema poderoso de monitoreo y control en tiempo real usando la programación
gráfica con LabVIEW. Con más de 600 funciones de análisis en LabVIEW, variedad
de E/S para monitoreo a alta velocidad y conectividad a sistemas de nivel empresarial,
LabVIEW es perfecto para complementar su sistema de PLCs para automatizar su
planta.
Información recopilada de: http://www.ni.com/white-paper/2956/es/
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