Este documento presenta Rackio Framework, un framework de Python para el desarrollo de aplicaciones de automatización y control. Explica los componentes clave de Rackio como etiquetas, máquinas de estado, controles y tareas. También incluye un ejemplo de código de un semáforo inteligente que utiliza estos componentes para automatizar la lógica del semáforo basada en la densidad del tráfico. Finalmente, discute algunas limitaciones y futuras mejoras planeadas para Rackio.

1. 1 /
Rackio Framework
Un Framework de Python para el desarrollo de
aplicaciones de automatización y control

2. 2 /
¿Quien soy?
● Ingeniero Químico (UCV-2015)
● Desarrollador Senior Python
● Docente UCV
● Arquitecto de Sistemas

3. 3 /
Índice TIOBE – Ranking IEEE
Indice TIOBE: Medida de popularidad de los lenguajes de programación

4. 4 /
Agenda
● Introducción
● ¿Que es un Framework?
● Rackio Framework
● Componentes de Rackio
● Ejemplos

5. 5 /
Introducción
● Automatización: La automatización industrial es el
uso de sistemas o elementos computarizados y
electromecánicos para fines industriales.
Sensores
+ Actuadores
+ Cerebros
=============
Automatización

6. 6 /
Introducción

7. 7 /
Cerebros

8. 8 /
PLCs y PACs Software
SIMATIC STEP7 Basic (Siemens)
Studio 5000 Logix Designer (Rockwell)

9. 9 /
Conceptos Teóricos
● Ambiente de Desarrollo Integrado (IDE)
Interfaz grafica de usuario en algún sistema
operativo que tiene la capacidad de conectarse con
los dispositivos PLC/PAC y mediante un conjunto de
herramientas permitir la programación adecuada de
una aplicación de automatización
● Entorno de Trabajo (Framework)
Conjunto de herramientas, lenguajes, conceptos,
practicas y criterios para lograr un propósito
especifico, que en nuestro caso es automatización
industrial

10. 10 /
Herramientas prefabricadas
● Bloques
● Etiquetas
● Alarmas
● Gráficos HMI
● Objetos gráficos
● Editores de Programación
1)Lista de Instrucciones
2)Diagrama funcional de bloques
3)Lenguaje de escalera

11. 11 /
¿Y ahora que?

12. 12 /
Revolución 4.0

13. 13 /
IoT - IIoT

14. 14 /
IoT - Avances en Hardware
Beaglebone Black Raspberry PI

15. 15 /
Automatización – Nuevo Enfoque
Sensores
+ Actuadores
+ Cerebros
=============
Automatización
¿PERO?

16. 16 /
Demo de ejemplo
Jonas Neubert: https://www.youtube.com/watch?v=cEyVfiix1Lw

17. 17 /
Código Ejemplo
Medición
Cerebro
Actuación
Actuación

18. 18 /
SMoRES – Principios de Código
● Escalable
● Modular
● Reusable
● Extensible
● Simple

19. 19 /
Rackio Framework
Python
Automatización y Control
Enfoque Tradicional
Tecnologías IoT
Entorno de Trabajo
Herramientas
Patrones de Diseño
Constructores Declarativos

20. 20 /
Herramientas de Rackio
● Etiquetas
● Modelos
● Registro Automático
● Historial y Tendencias
● Definición de Rutinas
(condiciones y acciones)
● Alarmas
● Maquinas de Estado
● Historiador de Eventos
● RESTful API

21. 21 /
Como funciona de Rackio

22. 22 /
Código Ejemplo
● Semáforo Inteligente
– Densidad de transito
– Tiempo
parametrizado
– Indicación de Color y
Tiempo

23. 23 /
Código Ejemplo
● Modulos
– tags.py
– controls.py
– machines.py
– tasks.py
– resources.py
– main.py

24. 24 /
Código Ejemplo – tags.py
from rackio import Rackio, TagEngine
app = Rackio()
tag_engine = TagEngine()
tag_engine.set_tag("red_timer", "float")
tag_engine.set_tag("green_timer", "float")
tag_engine.set_tag("red_dist", "float")
tag_engine.set_tag("green_dist", "float")
tag_engine.set_tag("red_low", "float")
tag_engine.set_tag("green_low", "float")
tag_engine.set_tag("RED_MAX", "float")
tag_engine.set_tag("GREEN_MAX", "float")
app.set_db("tags.db")
# Tags to log
db_record = [
"red_timer",
"green_timer",
]
app.set_dbtags(db_record, 1)
app.set_log(file="app.log")

25. 25 /
Código Ejemplo – controls.py
from rackio.controls import MathAction, Condition, Control
# Condition definitions
cond1 = Condition("red_dist",">=", "red_low")
cond2 = Condition("green_dist",">=", "green_low")
# Action definitions
act1 = MathAction("red_timer", "red_dist * RED_MAX")
act2 = MathAction("green_timer", "green_dist * GREEN_MAX")
# Control Definitions
control1 = Control("C1", cond1, act1)
control2 = Control("C2", cond2, act2)

26. 26 /
Código Ejemplo – machines.py
# machines.py
from rackio.models import IntegerField
from rackio import RackioStateMachine, State
from rackio import TagEngine
class Semaphore(RackioStateMachine):
# States
green = State('Green', initial=True)
yellow = State('Yellow')
red = State('Red')
# Transitions
slowdown = green.to(yellow)
stop = yellow.to(red)
go = red.to(green)
# Parameters
counter = IntegerField(default=0) # Seconds

27. 27 /
Código Ejemplo – machines.py
def on_slowdown(self):
self.counter = 3
def on_stop(self):
tag_engine = TagEngine()
self.counter = tag_engine.read_tag("red_timer")
def on_go(self):
tag_engine = TagEngine()
self.counter = tag_engine.read_tag("green_timer")

28. 28 /
Código Ejemplo – machines.py
def while_green(self):
self.counter -= 1
if self.counter <= 0:
self.slowdown()
def while_yellow(self):
self.counter -= 1
if self.counter <= 0:
self.stop()
def while_red(self):
self.counter -= 1
if self.counter <= 0:
self.go()

29. 29 /
Código Ejemplo – tasks.py
from rackio import Rackio, TagEngine
app = Rackio()
tag_egine = TagEngine()
@app.rackit(1)
def init():
tag_egine.write_tag("red_low", 10)
tag_egine.write_tag("green_low", 10)
tag_egine.write_tag("RED_MAX", 30)
tag_egine.write_tag("GREEN_MAX", 60)

30. 30 /
Código Ejemplo – tasks.py
@app.rackit_on(period=1)
def density():
def traffic_density():
import cv2
# Taking pictures
from sklearn import linear_model
# A lot of machine learning
return density # Value between 0 and 1
S1 = app._machine_manager.get_machine("S1")
if S1.current_state.identifier == "green":
tag_egine.write_tag("red_dist", traffic_density())
elif S1.current_state.identifier == "red":
tag_egine.write_tag("green_dist", traffic_density())

31. 31 /
Código Ejemplo – tasks.py
import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(1, GPIO.OUT) # Green
GPIO.setup(2, GPIO.OUT) # Red
GPIO.setup(3, GPIO.OUT) # Yellow
@app.rackit_on(period=1)
def lights():
S1 = app._machine_manager.get_machine("S1")
if S1.current_state.identifier == "green":
GPIO.output(1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(2, GPIO.LOW)
GPIO.output(3, GPIO.LOW)
elif S1.current_state.identifier == "red":
GPIO.output(1, GPIO.LOW)
GPIO.output(2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(3, GPIO.LOW)
else:
GPIO.output(1, GPIO.LOW)
GPIO.output(2, GPIO.LOW)
GPIO.output(3, GPIO.HIGH)

32. 32 /
Código Ejemplo – resources.py
import json
from rackio.api import RackioResource
from rackio import status_code
class SemaphoreResource(RackioResource):
def on_get(self, req, resp, s_id):
app = self.get_app()
sem = app._machine_manager.get_machine("s_id")
doc = sem.serialize()
# Create a JSON representation of the resource
resp.body = json.dumps(doc, ensure_ascii=False)
resp.status = status_code.HTTP_200

33. 33 /
Código Ejemplo – main.py
from rackio import Rackio, TagEngine
from machines import Semaphore
from resources import SemaphoreResource
from controls import control1, control2
from tags import
app = Rackio()
# System machines
semaphore = Semaphore("S1")
app.append_machine(semaphore)
# Controls
app.append_control(control1)
app.append_control(control2)
# API Resources
_sem = SemaphoreResource()
app.add_route('/api/semaphores/{s_id}', _sem)
if __name__ == "__main__":
app.run()

34. 34 /
Limitaciones de Rackio
● Reloj en Tiempo Real
● Sistema Operativo en
Tiempo Real
● Resistencia al cambio

35. 35 /
¿Qué hacemos ahora con
Rackio?

36. 36 /
Futuro de Rackio
● Sistema Administrativos
● Protocolos de Comunicación IOT – IIOT
● Autenticación de Usuarios
● Observadores Personalizados
● Modelos persistentes
● Comandos de gestión del Sistema Operativo
● Finalizar Documentación
● Dominio Propio
● Muchas características mas

37. 37 /
Como conseguir Rackio?
● pip install Rackio
● https://pypi.org/project/Rackio/
● https://github.com/rack-io/rackio-framework

38. ●PREGUNTAS?
¡Gracias!