Documentación de FreeDCS

Documentación (trabajo en desarrollo)

Acceso sin limites a la documentación, la necesidad básica para lograr la evolución de un sistema.

FreeDCS es libre, lo que significa que cualquier persona puede ver TODA su documentación y el código fuente para investigar y aprender como esta diseñado. En esta sección encontraran links a toda la documentación sobre el proyecto, desde documentación sobre el diseño del sistema hasta diagramas típicos de red de los equipos y ejemplos.

Diagrama de red típico:

Un sistema completo puede estar constituido de una única computadora i386 corriendo el paquete FreeDCS y algunos módulos de entrada/salida (solamente digitales y analógicos en un principio) que hacen de interfaz con una máquina o proceso a controlar.

Este es un ejemplo de un sistema sencillo, pero ¿qué sucede si se quiere controlar una planta industrial con más de 50.000 entradas/salidas? Bueno, es por eso que los Sistemas de Control Distribuidos fueron inventados, para permitir crecer cuando es necesario, sin llegar a ser una enorme complicación.

Así que FreeDCS va a poder ser usado para controlar una planta enorme si es necesario!. Solamente se precisa separar la planta en áreas más pequeñas y usar suficientes controladores y módulos de entrada/salida para hacerlo. Los controladores se comunicarán por medio de Ethernet para enviar y recibir toda la información necesaria sobre el proceso.

En este ejemplo podemos ver una red de proceso medianamente grande:

Diagrama de una red mediana

En este diagrama se puede ver que la red esta dividida por switches ethernet en 3 áreas (aquí no se esta teniendo en cuenta la red de oficina), 2 áreas de proceso y una Red de Ingeniería (explicaré esto en breve). Es posible que 2 dispositivos en la misma red de proceso tengan más tráfico que 2 dispositivos en distintas áreas de proceso. Es por eso que hemos colocado un switch en cada área para permitir manejar suficiente tráfico de datos sin afectar las demás áreas. Todas las áreas pueden comunicarse entre sí mediante un switch principal. Además sería posible usar redes Ethernet redundantes que son de aplicación común a nivel industrial hoy en día para evitar perder control por una falla de comunicación.

Ahora pasaremos a explicar cada componente que aparece en el diagrama:

Estación de Ingeniería:

Todas las Estaciones de Ingeniería (ENST) deberían estar preferiblemente en la misma red dado que el tráfico entre ellas puede ser importante y es tráfico que no se precisa en la red de control (replicación de bases de datos de configuración). El modo de funcionamiento es el siguiente: se configura el hardware arrastrando y conectando lógicamente cada dispositivo, se crea la lógica de control y los displays de operación en cualquier Estación de Ingeniería y luego se envian los archivos compilados a los equipos cuya configuración ha sido modificada. Luego se puede usar la ENST para ver todos los programas de control que estan corriendo en el controlador para forzar valores, diagnosticar problemas, etc.

Estación de Operación:

Los operadores van a ser capaces de operar sus procesos industriales mediante la Estación de Operación (OPST). Este equipo es una computadora estandar i386 corriendo el paquete de software de FreeDCS que se comunica directamente con los controladores necesarios para obtener toda la informacion del proceso, y de acuerdo a comandos del operador, abrir o cerrar una valvula, arrancar o detener un motor, etc. Todo el proceso industrial va a ser mostrado al operador a través de una interfaz gráfica con íconos animados representando tanques, bombas, válvulas, etc. De esta forma se obtiene una vista global del proceso rápidamente ya que vemos un esquema del proceso real con los valores actuales en pantalla.

Servidor de Históricos:

El Servidor de Históricos (HSER) va a ser usado en un futuro para mantener datos del proceso por más tiempo. El servidor también va a correr Linux pero al igual que el controlador esto no va a ser un problema ya que se usa una interfaz sobre Linux por lo que el sistema queda solamente cumpliendo tareas de sistema operativo, es decir, no se precisa ser un experto en Linux para configurar y operar estos equipos. También va a ser posible configurarlo a través de la Estación de Ingeniería como es usual.

Controlador:

El Controlador (CON) juega un papel muy importante en el sistema, pero puede llegar a ser tan simple como una computadora personal i386 corriendo una versión personalizada de Linux. Pero seamos claros con esto, NO es necesario saber nada sobre Linux para instalar, configurar o usar FreeDCS. Linux esta en el fondo haciendo sus tareas de sistema operativo y no va a ser notado por los Operadores o Ingenieros de aplicación en ningun momento. El controlador permite correr algoritmos de control configurados previamente mediante la ENST en parelelo, como si se estuvieran corriendo programas en multiples PLC's todos a la misma vez. Por ejemplo, se puede tener un programa de control que controle una máquina de lavar y otro programa de control que controle la temperatura de una habitación en el mismo controlador, y los dos van a funcionar "a la misma vez". Cada programa de control es una tarea separada en el controlador, lo que significa que si un programa de control se cuelga los otros pueden seguir corriendo normalmente.

Procesos corriendo en el controlador:

Mapa de procesos. (trabajando..)

Módulos de Entrada/Salida de campo:

Y al final, pero no lo menos importante, los Módulos de Entrada/Salida de campo convierten las señales de los transmisores que estan en campo midiendo las variables físicas (presión, temperatura, nivel, etc.) al dominio digital para que los controladores puedan usar esta información en los algoritmos de control. Los módulos de Entrada/Salida son conectados al controlador a través de una red serial redundante. Es posible que en una primera etapa la velocidad del bus serie sea de 115kbps, eso es suficiente para leer entradas a una taza razonable (debajo de un segundo) y nos permite usar el puerto serial de una PC normal. Los módulos de Entrada/Salida deberan tener microcontroladores para manejar la adquisición de datos y las comunicaciones con el controlador. En caso de una falla de comunicación con el mismo, ya que el módulo de I/O tiene un microcontrolador, se podría forzar un estado seguro en sus salidas manteniendo el proceso estable en el peor de los casos.