Student Projects
Problemática
El uso de laboratorios en cualquier carrera de ingeniería es prácticamente indispensable para cualquier estudiante, por lo que mientras mejor sean los laboratorios, mejor experiencia será la que obtengan los estudiantes, y por tanto, se obtendrán ingenieros mejor capacitados.
En la actualidad, el número de personas que ingresan a la universidad ha aumentado desde las últimas tres décadas, y esa cifra seguirá incrementando. Esto genera problemas al momento de usar los laboratorios debido a su disponibilidad limitada. Entre otros problemas de los laboratorios físicos están su elevado costo y el espacio físico necesario para su uso. Es debido a esto que es necesario encontrar una solución satisfactoria para que un gran número de alumnos puedan usar estos laboratorios.
Solución:
La solución a este problema se encuentra en los laboratorios virtuales y remotos; esta tecnología permite acceder a simulaciones hechas en computador de forma remota desde cualquier computador, el cual debe cumplir con las condiciones necesarias para poder ejecutar el programa desde algún navegador web.
Esta tecnología también sirve para poder acceder a laboratorios reales a larga distancia, sin embargo, esta debe tener mayores restricciones que los laboratorios virtuales, ya que es necesario proteger la planta real de posibles errores.
Los beneficios de implementar los laboratorios virtuales y remotos son:
- Se pueden acceder a ellos desde cualquier parte.
- Disminución costo monetario y físico.
- Accesibilidad a personas con discapacidad para acceder a los laboratorios.
- Gran número de usuarios pueden acceder a las simulaciones.
Implementación
Para poder cumplir con este objetivo se ha elegido usar LabVIEW, debido a su potencia de programación y porque tanto la simulación como la interfaz de las plantas de laboratorio fueron elaboradas en LabVIEW.
De forma más específica, la herramienta usada para poder implementar los laboratorios en un navegador es Remote Panels y Web Publishing Tool de LabVIEW. Usando estas dos herramientas es posible crear un servidor desde el computador que tiene instalado LabVIEW, permitiendo a otros usuarios acceder al archivo VI de forma remota desde un navegador y desde otro computador, necesitando únicamente la dirección IP del servidor, el puerto y por último, el nombre del archivo VI al cual se desea controlar de forma remota. Cabe destacar que para poder acceder a la simulación desde otro computador, es necesario agregar la dirección IP del cliente al cual se desea otorgar el acceso y el nombre del archivo VI que se desea que sea visible para el cliente, de lo contrario, no se podrá acceder a la simulación.Todo esto se debe agregar en la categoría “Web Server”, la cual se puede encontrar en “Tools” y luego en “Options”.
Con todo lo dicho anteriormente, solo sería posible acceder a una simulación por persona, por lo que es necesario usar otras herramientas; una de ellas consiste en cambiar la propiedad del archivo VI, haciéndola reentrante, usándola en conjunto con los subpáneles de LabVIEW, el cual abre de forma interna la simulación, mostrándose únicamente en el ordenador del cliente. Con todo esto será posible el uso simultáneo de varios clientes al mismo VI. El uso de los subpáneles es necesario debido a que la simulación utiliza mucha memoria cuando es reentrante.
Para llevar a cabo la experimentación y éxito de este proyecto, se utilizó una simulación de tanques previamente hecho, que se puede apreciar en la ilustración 1, el cual tiene como objetivo enseñar a estudiantes sobre teoría de control. Esta simulación también tiene la capacidad de almacenar información para luego hacer análisis de los resultados obtenidos en algún otro programa tales como Matlab.
Ilustración 1: Simulación de tanques acoplados
Para poder utilizar esta simulación de forma remota por varios usuarios se creó otro VI que posee un subpanel que abrirá la simulación de los tanques. El diagrama en bloques está conformado principalmente por un while loop y una estructura de casos, donde el primero verificara si las simulaciones están siendo ocupadas por otros clientes, mientras que el segunda activará o deshabilitará el subpanel con el experimento. Cuando una simulación está siendo ocupada por un usuario, aparecerá el nombre del cliente que lo está usando y se encenderá la luz led de color verde, informando a cualquier cliente adicional que esa simulación está siendo ocupada. Cabe destacar que se encuentra un botón llamado “VRL”, el cual servirá para las simulaciones hechas por computadoras (los demás acceden a laboratorios reales) de los laboratorios. El programa está configurado para que una cantidad indefinida de personas puedan acceder al laboratorio virtual.
Luego de lograr un exitoso uso del panel frontal en el computador, se procede a crear un servidor y subir el panel frontal de la interfaz de usuario usando la herramienta Web publishing Tool. Para lograr esto es necesario configurar la categoría Web server, la cual se puede encontrar haciendo click en “Tool” y luego “options”. En ella se debe ingresar el nombre de la simulación del sistema de tanques y la interfaz de usuario, sin olvidar agregarle el .vi al nombre del archivo. También es necesario agregar la dirección IP del usuario al cual se desea otorgarle permiso para usar la simulación. Una vez hecho todo esto, se podrá realizar una simulación exitosa como se puede observar en la ilustración 4. Para poder realizar un uso simultaneo de la interfaz de usuario, se debe configurar las propiedades del archivo, para eso se debe configurar la categoría “Execution”, la cual se puede encontrar en la pestaña “File” y luego en “VI properties”.
Las siguientes imágenes muestran el diseño del panel frontal, detalles para configurar correctamente los paneles remotos y por ultimo, como se ve el panel frontal en un navegador web.
Conclusión
El desarrollo de este proyecto ciertamente ayudara a los estudiantes a obtener mayor experiencia en los laboratorios con mayor facilidad, ya que no es necesario tener un programa instalado, solo un plugin, e independientemente si están lejos o no. Si bien la interfaz de usuario funciona correctamente, solo está limitado para 5 simulaciones reales a la vez, lo cual en verdad dependerá de cuantas plantas reales se tienen verdaderamente a disposición, pero para simulaciones virtuales se debería se tiene una configuración para que haya una cantidad indefinida de usuarios usando laboratorios virtuales y remotos, por lo tanto, se podría otorgar acceso a cualquier persona ya que no hay peligro de estropear algún aparato, por el contrario, para las plantas reales se debe otorgar a una cantidad limitada de personas.
