Implementación de un sistema HMI mediante aplicaciones de código abierto para el control y monitoreo de un sistema dinámico real

Abstract

Los sistemas de automatización modernos requieren de sistemas de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA) e Interfaz Hombre Máquina (HMI) para el control y monitoreo de plantas, procesos y actividades industriales. La implementación de estos sistemas conlleva a las empresas, y proyectos académicos a invertir grandes sumas de dinero y conseguir operadores especializados para la adaptación de estos sistemas dinámicos. En este trabajo se presentan resultados sobre el diseño e implementación de un dispositivo HMI basado en aplicaciones de código abierto para controlar y monitorear un sistema de presión y temperatura de agua dentro del laboratorio de control, en la carrera de Electricidad perteneciente la Universidad Técnica del Norte. Se utilizó el microcomputador Raspberry Pi 3B como un controlador, conectado a una pantalla LCD Touch de 5 pulgadas para formar el sistema HMI que consta del conjunto hardware y software. El diseño de la Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) se realizó con Programación Python y la herramienta Qt Designer basado en widgets clásicos de tecnología de código abierto. La comunicación entre Raspberry y PLC S71200 se realiza mediante el protocolo Modbus TCP/IP, además, se utiliza el protocolo de comunicación Modbus RTU conexión RS-485 para la comunicación del PLC con el variador de frecuencia Altivar312. Finalmente, la programación en Python escrito en el editor Visual Studio Code junto con la librería PyModbus permitió transferir datos de lectura y escritura en formato real flotante, desde la base de datos dentro del programa del PLC, para controlar los actuadores y monitorear las variables de temperatura, presión y nivel de agua mediante sensores.