Tema: S7-200, Escalado de Valores analógicos

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1 Autómatas Programables. Guía 8 1 Tema: S7-200, Escalado de Valores analógicos Objetivo General Configurar las entradas analógicas del módulo EM235 en el S7-200 Objetivos Específicos Conectar correctamente las entradas analógicas del módulo EM235 Configurar las entradas analógicas del módulo EM235 usando el minidip Medir en configuración de voltaje 0 a 10V Utilizar La librería de escalado para convertir a valores reales Material y Equipo 1 Computadora con Sistema operativo Windows y STEP7 Micro/WIN 4 1 PLC Simatic S7-200 con módulo de entradas y salida analógica EM Cable de interfaz PC/PPI 1 Fuente de alimentación +/- 15V 1 Módulo Set Point 0 a 10V Introducción Teórica Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Autómatas Programables Lugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio 3, 2da planta) Módulo de entrada y salida analógica El PLC S7-200 no posee capacidad integrada de lectura y escritura de valores analógicos, por lo que se hace necesario conectar un módulo de expansión de entradas analógicas, entre ellos están los modelos: EM 231, EM 232 y EM 235. En el laboratorio de electrónica se poseen los módulos de expansión EM235 que poseen 4 entradas analógicas (voltaje o corriente) y una salida analógica (voltaje o corriente). Su forma física se muestra en la Figura 1

2 2 Autómatas Programables. Guía 8 Figura 1. Forma física del módulo de expansión EM 235 La forma de cablear este módulo se realiza con respecto al siguiente diagrama: Figura 2. Diagrama de cableado del EM 235 Para la configuración de los rangos y el tipo de entrada analógica (voltaje o corriente) del EM 235 es necesario cambiar la forma en que están los interruptores del minidip como se muestra en la siguiente tabla:

3 Autómatas Programables. Guía 8 3 Tabla 1. Configuración del minidip del EM 235 La librería Scale Instrucciones: La representación de los valores de entrada y salida analógicos en los módulos de ampliación EM 231, EM 232 y EM 235, así como en la CPU 224, se realiza de forma digital con el formato de tipo palabra INTEGER. Para la interpretación correcta y consiguiente elaboración de los datos, es necesaria una conversión, por esto, Siemens provee una librería para el escalado de datos, en la bibliografía se encuentra el enlace para poder descargarla. 1. Escalado: El escalado de los valores de entrada y salida se puede tomar de los siguientes diagramas. Aquí se explican los conceptos "unipolar", "bipolar" y "20% de desviación". Especialmente importante para el STEP 7-Micro/Win - Asistente de operaciones PID (Herramientas Asistente de operaciones -> Regulador PID). El escalado unipolar sólo se desarrolla en el rango de valores positivos o negativos (la Figura 3 muestra un ejemplo para valores de entradas analógicas de 0 a 32000).

4 4 Autómatas Programables. Guía 8 Figura 3. Escalado unipolar Con un escalado unipolar con una desviación del 20%, el límite inferior del rango de valores está al 20% del valor superior (la Figura 4 muestra un ejemplo de un valor de entrada analógica que va de 6400 a 32000). Figura 4. Escalado unipolar con desviación del 20% El escalado bipolar se desarrolla en el rango de valores positivo y negativo (la Figura 3 muestra un ejemplo de un valor de entrada analógica que va de a 32000).

5 Autómatas Programables. Guía 8 5 Figura 5. Escalado bipolar La siguiente tabla da información sobre las abreviaturas utilizadas: Parámetro Descripción Ov Iv Osh Osl Ish Isl 2. Fórmula Valor de salida escalado (Output value) Valor de entrada analógico (Input value) Valor límite superior de la escala para el valor de salida escalado (Output scale high) Valor límite inferior de la escala para el valor de salida escalado (Output scale low) Valor límite superior de la escala para el valor de entrada analógico (Input scale high) Valor límite inferior de la escala para el valor de entrada analógico (Input scale low) Tabla 2. Abreviaturas utilizadas en los gráficos. La siguiente fórmula se deduce del diagrama para el cálculo del valor escalado: Ov = (Osh - Osl) / (Ish - Isl) * (Iv - Isl) + Osl 3. Librería 3.1 Descripción de la librería "Scale" La librería "scale.mwl" contiene módulos de función para convertir el escalado de tipo INTEGER a REAL (S_ITR), de tipo REAL a REAL (S_RTR) y de tipo REAL a INTEGER (S_RTI).

6 6 Autómatas Programables. Guía 8 Figura 6. ubicación de la librería scale después de ser instalada. 3.2 Escalado de la entrada analógica al formato de datos de salida REAL (S_ITR): Las funciones S_ITR ofrecen la posibilidad de convertir señales de entradas analógicas en valores normalizados entre 0.0 y 1.0 (tipo REAL). 3.3 Modificación del escalado al formato de tipo de datos REAL (S_RTR): Las funciones S_RTR ofrecen la posibilidad de convertir rangos de valores enteros de formato REAL (por ejemplo, los valores de entrada entre 0.0 y 1.0 a la zona de salida en porcentaje). 3.4 Conversión al formato de escalado de salidas analógicas INTEGER (S_RTI): Las funciones S_RTI convierten un número real en el tipo de datos de salida analógica INTEGER. Procedimiento Parte I: Uso de las entradas analógicas 1. Antes de encender el PLC haga la conexión de los terminales L+ y M de los bornes fijos del EM235 a 24V y GND respectivamente, este voltaje debe ser de la fuente de alimentación correspondiendo a los voltajes L+ y M del CPU 224. (Si la

7 Autómatas Programables. Guía 8 7 alimentación es a 110V procure utilizar los terminales marcados como L+ y M de la bornera de entradas digitales o el conector verde del simulador de entradas) consulte la anterior Figura Con el PLC apagado configure el módulo de entradas analógicas para que pueda admitir un rango de 0 a 10V, para ello haga uso de la tabla 1 en la introducción teórica. 3. Encienda el PLC, si la conexión de alimentación está correcta se iluminará un led verde en el módulo EM Conecte la fuente de +/- 15V y el módulo Set Point de la siguiente manera: Figura 7. Conexión de fuente y set point 5. Ajuste el set point a 0% y conecte la salida 0-Uref del módulo set point al borne marcado como A+, y el terminal de cero voltios de la fuente al terminal A- 6. Encienda la fuente de +/- 15V, abra el programa Microwin 4 y verifique el estado de la entrada analógica por medio de la tabla de estado, ponga al PLC en modo RUN y seleccione del menú test>estado de tabla 7. en la tabla de estado escriba AIW0 y presione enter entre qué valores está oscilando la lectura en esta palabra? 8. Mueva la perilla del setpoint y llévela al 50% entre qué valores oscila la lectura en la AIW0? 9. Al llevar la perilla del set point al 100% indique cuáles son los valores resultantes en AIW0? Parte II Escalado de valores analógicos con la librería scale.mwl 10.Mantenga las conexiones de la parte 1. Introduzca al Microwin 4 el siguiente programa

8 8 Autómatas Programables. Guía Descargue el programa al PLC. Figura 8. Programa a transferir al S Ponga el PLC en modo RUN y tome un voltímetro y mida entre los bornes de la salida analógica M0 y V0, use el menú test> estado de programa y varíe el setpoint, verifique los valores obtenidos en las VD100, VD110 y en la AQW0. 13.Realice el control ON OFF de un tanque activando una bomba que funciona con un voltaje de 10V y apagándola con 0V. El sistema cuenta con un transductor de nivel con rango de 0 a 10V, El valor de referencia debe ser tomado con una entrada analógica y la señal de realimentación que viene del transductor con otra entrada. La activación de la bomba se hará por medio del voltaje de la salida analógica (10V= ON; 0V= OFF) el valor de histéresis podrá variarse por medio de uno de los potenciómetros analógicos

9 Autómatas Programables. Guía 8 9 que posee el PLC. 14.Ponga el PLC en modo STOP y apague la computadora, las fuentes y desconecte el equipo. Análisis de Resultados 1. Cuál es el propósito de las funciones de conversión de la librería Scale en el programa? 2. De acuerdo a los valores obtenidos, mencione de cuántos bits es el convertidor Analógico a Digital del EM De acuerdo a los valores obtenidos, mencione de cuántos bits es el convertidor Digital a Analógico del EM Analice cuál instrucción utilizaría para convertir el dato de la función S_RTR y escribir en una TD-100C el valor del nivel obtenido por el transductor. Investigación Complementaria 1. Investigue acerca del asistente PID 2. Investigue de la función de autosintonía que posee el asistente PID 3. Investigue acerca del algoritmo de cálculo PID que posee el S7-200 Bibliografía func=cslib.csinfo&objid= &nodeid0= &lang=es&siteid=cseus&aktpri m=0&objaction=csopen&extranet=standard&viewreg=ww Manual CPU S

10 10 Autómatas Programables. Guía 8 Hoja de cotejo: 8 Guía 8: S7-200, Escalado de Valores analógicos Alumno: Máquina No: Docente: GL: Fecha: CONOCIMIENTO 25% EVALUACION % Nota Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 70% ACTITUD 2.5% 2.5% No hace, no realiza: - Carga del programa de ejemplo - Análisis de la lectura de valores analógicos - Análisis de las funciones de escalado - Control ON-OFF Es un observador pasivo Es ordenado; pero no hace un uso adecuado de los recursos Realiza de forma incompleta: - Carga del programa de ejemplo - Análisis de la lectura de valores analógicos - Análisis de las funciones de escalado - Control ON-OFF Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero Hace un uso adecuado de los recursos, respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado. Realizó con poca dificultad todos los procedimientos y análisis Participa propositiva e integralmente en toda la práctica Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos conforme a pautas de seguridad e higiene. TOTAL 100%