Desarrollo de un sistema Hardware-In-the-Loop sobre plataforma Raspberry Pi para la simulación de procesos industriales multivariables

Abstract

[ES] En este trabajo se presenta el diseño de software y hardware necesarios para la simulación Hardware-in-the-Loop (HIL) de procesos industriales multivariables sobre una plataforma Raspberry PI. Con este dispositivo se persigue desarrollar una plataforma económica que pueda ser utilizada para analizar el comportamiento de diferentes procesos sin necesidad de disponer de los prototipos reales, que generalmente son mucho más voluminosos y caros, y además no es fácil poseer gran cantidad de unidades. El HIL gira entorno a la Raspberry PI. Por un lado, ha sido colocada una tarjeta de adquisición de datos sobre ella para poder realizar la lectura/escritura de señales analógicas para su posterior interpretación. Por otro lado, los procesos industriales han sido programados en el dispositivo. Además, al ejecutar el programa, se arranca un servidor web que permite seleccionar el proceso industrial que se desea simular, visualizar los resultados mediante gráficas en tiempo real e incluso interactuar con el mismo. La aplicación ha sido programada en Python. En ella se ha creado una plantilla para facilitar la incorporación y configuración de un nuevo proceso multivariable que puede ser programado por el usuario. Este también puede ser introducido desde la web. Una aplicación diseñada en LabVIEW permite realizar el control de los procesos industriales programados. Esta aplicación también permite interactuar con el proceso, visualizar los resultados en tiempo real y guardar los ensayos en ficheros de texto para el posterior procesamiento de los datos.

[CA] En aquest treball es presenta el disseny de software i hardware necessaris per a la simulació Hardware-in-the-Loop (HIL) de processos industrials multivariables sobre una plataforma Raspberry PI. Amb aquest dispositiu es persegueix desenvolupar una plataforma econòmica que puga ser utilitzada per estudiants per a analitzar el comportament de diferents processos sense la necessitat de despondre del prototips reals, que generalment són molt més voluminosos i cars, i a més a més, no es fàcil despondre de gran quantitat d’unitats. El HIL gira entorn a la Raspberry PI. D’una banda, ha sigut col·locada una targeta d’adquisició de dades sobre ella per a poder realitzar la lectura/escriptura de senyals per a la seua posteriorinterpretació. Per altra banda, els processos industrials han sigut programats en el dispositiu. A més a més, al executar el programa, s’arranca un servidor web que permet seleccionar el procés industrial que desitgem simular, visualitzar els resultats mediant gràfiques en temps real i inclús interactuar amb els processos. L’aplicació ha sigut programada en Python. S’ha creat una plantilla per a facilitar la incorporació i configuració d’un nou procés multivariable que pot ser programat per l’usuari. Aquest també pot ser introduït des de la web. Una aplicació dissenyada en LabVIEW permet realitzar el control dels processos industrials programats. Aquesta aplicació també permet interactuar amb el procés, visualitzar els resultats en temps real i guardar els assajos en fitxers de text per al posterior processament de les dades.

[EN] This project is intended to present the design of software and hardware needed for the Hardware-in-the-Loop simulation of multivariable industrial processes over a Raspberry Pi platform. This gadget has been developed thinking on an economic platform that could be used by students to analyse how those processes behave without having the real prototype physically. Those prototypes are often much larger and more expensive. What is more, it is not quite easy to have a big number of them. The developed HIL is based on a Raspberry Pi platform. On one hand, and acquisition data card has been placed on the top of it in order to read/write signals for their further interpretation. On the other hand, the industrial processes have been programmed in the device. In addition, when the program is executed, a webserver boots. The webpage allowsto select within the programmed industrial processes, visualize the simulation results on real time graphics and even interact whit them. In the webpage, there is also a window where the users are allowed to introduce the process they want. The application has been programmed in Python. A template has been created to allow the incorporation and configuration of a new multivariable process, which can be programmed by the user. This process could also be introduced from the web. An application designed with LabVIEW has been created to control the programmed processes. This application has a similar functionality as the webpage as it allows to interact with the processes and to see the real time results on graphics. Apart from the control, the results of the simulations can be saved. That means we are able to process them later and obtain exact information of the processes.