Controladores Logicos Programables II Manejo de Señales Analogicas
Manejo de señales Analógicas Introducción: En el curso de PLC I, se discutieron técnicas para diseñar sistemas de control lógicos que tenían entradas y salidas que podían ser solamente On (encendido) o Off (Apagado). En esta clase vamos a examinar entradas y salidas del tipo analógicas ya que este tipo de señales que nos permitirán realizar sistemas de control del tipo continuo con los PLCs. Un valor analógico es continuo, no discreto, como se puede ver en la figura. La transmisión de información analógica está caracterizada por un cambio continuo de la amplitud de la señal. Los humanos, por ejemplo, registran la información óptica, acústica y sensorial esencialmente en la forma de señales analógicas. En la ingeniería de procesos, la señal 4 20 ma es transmitida en una forma puramente analógica. Una corriente proporcional al valor medido fluye entre el transmisor y el instrumento indicador o la tarjeta de entrada de un PLC.
Dispositivos típicos que generan Entradas: señales analógicas Sensores de Temperatura Sensores, transmisores de Presión Sensores, transmisores de Caudal, Nivel, otros Salidas: Posición de válvulas de control Velocidad de un motor Posición de un Servomotor
Tarjetas de Entrada Analógica Las tarjetas de entrada analógica digitalizan (convierten a valores numéricos) las señales analógicas del proceso para que puedan ser procesadas por el CPU. El valor medido ya digitalizado se almacena en una memoria contenida en la tarjeta. De allí se transfiere a la CPU, donde prosigue su procesamiento.
Tipos y rangos de entradas analógicas En el mercado de PLCs se pueden encontrar variedad de tipos entradas analógicas, sin embargo los tipos y rangos mas comunes son: Voltaje DC: 0V a 5V, 0V a 10V, -5V to 5V, -10V a 10V, 1 a 5V, Otros Corriente DC: 0 a 20 ma, 4 a 20mA, -20 a 20 ma, otros Especializados: Termopar, RTD, Pulsos, frecuencia, otros
Conexionado y configuración de módulos analógicos Cada fabricante usa etiquetados de los terminales de conexión analógicos diferentes. Además dependiendo del tipo de entrada pueden existir variaciones, tales como: Entradas genérica voltaje/corriente Entradas diferenciales Entradas con común compartido Entradas especializadas, etc. Esto hace muy difícil mostrar un procedimiento estándar a todos los módulos, sin embargo cada fabricante entrega información donde especifica el conexionado correcto para un modulo especifico. Para fines del curso, mostraremos algunos esquemas de conexión típicos, que servirán como ejemplo.
Ejemplo de Conexión Modulo Analógico El gráfico muestra un esquema de conexión para un modulo de 04 entradas diferenciales (Modulo NI4 de AB) con referencia común ( es decir el Terminal ANL COM de c/ canal están conectados internamente). Este modulo es configurable por Dip Switches para corriente o voltaje.
Conexionado de sensores con salida de corriente DC Uno de los tipos de salida analógica mas usados en la industria es la de corriente DC de 0/4 a 20 ma, esto se debe a su alta inmunidad al ruido y a su capacidad de recorrer grandes distancias. Se pueden encontrar muchos sensores con este tipo de salida, con algunas variaciones en su configuración de salida dependiendo del numero de hilos necesarios para su alimentación y generación de señal.
Ejemplo de conexión modulo de entradas de Termopar Conexión de una caja de compensación.
Ejemplo de conexión de un modulo de entradas RTD Conexión de termoresistencias.
Representación de Valores Medidos Dependiendo del tipo de tarjeta de entrada analógica utilizada y del tipo de sensor conectado, existen diferentes representaciones del valor medido, el cual es digitalizado para poder leído y procesada posteriormente por la CPU
I. Representación digital del valor medido como complemento a dos
II. Representación digital del valor medido como valor y signo
III. Representación digital con termoresistencias (RTD), margen PT100
IV. Representación digital en márgenes de corriente de 4..20 ma
Direccionamiento de Entradas Analógicas Aunque puede variar dependiendo del fabricante, típicamente cada canal de entrada es direccionada como una palabra simple en la tabla de memoria de imágenes de entrada. Poniendo como un ejemplo, para un PLC Allen Bradley, si queremos leer el canal 2 de un modulo de 4 entradas que se encuentra ubicado en el slot 4 la dirección sería: I:4.2 Es decir: Tipo de archivo : # de slot. Canal de entrada
TARJETAS DE SALIDA Las tarjetas de salida analógica se encargan de transformar en tensiones o corrientes los valores digitales procesados en la CPU. Existen diversas tarjetas con separación galvánica que cubren determinados márgenes de tensiones e intensidades. ANALÓGICA
Tipos y rangos de salidas analógicas En el mercado de PLCs se pueden encontrar variedad de tipos salidas analógicas, sin embargo los tipos y rangos mas comunes son: Voltaje DC: 0V a 5V, 0V a 10V, -5V to 5V, -10V a 10V, 1 a 5V, Otros Corriente DC: 0 a 20 ma, 4 a 20mA, -20 a 20 ma, otros Especializados: Pulsos, frecuencia, otros
Conexionado y configuración módulos de Salida analógicos Al igual que en los módulos de entrada cada fabricante usa etiquetados de los terminales de conexión analógicos diferentes. Además dependiendo del tipo de salida pueden existir variaciones, tales como: Salidas genérica voltaje/corriente Salidas diferenciales Salidas con común compartido Salidas especializadas, etc. Esto hace muy difícil mostrar un procedimiento estándar a todos los módulos, sin embargo cada fabricante entrega información donde especifica el conexionado correcto para un modulo especifico. Para fines del curso, mostraremos algunos esquemas de conexión típicos, que servirán como ejemplo.
Ejemplo de Conexión Modulo de Salida Analógico El gráfico muestra un esquema de conexión para un modulo de 03 salidas (Modulo NO4 de AB) con referencia común ( es decir el Terminal ANL COM de c/ canal están conectados internamente). Este modulo es configurable por Dip Switches para corriente o voltaje.
Representación de Valores de Salida La CPU suministra en una palabra el valor para un canal de salida (complemento a dos), los módulos de salida analógicos realizan la conversión de Digital a Analógico
Representación digital de valores de tensiones o corrientes de salida
Direccionamiento de Salidas Analógicas Aunque puede variar dependiendo del fabricante, típicamente cada canal de salida es direccionada como una palabra simple en la tabla de memoria de imágenes de salida. Poniendo como un ejemplo, para un PLC Allen Bradley, si queremos escribir sobre el canal 3 de un modulo de 4 salidas que se encuentra ubicado en el slot 3 la dirección sería: O:3.3 Es decir: Tipo de archivo : # de slot. Canal de salida
Ejemplo de un modulo combinado de Entrada/Salida Tomamos como Ejemplo el modulo 1746-FIO4I, que tiene las siguientes características: 2 Entradas analógicas (I/V seleccionables), 12 bits de resolución. 2 Salidas analógicas de I, 14 bits de resolución.