Controlador Lógico Reconfigurable aplicado a un Sistema de Riego

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