PDF de programación - MIOOP. Modificación del estándar IEC-61131 para dar soporte al paradigma de programación orientado a objetos. Aplicación al desarrollo del control de procesos industriales.

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Universidad de Oviedo

Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, de Computadores y de

Sistemas

Modificación del estándar IEC-61131 para
dar soporte al paradigma de programación

MIOOP.

Aplicación al desarrollo del control de

orientado a objetos.
procesos industriales.

Memoria persentada para la obtención del grado de Doctor en Ingeniería

Informática

2012

Autor:
Directores: Dr. Víctor Manuel González Suárez

Ángel Luis Sierra Díaz

Dr. Felipe Mateos Martín

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Aí pues, ¿cuál es la virtud más importante
que debe poseer un samurai?
Varios samurais se adelantaron a contestar.
Fuerza...valor...iniciativa...lealtad.
Muy bien, dejadme ver si las acciones de vuestros
yojimbos viven según vuestras palabras.
Ujiro acepto el reto y se adelantó.
- Shushen - ¿Mi señor? - ¡Mátame!
Su katana estaba fuera de su saya y en Ujiro
antes de que nadie pudiera moverse.
Luego, sin pausa, dejó caer su katana,
desenvainó su wakizashi y cayó sobre él.
Pequeño fragmento de la novela Invierno de Kaita Ryoku

A mis padres y esposa.

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Agradecimientos

Es mucho más correcto cuando un amigo
debe enfrentarse al infortunio, estar cerca de
él, visitarlo y socorrerlo. Un samurai no debe
jamás, mientras viva, permitirse distanciarse de
aquellos de los que es deudor espiritualmente.
Proverbio samurai

Los cimientos sobre los que se sostiene este trabajo se pierden ya en mis re-

cuerdos. Ha sido tanta la gente a lo largo de los años que ha influido en mayor o
menor medida en mí, que necesitaría decenas de páginas para poder expresar mi
agradecimiento y aún así, me quedaría corto. Desde las personas o profesores que
me acercaron hacia la informática y a los ingenios automáticos, hasta quienes me
inculcaron la semilla de la curiosidad y el ir un poquito más lejos. Gracias a todos,
y aunque no pueda decir lo agradecido que estoy a cada uno, pido disculpas a todos
aquellos a los que olvido agradecer e intentaré, en las próximas líneas, recordar a
las personas que más directa o indirectamente han influido en la consecución de
esta memoria de tesis.

Debo comenzar los agradecimientos de forma más individual con los profesores y
personal de la Universidadd de León. Les quiero agradecer que desde que llegué
allí me trataran más como un amigo que como un simple alumno. El primer día
que aparecí por esa Universidad, si no es por la ayuda del personal de secretaría
no se que habría sido de mí, ¡os debo la vida! A los profesores Pigüi y José M.

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Alija, que conseguían influenciar de forma positiva a sus alumnos con un trato
gratamente cercano. Y sobre todo, a Ramón Ángel Fernández, un crack en toda
la magnitud de la palabra. Profesor de 10 y persona de 11. Sois todos geniales, sín
vosotros, no se que sería de la escuela de Ingeniería de León.

Al Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, de Computación y Sistemas
de la Universida de Oviedo les quiero agradecer la paciencia y atenciones que han
tenido conmigo. Desde Gemma que me ha resuelto una y otra vez las papeletas
burocráticas que no he sabido solucionar yo solo, pasando por Ricardo Mayo y sus
charlas sobre electricidad y automatizaciones. A Felipe Mateos y su predisposición
para ayudar a Victor o a mi. O a Pablo García, sin cuya ayuda desinteresada jamas
hubiese llegado a hacer ninguna publicación. Todos vosotros y muchos más, sois
los artífices de que la gente que no trabaja directamente con la Universidad, se
sienta en el departamento como en su propia casa.

A los profesores de la Universidad de Oviedo que he tenido tanto en la carrera
como a lo largo del desarrollo de mi tesis doctoral. En particular a Jose M. Labra,
Belen Martinez, Francisco Ortin, Covadonga Nieto y otros tantos profesores que
han influido en dotarme de los conocimientos necesarios para poder desarrollar no
sólo este trabajo sino mi carrera profesional. Tampoco puedo olvidar a Ines Couso
y agradecer los ratos que me ha dedicado para explicarme la mejor forma de dar
un sentido matemático a los resultados experimentales que se han desarrollado en
esta memoria. Si la Universidad de Oviedo es grande, es gracias a sus profesores y
personal.

Que duro hubiese sido mi trabajo sin la incomiable labor de tantos becarios que
pasaron antes que yo por el departamento. Sín su trabajo, jamas habría llegado
si quiera a estar escribiendo estas líneas a día de hoy. Gracias en especial a todos
esos proyectantes y becarios con los que sí he tenido el gusto de compartir tantas
horas de trabajo como Alejandro Junquera, David Garcia, Hugo González y José
Esperón. ¡Qué ingenieros ha ganado la sociedad!

Dicen que la grandeza de una persona se mide por sus logros. Yo prefiero pensar
que uno es lo que es por la gente que tiene cerca. Mis queridos amigos Chip,
Aarón, Muñoz, Popi, Berto y Joni„ que nunca han parado de apoyarme. A mis
antiguos compañeros de estudios Tuto, Guti, Nando y Boludo, que siempre me
han incitado a conseguir lo máximo. A mi cuñada “hostil” Pili, por su infatigable
aliento. A mi suegra Mari, por su fuerza vital y a mi querido suegro Antonio al

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que todos echamos de menos. A mi tía Nani, que siempre ha actuado como una
segunda madre y espero hacer lo propio con mi ojito derecho Nono, mi ahijado.
A mis dos abuelas, que siempre presumen de nieto y no se porqué... amor de
abuelas; y a mis dos abuelos, que seguro estarán orgullosos de mí allá donde estén.
A mis padres, que nunca han dejado de estar ahí cuando los he necesitado, me
han proporcionado la educación que tengo y en cuyos ojos veo el orgullo de los
pequeños pasitos que voy dando hacia adelante; algún día espero ser la mitad de
buen padre que vosotros.

En especial quiero darle mi mas profunda gratitud a mi mejor amiga Almudena,
que además tengo el gusto de llamar esposa. Le debo infinitas disculpas por las
horas robadas, los malos humores, las dudas y los malos momentos que te he
hecho pasar mientras desarrollaba este trabajo. Tu apoyo, tu corazón y tu forma
de ser me hacen mejor persona y sin lugar a dudas, el hogar que hemos formado lo
considero mi mayor logro. Este trabajo es una pequeña muestra del agradecimiento
que te tengo desde el día que te conocí.

Y por último, no puedo olvidarme de una persona que ha sido capital en la con-
secución de este trabajo, Víctor M. González. Gracias por ayudarme a realizar
esta tesis. Gracias por ser mi director de esta memoria. Gracias por dedicarme
tantas horas. Gracias por tus sabios consejos. Gracias por buscar financiaciones y
proyectos hasta de debajo de las piedras. Gracias y disculpas a tu esposa María
por robarle tantas veces a su marido. Pero sobre todo, gracias por ser mi amigo.

Sinceramente, no tengo palabras para expresar lo agradecido que estoy a todos.
Espero haber estado a la altura de vuestras expectativas. ¡Va por vosotros!

Ángel Luis Sierra Díaz

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Resumen

No digas: es imposible.
Di: No lo he hecho todavía.
Proverbio samurai

La orientación a objetos facilita el desarrollo de software a gran escala y de

calidad. A pesar del extendido uso de este paradigma en la Ingeniería de Software,
su uso en la Ingeniería de Automatización de Procesos se encuentra con numerosas
dificultades debido, entre otros motivos, al carácter fuertemente conservador del
ámbito industrial y a la falta de estandirazación, tanto a nivel de hardware como
de sofware, de los autómatas programables (PLCs).

Sólo la presión de poderosos clientes de productos para la automatización de pro-
cesos, como los del sector de la automoción, propició la normalización de diversos
aspectos de este tipo de productos, cristalizando en 1993 con la creación del es-
tándar IEC 61131. Aunque este estandar produjo un salto hacía adelante y en la
actualidad, la mayor parte de los PLCs del mercado lo soportan, aún se siguen
utilizando prácticas de programación basadas en el paradigma estructurado.

En esta memoria de tesis se presenta MIOOP, un conjunto de moficicaciones y
ampliaciones a la norma IEC 61131 y en particular a su apartado 3 donde se
recogen los lenguajes de programación, que permitan la aplicación del paradigma
orientado a objetos en la automatización de procesos. Por otro lado, y debido
al fuerte conservadurismo del sector industrial, este trabajo no pretende romper

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con todo lo anterior. Por este motivo, MIOOP proporciona un conjunto de reglas
necesarias para realizar la traducción de un código orientado a objetos a otro no
orientado a objetos basado en la estándar IEC 61131-3.

Esta tesis se desarrolla sobre la base de una serie de nuevos conceptos definidos
a lo largo del presente trabajo como son, el conjunto de ampliaciones a la norma
para dar soporte a la orientación a objetos, las reglas de traducción de un código
orientado a objetos a otro estructurado y la arquitectura de la herramienta software
de apoyo a la aplicación sistemática de MIOOP denominada SimPLC++.

La hipótesis fundamental que se pretende demostrar con este trabajo establece
que es posible programar la lógica de control de un proceso de eventos discretos
secuencial bajo un paradigma orientado a objetos. Un segundo objetivo consiste
en medir las implicaciones del uso de un paradigma orientado a objetos frente a
uno estructurado en base a medidas cuantitativas y cualitativas.

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Abstract

Object-oriented paradigms fac