INFORMATICA INDUSTRIAL:
SISTEMAS DE TIEMPO REAL

Ana Maria Mercedez Maigua Soliz
Facultad de Ciencias y Tecnología, Ingeniería Informatica
Universidad Autónoma Juan Misael Saracho
Tarija-Bolivia
ana_airam_abr@hotmail.com



Resumen

Este artículo describe la investigación de los Sistemas de tiempo real, basada en sus aplicaciones en la industria.

Las aplicaciones de la informatica están presentes en todos los aspectos de la vida cotidiana desde la electrónica hasta el control de complejos procesos industriales. El auge de los Sistemas de Tiempo Real está en el constante aumento, ya que cada vez más máquinas se fabrican incluyendo un número mayor de sistemas controlados por computador.

Los sistemas de tiempo real empotrados suelen tener restricciones adicionales en cuanto al uso de recursos computacionales con respecto a otros tipos de sistemas informáticos. Además, suelen tener requisitos de seguridad y fiabilidad mas severos, ya que si el sistema falla puede ocasionar pérdidas económicas o humanas.

Las perspectivas de evolución de los sistemas empotrados y de tiempo real son fascinantes.

En este articulo se describe las distintas aplicaciones industriales de la informatica, los sistemas de tiempo real, describiendo sus características importantes, enfocándose principalmente a los sistema de tiempo real empotrados, se describe sus principales características y principales sistemas relacionados a estos sistemas.


Palabras clave

Informatica Industrial, sistema en tiempo real, control, sistema de tiempo real empotrado, aplicaciones.


1. INTRODUCCION

Si la informatica está cada vez mas presente en la mayoría de los aspectos de la vida cotidiana, en el mundo de la industria lo esta aun mas. Desde los procesos de gestión a los productivos pasando por los productos, la informatica facilita la organización, gestión y control de los procesos en la industria. La Informatica industrial supone la aplicación de métodos u técnicas de la ciencia informatica a los distintos ámbitos de la industria. Existen números ejemplos como: el control de procesos, sistemas robotizados, comunicaciones industriales, etc. (Alfons Crespo, Alejandro Alonso).

En general las aplicaciones informáticas industriales realizan las tareas de Automatización, Control y Supervisión, que deben ser llevadas a cabo con pequeños dispositivos programables.

Los sistemas que deben actuar teniendo en cuenta restricciones más o menos estrictas de tiempo, se llaman Sistemas de Tiempo Real. Ejemplos de tales sistemas podrían ser: información crítica del estado de dispositivos, sistemas de alarmas, control automático de maquinaria, etc. Existe también una amplia parcela de aplicaciones industriales que no tienen unas restricciones tan estrictas como las descritas, pero que igualmente pueden aprovechar la metodología de desarrollo aplicable a los Sistema de Tiempo Real.

Uno de los logros que persigue la Informática Industrial es que no parezca que existe realmente un sistema informático, a excepción de ciertos Sistemas de Interfaz Humana. Es decir la aplicación debe tener un comportamiento similar a un sistema puramente electrónico, mecánico o físico, en el que a cada acción o consigna corresponde una reacción o cambio de comportamiento, en el momento actual o en el futuro. [1]


2. SISTEMAS EN TIEMPO REAL (STR)

Existen muchas formas para definir un Sistema de Tiempo Real. Quizá la más aceptada sea la siguiente:

“Un sistema de tiempo real es aquel en el que su funcionamiento es correcto si no depende únicamente de un resultado computacionalmente correcto, sino que depende además del tiempo en el que se haya producido el resultado. Si no se cumplen las restricciones temporales del sistema, se dice que ha ocurrido un fallo en el sistema.” [1]

En estos sistemas las maquinas deben actuar en perfecta armonía, siendo crucial para su correcto funcionamiento la sincronización en conjunto. En ciertos sistemas de tiempo real se puede aceptar una cierta taza de fallos, por ejemplo una perdida en diez millones, pero hay otros sistemas en que el fallo de una de las especificaciones del sistema puede poner en peligro la vida humana, por ejemplo un fusible eléctrico.

Por tanto, un STR además de no tener fallos de diseño, desarrollo, implementación, etc., debe realizar algún tipo de labor dentro de una ventana temporal. Esta respuesta debe ser predecible e independiente de otras actividades que el sistema puede estar realizando. Una implicación es que si en el sistema intervienen programas en ejecución deben ser conocidos los tiempos de ejecución de los códigos en los peores casos. Los STR a menudo emplean dispositivos de hardware específicos con controladores de dispositivo especiales. [1]


3. SISTEMAS DE TIEMPO REAL
EMPOTRADOS (EMBEEDED)

Los sistemas informáticos que se incluyen en los ejemplos mencionados se caracterizan por estar empotrados en otros sistemas con los que se relacionan continuamente, intercambiando datos y señales de muy diversos tipos, realizando funciones de control en sentido amplio y proporcionando las funciones requeridas a los usuarios finales. En realidad, los sistemas empotrados están omnipresentes en nuestra vida cotidiana, aunque su presencia no sea evidente. Están integrados en teléfonos móviles, automóviles, aviones, reproductores de DVD, etc. Por otro lado, la interacción con el mundo físico y el tratamiento de información relacionado con el mismo impone en la mayoría de los sistemas empotrados requisitos de tiempo, lo que les convierte en sistemas de tiempo real. [2]

Para que el funcionamiento del sistema en tiempo real sea correcto no basta con que las acciones sean correctas, sino que tienen que ejecutarse dentro del intervalo de tiempo especificado, este tiempo es significativo…Por lo general son sistemas reactivos, y realizan funciones en respuesta a eventos (pe. el mando a distancia de una grúa hace que se eleve un garfio al accionar cierto botón). El sistema reacciona ante los agentes externos al mismo. [1]

Los sistemas empotrados de tiempo real tienen y tendrán requisitos muy exigentes siendo algunos de ellos los siguientes:

Seguridad y Robustez

Estas características se refieren a la necesidad de que el funcionamiento de los sistemas sea correcto en todo momento… La necesidad de desarrollar productos con mayor funcionalidad y la búsqueda de servicios nuevos esta motivada por el alto grado de competitividad de estos mercados. [2]

Sistemas altamente distribuidos y dinámicos

La expansión de las telecomunicaciones continúa y se refleja en los sistemas empotrados. Las aplicaciones del futuro tienden a ser altamente dinámicas y todos los dispositivos tienden a comunicarse entre si, para maximizar su utilidad. [2]

Realizar sistemas con estas características requiere gran esfuerzo por parte del investigador, algunos temas importantes en relación a los sistemas de tiempo real empotrados son los siguientes:


Sistemas operativos

Un sistema operativo de tiempo real es un sistema operativo que ha sido desarrollado para aplicaciones de tiempo real. Como tal, se le exige corrección en sus respuestas bajo ciertas restricciones de tiempo. Si no las respeta, se dirá que el sistema ha fallado. Para garantizar el comportamiento correcto en el tiempo requerido se necesita que el sistema sea predecible (determinista). [4]

La gestión avanzada de recursos y la coexistencia de aplicaciones críticas y acríticas son dos características relevantes para los sistemas operativos empotrados de tiempo real…la posibilidad de incluir en un solo procesador las funciones que antes realizaban varios, implica la necesidad de dar soporte a aplicaciones que pueden tener requisitos de ejecución muy diferentes. [2]

Sistemas en red

Una característica previsible de los sistemas empotrados del futuro será su capacidad para conectarse con otros dispositivos continuamente. El funcionamiento de los mismos se modificara teniendo en cuenta el contexto o ambiente en el que se encuentre el usuario. De esta forma, se podrá intercambiar información y aplicaciones o arrancar funciones nuevas dinámicamente… así, deberán permitir la adquisición, intercambio y procesamiento distribuida de información de contexto, reacción en un tiempo determinado ante sucesos significativos y la posibilidad de garantizar determinadas características de la comunicación a las aplicaciones, como ancho de banda o transmisión de información en un plazo de tiempo acotado. [2]

Diseño integrado de sistemas de control de tiempo real

Los sistemas de tiempo real se han diseñado sistemáticamente sin considerar la influencia que el sistema de ejecución (sistema operativo de tiempo real) introduce en la ejecución de las distintas actividades de control. Esta influencia es principalmente debida a los retardos introducidos por la planificación o las comunicaciones. Estos retardos pueden influir de forma significativa en las prestaciones de control. Planificar las tareas para reducir al máximo los retardos, ajustar los reguladores dinámicamente (parámetros, periodos, etc.) en función de los recursos disponibles, etc., son algunos de los temas de gran interés en este momento. Todo ello conduce a la necesidad de diseñar los sistemas de control conjugando la teoría de control y la influencia del sistema de ejecución desde las primeras fases del diseño. [2]


Conclusiones

El avance de la industria se debe en gran manera por el avance de la informatica, sus aplicaciones son usadas en múltiples campos, como el control industrial siendo de vital importancia.

Los sistemas de tiempo real deben tener la capacidad de responder en tiempos mínimos, estos están en constante desarrollo puesto que con el avance tecnológico se construyen maquinas que operan en tiempo real y que por consiguiente necesitan de sistemas controladores


Bibliografía o Referencias

[1] http://atc1.aut.uah.es/~infind/Archivos/II_2/O
ld/2001-2002/Tema_1.pdf

[2] http://www.revista-riai.org/CGI-BIN/articulos%
20revisados%202006/versiones%20impresas/vol3_num2/SobreEsteNumero_vol3_num2.pdf

[3] http://guelcomtudeyanguel.files.wordpress
.com/2008/03/infor.pdf

[4] http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_opera
tivo _de_tiempo_real


[5] http://www.monografias.com/trabajos37/
sistemas-tiempo-real/sistemas-tiempo-
real2.shtml