El HW en sistemas de tiempo real

Uno de los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta cuando diseñamos un sistema de tiempo real es que el hardware escogido para su implementación final no debe introducir aleatoriedad en el sistema.

El sistema debe ser lo más predecible posible, y esto afecta al procesador, a la jerarquía de memoria y al sistema de E/S, especialmente cuando los sistemas son Hard Real Time. En este tipo de sistemas no se suele utilizar memoria caché, la paginación se realiza en situaciones muy controladas, se desactivan los esquemas de predicción del procesador, etc. Todos estos factores añaden una aleatoriedad que hace que sea difícil demostrar que el sistema es viable, es decir, que cumple con los plazos especificados.

Un ejemplo típico lo podemos encontar en multitud de sistemas industriales, en los que se prefieren redes de tipo CANBus a las redes Ethernet, porque éstas últimas no son deterministas y no pueden garantizar siempre la misma latencia de comunicación entre dos extremos.

Ahora que ya hemos mencionado uno de los aspectos más importantes en la selección de la plataforma HW del sistema de tiempo real, ¿qué requisitos cree que debe cumplir un sistema operativo o una arquitectura SW para poder formar parte de un sistema de este tipo?.

Protocolos TCP/IP (III)

Hasta ahora hemos visto como un computador se puede identificar dentro de una red con la dirección de Internet o IP que permite que el protocolo IP realice el encaminamiento de la información desde el origen en una red hasta el destino en otra red diferente. Además sabemos que existe otra dirección, la dirección MAC ó física, asociada a cada tarjeta de red.

Pero los usuarios y aplicaciones no suelen utilizar ninguna de estas direcciones sino nombres mucho más sencillos de recordar. DNS ofrece un servicio de nombres jerárquico para equipos basados en TCP/IP. Esta estructura jerárquica incluye los siguientes niveles:

• Dominio Raíz: Contiene a todos los demás dominios, es la parte más alta de la jerarquía y se representa con un punto.
• Dominio del Nivel Superior: Estos dominios se organizan según el país al que designen o al tipo de organización y siempre se nombran con dos o tres letras. Algunos ejemplos son com, es, edu, org,...
• Dominios de Segundo Nivel: Sirven para diferenciar una organización de otra y su longitud es variable.
• Nombres de hosts o recursos: Permiten identificar a un ordenador independiente, a una red privada o a un recurso específico dentro de un dominio de segundo nivel o de un subdominio.

En la figura siguiente se muestra la jerarquía de dominios para la máquina casiopea.etsii.urjc.es:



Cuando un ordenador necesita conectar con otro, lo que conoce normalmente es su nombre de dominio, pero necesita su dirección IP para establecer la comunicación. Para conseguir esta traducción se siguen los siguientes pasos:

• La aplicación cliente DNS intenta resolver el nombre de manera local. Para ello consulta los posibles archivos de hosts del sistema, en los que se almacenan las correspondencias nombre-dirección que se conocen.
• Si el nombre no se puede resolver localmente, se envía la petición al servidor DNS configurado como ‘preferido.
• Si el nombre no se puede resolver en este primer servidor, se utiliza la recursividad. Es decir, el servidor preferido acude a otros servidores DNS para buscar la información que se le ha solicitado.
• Una vez conocida la dirección IP del computador destino, esta dirección permite llegar desde la red del origen hasta la red del destino.

Pero para llegar finalmente a ese computador destino es necesario conocer su dirección MAC. Para hacer la traducción de IP a MAC se utiliza el protocolo ARP. Este protocolo va asociado al protocolo IP y permite que todos los equipos conectados en una misma red conozcan la traducción IP-MAC del resto de equipos de la red. Esta traducción es un proceso distribuido entre todos los equipos y transparente al usuario, no es mediante aplicaciones cliente-servidor.

Por lo tanto, un computador o dispositivo se puede identificar dentro de la red con su dirección MAC, con su dirección IP y con su nombre DNS. La siguiente figura resume los mecanismos de traducción que se emplean para pasar de un identificador a otro.

Link. AWWA & Wonderware

La American Water Association (AWWA) ha identificado cinco objetivos principales que se pretenden alcanzar en la gestión del Ciclo Integral del Agua.

1. Minimizar el impacto de la creación de nuevas infraestructuras. (obra civil o sistemas de gestión).

2. Establecer presupuestos competitivos.

3. Adaptarse naturalmente a las condiciones que impiden el incremento de tarifas. El agua como recurso escaso y de primera necesidad.

4. Formar y cualificar a la fuerza de trabajo.

5. Adaptarse a las normativas del sector aguas y potenciar las actividades que permitan generar nuevas fuentes de aguas.

¿Cómo ayuda Wonderware a alcanzar alguno de estos objetivos?

Punto 1. Infraestructuras.

• La tecnología Wonderware:Permite integrar fácilmente sistemas nuevos y propietarios en un único modelo, que se convierte en la piedra angular de INFORMACION de su sistema.
• Le permite monitorizar y gestionar la vida de la infraestructura existente: utilización de equipos, paros/marchas, disponibilidad.
• Le permite detectar rápidamente anomalías en las operaciones de equipos antiguos así como notificar condiciones de alarmas remotas.
• Extiende la vida útil de los sistemas software gracias a su escalabilidad y su capacidad de añadir funcionalidad con el tiempo.
  

Puntos 2 y 3. Presupuestos y Tarifas.

• Mejoras en la eficiencia operativa.
• Incremento en productividad.
• Eficiencia en ingeniería.
• Fácil mantenimiento.
• Fácil distribución de software.
• Reducción del coste de propiedad.

Punto 4. Fuerza de Trabajo.

• El Incremento de productividad permite a los empleados actuales centrarse en actividades que aportan valor a la gestión.
• El fácil acceso a datos remotos facilita la labor del personal técnico.
• Su facilidad de uso se traduce en una menor necesidad de training.
• La implementación de estándares permite unas consistentes operaciones en todo el sistema y a medida que este se expande.
  

Punto 5. Normativa.

• La tecnología Wonderware le ayuda en su proceso de acuerdo con las normativas vigentes, y provee visibilidad de desviaciones y alertas ante condiciones anormales.

Conocimiento de la Productividad Industrial

Conocer el estado actual de la productividad industrial implica conocer de forma Ordenada, Sistemática, Transparente, Completa (Interdepartamental), Concisa, Clara y Rigurosa el estado actual de los Cinco Factores Básicos de la Operación Industrial.

Productos / Procesos / Instalaciones / Sistemas / Personas

Productos.

• Producción Actual versus Producción Teórica.
• Estado de la Producción Actual respecto a la Demanda Comercial.
• Estado de Improductividades y No Conformidades.

Procesos.

• Verificación de la Capacidad del Proceso.
• Comprobación de la Idoneidad del Proceso.

Instalaciones.

• Estado de la Conectividad de los Equipos.
• Estado actual de la Eficiencia Productiva de los equipos.

Sistemas.

• Programación Efectiva de la Fabricación.
• Sistemas de Gestión de la Producción.

Personas.

• Aplicación de Mano de Obra Directa e Indirecta.
  

Los resultados de este Conocimiento son:

• Estado Pre-existente Completo de la Productividad del área Industrial de la empresa.
• Potencial de Incremento de Productividad Pre-existente.
• Especificación de Fase de Gestión.

--Normalización. La productividad industrial, está por debajo del mínimo teórico.

--Optimización. La productividad industrial es susceptible de mejora, aplicando metodologías de Incremento de la productividad.

--Consolidación. La productividad industrial mantiene sus niveles óptimos de eficiencia.

Las consecuencias de la Mejora de la Productividad son:

• Repercusión Directa sobre la Cuenta de Explotación de la Empresa.
• Reducción de los Costes Industriales.
• Descenso del Nivel porcentual de Fallos, Ineficiencias y No Conformidades.
• Mejora de la Calidad de los Productos.

Evento. JTAG 2008.

Las II Jornadas Técnicas de Telecontrol del Ciclo Integral del Agua, se celebrarán en Sierra Nevada (Granada) los próximos días 3 y 4 de Abril.

Organizadas por el área de Ingeniería de Sistemas y Automática, perteneciente al Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada, este año las Jornadas se centrarán en "resaltar aquellos aspectos verdaderamente innovadores en los sistemas de supervisión y control".

Wonderware Spain y el grupo GAAP de la Universidad Rey Juan Carlos participarán en una de las charlas (en concreto, por allí estaremos Fernando y yo, los fundadores de este blog). Además, Wonderware colabora activamente en la organización de las jornadas, junto a otras empresas como ICR o Schneider.

Para más infomación:
http://atc.ugr.es/jtag2008/index.html