PDF de programación - Tesis: FelipeVerdalet - SISTEMA SUPERVISOR DE PROCESOS EN UNA COMPUTADORA PERSONAL

CENTRO DE I N V E S T I G A C I T Ü

ES TU D IO S AVAN ZADO S D EL

I. P. N.

B I B L I O T E C A
INGENIERIA ELECTRICA

CENTRO DE INVESTIGACION Y DE ESTUDIOS AVANZADOS

DEL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

SECCION DE COMPUTACION

"SISTEMA SUPERVISOR DE PROCESOS EN
UNA COMPUTADORA PERSONAL"

Tesis que presenta el Ing. Felipe Verdalet Guzmán para
obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS en la especialidad de
INGENIERIA ELECTRICA. Trabajo dirigido por el Dr. Renato Barrera
Rivera.

CENTRO DE INVESTIGACION Y DE

ESTUDIOS AV4NZ DOS DEL

i. P. N.

B I B L I O T E C A
INGENIERIA ELECTRICA

Becario del COSNET

Mexico, D.F., Septiembre de 1987,

Deseo expresar .mi agradecimiento a las siguientes
personas e instituciones:

Consejo del
Sistema
Educación Tecnológica.

Nacional

de

Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados Del Instituto
Politécnico
Nacional.

Renato Barrera Rivera, por la

Dr
acertada dirección de esta tesis.

y Dr.
Dr. Manuel Guzmán Rentería
Armando Maldonado Talamantes, pues sus
comentarios y sugerencias fuerón muy
oportunos y constructivos.

Nava

Oscar
Emilia
Verdalet de Nava, por la gran ayuda
que me han prestado.

Garcia y Ana

CENTRO DE INVESTIGACION Y DI
FSTUDIOS AVANZADOS DEL

i. P . N .

B I B L I O T E C A
INGENIERIA ELECTRICA

Dedico el. presente trabajo a:

mis padres:

Eliezer Verdalet López y Emiliana
Guzmán de Verdalet, gracias a sus
consejos y apoyo he podido siempre
salir adelante.

mis hermanos:

Elie
Eliezer
Ana Emilia
Iñigo
Manolo
Ma. Saadia
Cuauhtemoc
Eugenio

La meta que cada uno de nosotros
logra es un triunfo de todos.

mi esposa:

Raquel

en verdad que ha sido dificil el
tener por compañero a un estudiante, y
aun asi apoyarme siempre.

mis hijos:

Felipe y Valeria Raquel

han sido mi mayor estimulo para

salir adelante.

CONTENIDO

CAPITULO 1 INTRODUCCION ..................................... 1
1.1 Definición de Supervisor de Procesos .......... 1
1.2 Objetivo ....................................... 2
1.3 El Supervisor y su Medio Ambiente de Prueba .... 3
1.4 Descripción del Sistema Desarrollado .......... 5
CAPITULO 2 NUCLEO DE CONCURRENCIA ........................ 6
2.1 Procesos ....................................... 6
2.2 Comunicación y Sincronización ................. 6
2.3 Corrutinas .................................... 7
2.A Instrumentación del Núcleo de Concurrencia .... 8
CAPITULO 3 MANEJADORES DE INTERRUPCIONES ................. 12
3.1 Multiprocesamiento ............................ 12
3.2 Mecanismo de Interrupción en la PC ............ 12
3.3 Controlador de Interrupciones ................. 14
- 3.4 Esquema de los Manejadores de Interrupción ... 14
CAPITULO 4 DISEñO DEL SUPERVISOR ......................... 16
4.1 Modelo Conceptual del Sistema ................. 16
4.2 Procesos que componen el Sistema .............. 18
4.3 Despachador de Procesos ........................ 20
4.4 Amortiguador General .......................... 21
4.5 Manejadores de Interrupciones ................. 22
4.5.1 Manejador del Teclado ........................ 22
4.5.2 Manejador del Puerto ......................... 23
4.5.3 Manejador del Reloj .......................... 25
4.6 Procesos creados con el Núcleo de Concurrencia . 26
4.6.1 Proceso Maestro .............................. 26
4.6.2 Proceso MenuPri .............................. 27
4.6.2.1 Tipos de Mensajes .......................... 28
4.6.3 Proceso VerificaRespPC ....................... 30
4.6.4 Proceso InterpretaMensajePC .................. 31
.4.7 Flujo de Datos del Procesador de Comunicaciones
al Proceso InterpretaMensajePC ................ 33
4.8 Ejemplo para el Sistema Supervisor ............ 34
CONCLUSIONES .................................. 36
CAPITULO 5
REFERENCIAS .................................. 37
CAPITULO 6
.¡m«.* Bl...... 38
APENDICE A Modula - 2 .............. .
APENDICE B Listados fuente ..... £S.TjJ A .V. 1 .............. 40

i. P.

a l B L - i O T E l C A
INGENIERIA ELECTRICA

INTRODUCCION.

CAPITULO 1

1.1 .- Definición de Supervisor de Procesos
Un sistema supervisor se encarga de llevar un seguimiento a

ciertas variables generadas en algún proceso.

Como resultado de este seguimiento es posible llevar a cabo

diferentes acciones, por ejemplo:

- Llevar un historial del comportamiento de cada variable.
- Alertar al operador del sistema por medio de una alarma

cuando una variable se salga del rango especificado para esta.

- Enviar los valores de las variables a un modulo de
«control, el cual se encarga de realizar los ajustes necesarios
para el buen funcionamiento del proceso supervizado.

Como

acciones
interrelacionadas y organizadas para originar cambios en un
sistema.

proceso se entiende a un conjunto de

Un ejemplo de un proceso se muestra en la fig. 1.1: en ella
se representa un sistema de generación de vapor compuesto por la
fuente de calor, la tuberia que transporta el agua y la tuberia
que transporta el vapor; como resultado de la aplicación de el
calor sobre la tuberia que trasporta el agua se genera vapor.

En este proceso las variables que nos interesan supervisar
son principalmente la presión en la tuberia y la temperatura. La
de
lectura
Sensores(instrumentos que permiten medir la temperatura, presión,
flujo, etc.) e Interruptores(instrumentos que solo reportan dos
estados, encendido ó apagado)

variables

realiza

de

estas

se

a

través

Fig. 1.1 PROCESO DE GENERACION DE VAPOR

1

En la fig. 1.2 se muestra un diagrama a bloques de un
sistema supervisor. En éste diagrama el ambiente de el sistema
supervisor esta formado' por el sistema bajo supervisión y el
operador de el sistema. El ambiente(c^-mo ambiente entendemos todo
aquello que afecta ó es afectado por'el sistema) interactúa con
el sistema de control a través de la frontera , que se compone de
las alarmas, la consola, la impresora y los sensores [Gerez 84],

Fig. 1.2 DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA SUPERVISOR
1.2.- Objetivo:

Se trata de diseñar y programar un Sistema Supervisor de
Procesos con las siguientes características:

- Se instrumentará en una microcomputadora P.C. tipo

XT, ST ó AT.

■

- Debe tener capacidad para supervisar variables de tipo

digital.

- Debe ser posible añadir al sistema módulos para supervisar

variables de tipo analogico, asi como módulos de Control.

- Los resultados de la supervisión se mostrarán al operador

por pantalla.

- Se intrumentarán un conjunto de procedimientos para el
de procesos concurrentes mediante el uso de
manejo
Señales. A este conjunto de procedimientos le llamaremos
"Kernel" ó "Núcleo de Concurrencia".

- Se utilizara el lenguaje Modula-2 para la programación del

2

sistema.

1.3 EL Supervisor y su Medio Ambiente de Prueba
En la fig. 1.3 se muestra el esquema que se utilizara para

probar el sistema diseñado. Se ha elegido la red de recolección y
transmisión de datos construida en el Depto. de Ingenieria
Eléctrica/
siguientes
características:

Comunicaciones

Sección

con

las

- Cuatro ramas multi-punto cada una con capacidad de hasta

128 Unidades de Terminales Remotas(UTR's).

- Un Procesador de Comunicaciones (PC) que maneja estas

cuatro ramas multi-punto.

- El Procesador de Comunicaciones tiene un puerto serie para
se

comunicarse por linea directa con el computador donde
encuentra residente el Sistema Supervisor.

- La comunicación entre UTR's y PC es via cable telefónico y
con un modem(instrumento que se utiliza para establecer la
comunicación entre dispositivos a través de lineas analógicas)
por cada UTR y PC.

- La velocidad de transmisión entre PC y Supervisor es de

9600 bps.

- La velocidad de transmisión entre UTR's y PC es de 1200

bps.

- El protocolo para transferencia de información entre UTR's

y PC y entre PC y Supervisor se encuentra programado en EPROM.

La configuración usada con el Sistema Supervisor de Procesos

fue la siguiente:
- Dos UTR's
- Un Procesador de Comunicaciones.
Cada UTR tiene las siguientes funciones:
- Establecer la comunicación a través de la linea multi-

punto con el PC.

- Adquirir los datos tanto analógicos como digitales de los
puntos de monitoreo que tenga asignados e introducirlos en la
base de datos que se encuentra en la memoria primaria. Esta base
de datos se mantendra actualizada con los valores mas recientes.

- Controlar los puntos(sensores ó interruptores) que se le

3

La información necesaria para realizar esto,

asignen.
encuentra en la base de datos en la memoria primaria. Esta base
de datos se accesa cuando se detecta un mensaje control para la
UTR en cuestión.

se

El

Procesador de Comunicaciones tiene las

siguientes

funciones asignadas:

- Controlar todos los canales asignados al procesador en

cuanto al poleo.

- Comunicarse

directa.

con el Sistema Supervisor por la linea

- Con base en los procesos de comunicación con las remotas
deberá mantener una base de datos en memoria primaria, misma que
sera accesada cuando asi se requiera por el Supervisor de
Procesos.

El esquema general del Sistema Supervisor es del tipo
maestro-esclavo es decir el Procesador de Comunicaciones se
limita a responder las preguntas realizadas por el Supervisor de
Procesos.

Linea Multipunto

Sistema
Supervisor

Procesador

de

Comunicaciones

Fig. 1.3 SISTEMA SUPERVISOR Y SU MEDIO AMBIENTE

Modem

Sensores

1.4 Descripción del Sistema Desarrollado
El trabajo consistió en los siguientes puntos:
-

Desarrollar un sistema c