Nuestra línea de investigación consiste en emplear diferentes metodologías de modelado de software para el modelado de sistemas en tiempo real y distribuidos. Trabajamos para ello sobre un sistema que hemos construido a tal efecto y sobre el cual aplicaremos diferentes metodologías de modelado continuando lo realizado en [1] y [2].
El sistema en concreto es un control distribuido en tiempo real de un horno eléctrico. Dicho control se lleva a cabo en forma remota sobre el protocolo tcp/ip a través del empleo de un webservice. Para la interfaz electrónica de control se emplea microcontroladores y se utiliza Microsoft VisualC#.Net 2005 para el control desde una computadora PC a lazo cerrado con el sistema de control de temperatura.
Se estudian también las técnicas de control distribuidas necesarias y más eficientes para el comando remoto de un sistema de control genérico.
Este trabajo se modela mediante la metodología de desarrollo de software RUP (Rational Unified Proccess [Booch, Jacobson 1999]) para la construcción de un sistema distribuido de tiempo real semi-sof, time driven (distributed semi-soft real time system) y actualmente se esta trabajando para modelarla con la metodología COMET.
Como resultados de este trabajo podemos observar cómo emplear RUP para el diseño de sistemas en tiempo real y como interactúan embeding software – computer software – web software en una aplicación concreta.Eje: Ingeniería de Software y Base de DatosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Cardenas, Marina E.

Castillo, Julio J.

Spanish

El Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

Sistema Distribuido en Tiempo Real 
 
Julio Javier Castillo 
jotacastillo@gmail.com 
 
Marina Elizabeth Cardenas 
angelaesmeralda@gmail.com  
 
                        LIS-Laboratorio de Investigación de Software 
                        Dpto. Ingeniería en Sistemas de Información 
       Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba 
                              Maestro M. López esq. Cruz Roja Argentina, Córdoba - Argentina 
Abstract  
 
   Nuestra línea de investigación consiste en emplear diferentes metodologías de modelado de software para el modelado de 
sistemas en tiempo real y distribuidos. Trabajamos para ello sobre un sistema que hemos construido a tal efecto y sobre el 
cual aplicaremos diferentes metodologías de modelado continuando lo realizado en  [1] y [2]. 
El sistema en concreto es un control distribuido en tiempo real  de un horno eléctrico. Dicho control se lleva a cabo  en 
forma remota sobre el protocolo tcp/ip a través del empleo de un webservice. Para la interfaz electrónica de control se  
emplea microcontroladores y se utiliza Microsoft VisualC#.Net 2005 para el control desde una computadora PC a lazo 
cerrado con el sistema de control de temperatura. 
Se estudian también las técnicas de control distribuidas necesarias y más eficientes para el comando remoto de un sistema 
de control genérico. 
Este trabajo se modela mediante la  metodología de desarrollo de software RUP (Rational Unified Proccess [Booch, 
Jacobson 1999]) para la construcción de un sistema distribuido de tiempo real semi-sof, time driven (distributed semi-soft 
real time system) y actualmente se esta trabajando para modelarla con la metodología COMET. 
 
 Como resultados de este trabajo podemos observar cómo emplear RUP para el diseño de sistemas en tiempo real y como 
interactúan embeding software – computer software – web software en una aplicación concreta.  
 
Palabras claves: RUP, COMET, distributed semi-soft real time systems,  furnace control, PID–Control. 
 
Introducción: 
 
  En concordancia con el trabajo presentado en el Workshop de Investigadores de Ciencias de la 
Computación 2007 , en Trelew-Chubut, denominado “Un Sistema de Tiempo Real Distribuido Semi-
Soft usando RUP”[1] hemos continuado con nuestra línea de investigación aplicando técnicas de 
modelado de Ingeniería del Software que nos permitan modelar en forma certera nuestro sistema . 
Inicialmente se utilizó la metodología RUP(Rational Unified Proccess [Booch, Jacobson 1999]) para 
modelar este sistema. 
Sin embargo, debido a su generalidad y poca especialización para modelar sistemas en tiempo real, 
hemos optado por modelar este sistema paralelamente con la metodología COMET (Concurrent Object 
Modeling and Architectural Design Method ) el cual también emplea UML como lenguaje de 
modelado.  
 
El grupo de investigación cree que esta metodología es mucho más específica que RUP, para 
modelar sistemas con alto grado de concurrencia, paralelismo, en ambientes distribuidos y sistemas en 
tiempo real en general. 
Es tema de nuestras futuras investigaciones el determinar fehacientemente cual de estas dos 
metodologías es más adecuada para el modelado de sistemas con estas características, determinando en 
que casos es conveniente la adopción de cada una de ellas.  
 
Por medio de este trabajo se pretende realizar un control de un horno industrial eléctrico en 
forma remota a través del diseño de un “Semi-Soft Real Time System – Time Driven”, empleando para 
ello el RUP (Rational Unified Proccess) como proceso de desarrollo de software y utilizando UML 
(Unified Modeling Language) como lenguaje de modelado. 
 Decimos que este sistema es “Time-Driven” ya que las acciones del sistema son dirigidas 
principalmente por el pasaje de un intervalo de tiempo a otro. Este sistema ejecuta en forma periódica 
ciertas tareas, en base a la ocurrencia de “deadlines” en el tiempo. 
 RUP se ha empleado exitosamente para el modelado de sistemas de los más diversos dominios, 
sin embargo RUP presenta algunas limitaciones cuando se modela sistemas en tiempo real. Por 
ejemplo, en la fase de diseño se debe decir entre el “diseño de componentes en tiempo real” 
(generalmente empleando Rational Rose-RT) y “el diseño de componentes  que no son de tiempo real” 
(generalmente empleando Rational Rose como herramienta de modelado), pero RUP no provee de 
guías de cómo realizar esta elección, ni expresa los beneficios y las consecuencias de estos dos 
métodos de diseño. 
 Debido a nuestro dominio de problemas, frecuentemente preferiremos el uso del inglés para las 
palabras técnicas. 
  El presente trabajo se divide en varias secciones: Metodología, Estado Actual del Proyecto, 
Cadena de Adquisición, Conclusiones y Referencias. 
 
Metodología 
 
  Se ha decidido emplear RUP como metodología de diseño de desarrollo de software debido a su 
la amplia aceptación en el ámbito industrial y académico, ya que brinda un marco de trabajo genérico 
que se puede adaptar para modelar sistemas en tiempo real distribuidos como es el caso de este 
proyecto.  
 También se ha decidido emplear paralelamente la metodología COMET para el modelado de 
este sistema, ya que esta metodología fue concebida para modelar sistemas con alto grado de 
concurrencia y fue pensada principalmente para ambientes distribuidos. 
 
Se ha comenzado a aplicar COMET paralela e independientemente, sobre el sistema que ya ha sido 
modelado en gran parte con RUP. Se pretende entonces comparar ambas metodologías de diseño de 
desarrollo de software y determinar cual de las dos es más conveniente para el modelado de este 
sistema en particular, y trataremos de extrapolar las conclusiones a sistemas distribuidos en tiempo real 
en general, proponiendo guías que permitan optar por una u otra metodología. 
 
A continuación resumimos algunos de los alcances más importantes del sistema: 
- Brindar información acerca de la temperatura actual del horno en una interfaz gráfica de 
usuario. 
- Registrar la temperatura del horno durante un determinado intervalo de tiempo. 
- Mostrar en forma gráfica un historial de variación de temperatura de las últimos k-cambios de 
temperatura registrados. 
- Permitir al usuario local/remoto encender el horno hasta llegar a una temperatura que él desee. 
- Permitir al usuario local/remoto apagar el horno cuando él lo desee. 
- Permitir al usuario local/remoto realizar una planificación del comportamiento del horno 
eléctrico. 
- Establecer los límites mínimos y máximos dentro de los cuales se considerará seguro el sistema 
de control de temperatura. 
- Permitir la elección de un conjunto de usuarios(lista de usuarios) a los cuales se les informará 
por medio de un envío de e-mail, los cambios de temperatura que sean considerados críticos o 
alarmantes. 
- Brindar al usuario la opción de elegir diferentes mecanismos de control de temperatura. 
 
 Como requisitos no funcionales podemos destacar: 
- Informar a los usuarios de la “Lista de Alertas” acerca de las variaciones de temperatura fuera 
de los límites de control en un tiempo inferior a un minuto. 
 
En [1] y [2] se pueden consultar el diagrama de contexto y el diagrama de caso de uso del 
sistema de información, del “sistema distribuido en tiempo real semi-soft” que realiza un control 
remoto de la  temperatura. 
 
Estado Actual del Proyecto 
 
Actualmente el sistema ha completado completamente la fase de inicio y la fase de elaboración, 
ubicándose en la tercera iteración de la fase de construcción de la metodología RUP. Es por ello que ya 
se ha conseguido una línea base de la arquitectura y ya se han mitigado los riesgos más importantes que 
podrían hacer peligrar este trabajo o proyecto.   
 
Se encuentra funcionando el control de temperatura mediante el algoritmo de control PID 
(Proporcional Integral Derivativo) basado en PWM(Pulse Width Modulation) [9]. También está en 
funcionamiento el control remoto desde Internet,  y es posible establecer en forma remota(desde la 
web) la temperatura óptima, temperatura máxima, y temperatura mínima, del horno de temperatura y 
adjuntar una lista de direcciones de correo electrónico al cual le llegarán mensajes de texto cuando el 
sistema se encuentre fuera de los límites permitidos, es decir por debajo de la temperatura mínima, o 
por encima de la temperatura máxima. La temperatura deseada será el “set-point” del algoritmo PID. 
 
Se realizaron iteraciones a través de los 5 flujos de trabajos genéricos (workflows).En la fase de 
Inicio se realizaron dos iteraciones cuyo objetivo fue la investigación del “state of the art” de los 
“distributed soft/hard real time systems”, “intelligence controllers”, “distributed controllers”, entre 
otros. En esta etapa se identificaron y priorizaron los riesgos más importantes y se desarrolló un 
modelo preliminar de Uses Cases con los “Critical Uses Cases”, obteniendo de esta manera un esbozo 
de la arquitectura del sistema. 
 
Por otra parte, la fase de elaboración constó de tres iteraciones en las que se especificaron con mayor 
nivel de detalle los use cases obtenidos en la fase de inicio y se diseñó la arquitectura del sistema. A su 
vez en la primera iteración de esta etapa se comenzó a implementar y a probar el “embedded software”  
y en la tercera iteración se comenzó a desarrollar la electrónica de control del horno. 
 
   A continuación se presenta un modelo de “Acquisition Chain”, que ilustra como se lleva a cabo 
el control en forma remota de este “semi-soft real time system”. 
 
 Figura 1. Cadena de Adquisición de alto nivel. 
 
Cadena de Adquisición : 
  
A continuación se describen sus principales elementos (Véase figura 1): 
- Horno eléctrico de temperatura. 
- Conversor ADC de 10 bits , parte del PIC 16F877A 
- Interfaz USART – RS232. 
- PC 
- Web-Server, con Webservices 
- Web-Client / Remote Control 
 La temperatura es sensada a través de un sensor de temperatura LM35, el cual entrega un valor 
de tensión que es proporcional a la temperatura medida en el horno eléctrico. 
 Este valor es tomando por el PIC y pasado a la PC a través del puerto serie COM1 empleando el 
protocolo RS232. 
 Si la temperatura se encuentra fuera de los límites mínimos/máximos establecidos, entonces se 
envía un e-mail de alerta a una lista de usuarios. 
 Además, es posible visualizar gráficamente el historial de variación de temperatura de las 
últimas k-mediciones efectuadas. 
 Por otra parte, la PC permite realizar dos tipos de controles :  
            - control del tipo SI/NO y  - control PID(Proporcional Integral Derivativo). 
 
Conclusiones 
 
 Se está desarrollado una aplicación exitosa y funcional de RUP para el modelado de un sistema 
distribuido semi-soft de tiempo real, en el cual se han empleado conocimientos de distintas áreas, tales 
como ingeniería del software, electrónica, y ciencias de la computación.  
 
 Sin embargo, este sistema esta sujeto a muchas mejoras y ampliaciones como por ejemplo la 
aplicación  de técnicas de tunning pid, fuzzy logic, entre otras. Estas técnicas se estudiarán y se 
aplicarán en el presente trabajo en un futuro cercano. 
 El Sistema de Control Automático de Temperatura del Horno Eléctrico diseñado presenta 
características novedosas que lo convierten en un sistema de tiempo de real blando, cuyas variación de 
temperatura fuera de los límites parametrizados y previamente establecidos, permite a un usuario 
ubicado en cualquier parte del mundo enterarse de tal evento con una demora en el caso promedio de 
unos 50 segundos. 
 Por otra parte este sistema es susceptible de grandes mejoras de funcionalidad y performance, 
entre tales mejoras citaremos la generalización a un control de k-dispositivos simultáneos, o la adición 
de un mecanismo de enfriamiento de la temperatura para realizar de una manera más versátil el control 
de la temperatura. 
 Además sería posible trabajar con hornos de mayor temperatura y aplicarles este mismo sistema 
de control con mínimos cambios. 
 Este trabajo tuvo como principal motivación la necesidad de integrar diferentes tecnologías en 
pos de construir un sistema de tiempo real de control de temperatura empleando diferentes 
metodologías de diseño de desarrollo de software, y que sea capaz de informar a un conjunto de 
personas responsables los momentos en que el sistema esté fuera de control o bien cuando se haya 
llevado el sistema fuera de los límites preestablecidos. 
 
Referencias 
 
 [1] CASTILLO Julio, CARDENAS Marina, Un Sistema de Tiempo Real Distribuido Semi-Soft usando RUP.  
WICC 2007 Trelew - Argentina. 
 [2] CASTILLO Julio, CARDENAS Marina, Sistema en Tiempo Real Distribuido Semi-Soft empleando RUP.  
JIDIS 2007.Córdoba -  Argentina. 
 [3] JACOBSON. I; BOOCH, G. y RUMBAUGH J. El Proceso de Desarrollo de Software. 
 [4] JACOBSON. I; BOOCH, G. y RUMBAUGH J.UML, El Lenguaje Unificado de Modelado. 
  [5] BOOCH, G. (1996) Object Oriented Design with Applications. 2ª ed. Wilmington, Addison-Wesley 
Iberoamericana. 
 [6]  JACOBSON, I. y otros. (1994) Object-Oriented Software Engineering. A Use Case Driven Approach. Estados 
Unidos de América, Addison-Wesley/ACM press. 
 [7] RUMBAUGH, J. y otros. (1991) Object-Oriented Modeling and Design. Englewood Cliffs, Prentice-Hall. 
 [8] MARTIN FOWLER, KENDALL SCOTT. (1999) UML Gota a Gota, Addison Wesley. 
 
 [9] COURRIOU JEAN-PIERRE, Process Control: Theory and Applications , Springer 
 [10] RICH, E. y KNIGHT, K. (1995) Inteligencia Artificial. McGraw Hill. 
 [11] OMG – www.omg.org – artículos varios. 
 [12] HASSAN GOMMA, “Designing Concurrent, Distributed, and Real-Time Applications with UML”. 
Addison-Wesle. 
 


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