Descripción: |
El trabajo reportado en esta tesis tiene por objetivo implementar en un FPGA
(Field Programmable Gate Array) un controlador lógico. El hardware
digital reconfigurable de este controlador es diseñado en VHDL (Very
high speed integrated circuit Hardware Description Language) y está
basado en el principio de operación y características fundamentales
del Controlador Lógico Programable (PLC). La aplicación del
controlador lógico reconfigurable implementado será la
automatización de un sistema de riego. El diseño del sistema
de riego de esta aplicación específica entra dentro del área
de domótica; sin embargo el alcance de los sistemas de riego sobrepasa
la domótica, los sistemas de riego son parte fundamental de la
producción agroindustrial. Y hoy cuando "sólo seis de cada
100 campesinos de México son considerados productores competitivos
hacen frente a la entrada en vigor del capítulo agropecuario del Tratado
de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN), como señala
un estudio de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo
Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa) [9]"; el desarrollo e
implementación de sistemas para mejorar la, por muchos años
descuidada, productividad del campo mexicano son más que necesarios.
La tesis empieza con una descripción y análisis de los elementos
principales del PLC (lectura de entradas, ejecución del programa de
usuario, asignación de salidas y acondicionamiento eléctrico
de entradas y salidas), con el fin de usar el PLC para automatizar un sistema
de riego. Además para implementar el controlador lógico
reconfigurable en el FPGA se tomarán como base estos elementos principales
del PLC.
El riego por aspersión es la aplicación que se automatizará,
el diseño del sistema de riego debe satisfacer el requerimiento de
agua del cultivo para mejorar la productividad agrícola. Primero la
automatización del sistema de riego es llevada a cabo con un PLC que
sigue un plan de riego fijo para satisfacer el requerimiento de agua, este
requerimiento es calculado a partir de una base de datos histórica
de información climatológica.
El diseño del sistema de riego automatizado con el PLC se usa como
base para implementar el controlador lógico reconfigurable. El controlador
lógico reconfigurable puede manejar y monitorear el sistema de riego
por medio de sensores y actuadores, además a través de un
instrumento virtual tiene la capacidad de calcular requerimiento de agua
del cultivo a partir de información climatológica actual y
puede ser controlado remotamente a través de Internet.
Se comprueba la precisión del instrumento virtual para calcular el
requerimiento de agua del cultivo y también se prueba la exactitud
con que el sistema de riego satisface este requerimiento. La capacidad de
calcular el requerimiento de agua del cultivo para adaptar el plan de riego
a las condiciones climatológicas actuales representaría en
un sistema agroindustrial mejorar la productividad de la cosecha además
del ahorro de grandes cantidades de agua. |