martes, 26 de abril de 2011

Concepto de programación FBD - Parte 1

LOGO! utiliza para programar su funcionamiento, un lenguaje denominado "FBD", Function Block Diagram. En español lo denominamos: "Diagrama de bloques de función".
Esta programación se puede realizar de 2 maneras:
-Con el display y teclas que posee el frente del equipo.
-Con el software LOGO!soft instalado en una computadora personal.

Les explicaré brevemente y en forma esquemática, como debe entenderse este lenguaje. Es necesario poseer conocimientos de electricidad industrial y circuitos simples de comando eléctrico.

Para avanzar en la explicación, lo haré con un pequeño ejemplo práctico. A continuación imaginamos una cinta transportadora de pallets, motorizada con el mando M1.
Éste mecanismo es operado por 2 botoneras (S2 y S3) ubicadas en los extremos del transporte, el operador encenderá el motor oprimiendo el botón, al soltarlo, se detendrá.
También consideramos la instalación de un fin de carrera B4, que se activa con el pallet en su posición final.
Por último una habilitación principal, que denominamos S1, y es condición necesaria para el funcionamiento de los pulsadores.
Observen a continuación, un esquema con todos los elementos detallados:


El circuito eléctrico de mando (como mínimo), sería el que muestro a continuación:

El solenoide Q1 nos permite accionar el contactor que conecta el motor a la red trifásica. Notarán que faltan algunos elementos habituales en este tipo de instalaciones, pero sabrán entender que sólo es a modo de ejemplo.


Ahora ustedes con LOGO! facilitan la tarea de cableado del comando del contactor. Lo realizaremos de la siguiente manera:
Por lo general el cableado de un autómata siempre es mucho mas sencillo. Los contactos NA y NC de las botoneras y fines de carrera se deben conectar a cada una de las entradas digitales (I1; I2; I3....). En tanto el solenoide se conectará en serie con el contacto NA que posee la salida digital Q1. De la misma manera conectaremos las otras salidas, si fuera necesario (Q2; Q3;...)

Ahora que hemos reemplazado un circuito 100% eléctrico, por un equipo electrónico programable, debemos analizar cuales serían los equivalentes.
Para ésto, he agrupado las condiciones que están en "paralelo"...
Los contactos S2 y S3 conectados en "paralelo", tienen su equivalente en el bloque de función "OR" que recibe en sus entradas el estado de los pulsadores jog.


Las condiciones que están conectadas en "serie", son S1 (conjunto S2-S3) y B4...
Para interconectar condiciones en serie, usamos el bloque de función "AND", el cuál en sus entradas recibe las señales de S1 y B4. También deberá recibir el resultado del bloque de función "OR" que configuramos en el paso anterior.
El resultado del bloque "AND" será el que finalmente active la salida Q1, es decir, el contactor del motor M1.

Por lo tanto, obtenemos un "Diagrama de Bloques de Función" equivalente al circuito de comando.
Éste FBD cumple y se comporta exactamente igual al planteado originalmente. El diagrama a cargar en LOGO! es el siguiente:

Consideremos que:
Habilitación general S1 => I1
Pulsador mando jog S2 => I2
Pulsador mando jog S3 => I3
Fin carrera seguridad B4 => I4
Contactor motor M1=>Q1

Nos resta decidir que método usaremos para cargar este esquema de funcionamiento en LOGO!.

viernes, 22 de abril de 2011

Entradas analógicas en modulo central LOGO!

Se debe tener en cuenta, que el módulo central permite la conexión de hasta 4 entradas analógicas de 0..10V. El manual solo menciona la conexión de un potenciómetro, pero es factible conectar cualquier sensor o equipo que emita señales en modo lazo de tensión.

Un ejemplo se plantea en los siguientes esquemas. Mediante el uso de la entrada I7 se puede realizar la medición de la presión de aire comprimido dentro del tanque, con el transmisor B1.
Con el sensor B2, se realiza la medición de la temperatura.
De esta manera, la implementación se hace más económica, dado que no debemos recurrir al uso del módulo AM2.
Observar el detalle de las conexiones eléctricas que demanda el proceso del ejemplo.

Haciendo clic en las imágenes, pueden acceder al tamaño completo.

Tratamiento de señales analógicas con LOGO! - Parte 2

Aquí detallaremos cuáles son las alternativas de conexión de señales analógicas con LOGO!.
En primer lugar tenemos el módulo AM2 PT100, que soporta la conexión de sensores de temperatura. Este módulo nos permite medir dentro del rango -50... 200ºC .
En el diagrama, la forma de conexión eléctrica:

También tenemos la posibilidad de usar una alternativa para sensores PT100 y PT1000, con el módulo AM2 RTD. La detección del sensor es automática, no debe realizarse ningún seteo externo previo. La conexión eléctrica es similar al anterior.
LOGO! también ofrece la posibilidad de conectar señales analógicas de entrada, en lazo de tensión (0..10V) ó en lazo de corriente (4..20mA). Este tipo de señales nos permite interactuar con un ilimitado tipo de aparatos de medición, como por ejemplo:

-Caudalímetros.
-Feedback de válvulas proporcionales para regulación de caudal.
-Transmisores de presión.
-Transmisores de nivel.
-Transmisores de temperatura.
-Sensores de proximidad inductivos u ópticos.
-Medición de tensión de baterías.
-Reglas potenciométricas (indicador de posición).
-Referencias de velocidad (desde un convertidor, por ejemplo).
-Variables eléctricas suministradas por interfases tipo CA/CC; Hz/mA; KW/mA, etc.

A continuación, el esquema de conexión y las características eléctricas:


Por último tenemos el modulo AM2 AQ. que nos permite conectar 2 salidas analógicas, en lazo de tensión o en lazo de corriente. De esta manera podemos emitir una señal para el manejo de equipos que requieran este tipo de tecnología, como por ejemplo:

-Posicionamiento de válvulas proporcionales.
-Setpoint de velocidad de drivers para motores o servomotores.
-Control de temperatura con interfases de potencia (relés de estado sólido).
-Control de presión de salida de bombas en plantas de agua.

La forma de conexión y características, a continuación:

Noten que en todos los casos es importante la conexión de la puesta a tierra, para lo cuál estan dispuestos bornes que facilitan la tarea para el módulo y los sensores.

sábado, 16 de abril de 2011

Tratamiento de señales analógicas con LOGO! - Parte 1

Antes de hablar en concreto de los módulos analógicos de LOGO!, les mostraré algunos conceptos importantes, referidos a este tema.
El manejo de señales analógicas surge a partir de la necesidad de tener un control continuo de algunos parámetros físicos. Con los 2 estados que nos brinda una señal digital en algunos casos no es suficiente.
Por ejemplo, podemos instalar termostatos bimetálicos para sensar cuando la temperatura de una caldera llega a límites máximos y actuar dispositivos que cierren el caudal de combustible para impedir que siga incrementando el calor.
En cambio si instalamos una sonda PT100, podemos saber con mucha precisión, cuál es la temperatura en cualquier momento, regular caudal de combustible, disparar avisos y alarmas en los umbrales que consideremos adecuado. La solución es mucho más inteligente.

Por definición, un sensor es un dispositivo que detecta las modificaciones que sufre una variable física. Por ejemplo: presión, temperatura, humedad, etc. Estas variaciones son convertidos a parámetros variables como pueden ser resistencia (ohm), tensión (volt) o corriente eléctrica (amper).


En el caso del sensado de la temperatura de la caldera con un elemento tipo PT100, la variable eléctrica obtenida sería un valor óhmico que se modifica en forma proporcional al incremento de calor.


Esquemáticamente el tratamiento de la señal analógica la podemos resumir en 3 etapas:

El sensor es el elemento que siempre esta en contacto directo con la variable física.
El transductor adapta la variable eléctrica a una señal estándar, y de esta manera es pasible de ser conectada a "casi" todos los controladores que se comercializan.
El conversor D/A, normalmente es un módulo del autómata y se encarga de digitalizar la señal eléctrica del transductor. Es decir, la lleva a la categoría de dato y podrá ser tratado por el software.

Habitualmente nos podremos encontrar con 2 casos:

-Un sensor con transductor (puede estar incorporado o ser un módulo adicional), como se puede apreciar en la figura siguiente.

-O el caso en el que el transductor, es parte del conversor A/D. Ésto es posible en LOGO! con su módulo AM2 PT100

También podemos encontrar en la industria los siguientes casos:

Peso/Presión >> El sensor entrega una señal en milivoltios.
Luz >> El sensor entrega un señal en miliamperes.
Humedad >> Variación de la capacidad eléctrica.
Proximidad >> Señales electromagnéticas inducidas.

jueves, 14 de abril de 2011

Sobre entradas y salidas digitales en LOGO!

Debemos tener en cuenta las ventajas y limitaciones que poseen las entradas digitales en estos casos:

Entradas digitales en módulos de CA.
-Máxima frecuencia de conmutación: 4 Hz
-Aislación galvánica entre ellas: no posee
-Entradas rápidas para contaje: no posee

Entradas digitales en módulos de CC.
-Máxima frecuencia de conmutación entrada normal: 4 Hz.
-Máxima frecuencia de conmutación entrada rápida: 5 kHz.
-Aislación galvánica entre ellas: no posee

Es muy importante tener en claro, en que nivel de tensión la señal digital de entrada es considerada en el estado"0" y cuando en el estado "1".
En el siguiente esquema, se puede apreciar para cada caso.

Para cada modelo, un detalle que incluye el rango de tensiones de funcionamiento y el rango de tensión para cada estado lógico


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Algunos tips sobre las ventajas y limitaciones que poseen las salidas digitales:

Salidas digitales a relé.
-Contacto normalmente abierto, libre de potencial.
-Carga máxima en salidas integradas en el módulo central: 10 Amper.
-Carga máxima en los módulos de ampliación: 5 Amper.
-Aislación galvánica entre ellas: sí

Frecuencia de conmutación:
-Límite mecánico: 10Hz.
-Límite con carga resistiva: 2 Hz
-Límite con carga inductiva: 0,5 Hz.

Otro aspecto muy importante es la vida útil de los contactos. Como pueden observar en las curvas, es función del tipo de carga y de la corriente (Amper) que circula por la misma.

Con carga inductiva (ej: bobina de contactor)

Con carga óhmica (ej: resistencia calefactora)



Salidas digitales transistorizadas (también llamadas de estado sólido).

-Salida tipo P
-Carga máxima en salidas integradas en el módulo central: 0,3 Amper.
-Carga máxima en los módulos de ampliación: 0,3 Amper.
-Aislación galvánica entre ellas: no posee
-Protección contra sobrecarga y cortocircuitos
Frecuencia de conmutación:
-Límite mecánico: 10Hz.
-Límite con carga resistiva: 10 Hz
-Límite con carga inductiva: 0,5 Hz.


MUY IMPORTANTE:
Cuando se conecta la alimentación a los módulos centrales y módulos de ampliación con salidas a transistor, éstos generan una señal que tiene una duración de 50 microsegundos aproximadamente. Se debe considerar en el caso que las equipos conectados puedan reaccionar a breves impulsos.

lunes, 11 de abril de 2011

Selección de un dispositivo LOGO! - Parte 3

Claro está que los criterios de selección de un dispositivo electrónico, para automatizar una máquina o proceso, pueden ser mucho más que tres.
En este blog, enumero los criterios habituales, pero seguramente se plantearan algunas pautas que pueden modificar o inhibir el uso de determinado aparato.
A continuación, les haré un breve repaso de los límites que tiene LOGO! desde el punto de vista de la cantidad de entradas y salidas.
Hay un concepto que es muy importante mencionar. El estado de las señales de entrada (digitales y analógicas) es "copiado" y "refrescado" en un área de memoria en cada ciclo de programa. Luego, la lógica que programemos consulta esos estados, que se van asignando a distintas funciones (un timer por ejemplo).
Cada una de las funciones utilizadas, ejecutan un algoritmo desarrollado por el fabricante, cuyo resultado es arrojado en otra área de memoria, que puede ser interna (marcas) o de salida como puede ser un relé, solenoide, etc...
Veamos a continuación cuales son las configuraciones máximas soportadas por cada uno de los módulos base.

Los módulos que se alimentan con corriente contínua, de la generación 0BA6, pueden ser seteados en el modo "4 entradas analógicas". Para este caso la configuración máxima es la siguiente:


Si procedemos a setear el módulo central en el modo "2 entradas analógicas", la máxima configuración permitida es:


Siempre tengamos en cuenta que los módulos centrales alimentados con corriente alterna, no poseen entradas analógicas, por lo tanto, la configuración máxima posible es:

Resumiendo:
Podremos conectar y maniobrar como máximo:
  • 24 entradas digitales
  • 16 salidas digitales
  • 8 entradas analógicas
  • 2 salidas analógicas

ACLARACIÓN:
Los modos de funcionamiento "2 ó 4 entradas analógicas" aquí mencionados, se modifican desde el software de configuración LOGO!SOFT. Oportunamente lo explicaré paso a paso.

jueves, 7 de abril de 2011

Selección de un dispositivo LOGO! - Parte 2

Características de las salidas digitales del módulo central.

Los siguientes módulos poseen 4 salidas digitales a relé:

- LOGO! Basic 230V AC/DC RC - Código: 6ED1052-1FB00-0BA6
- LOGO! Basic 24V AC/DC RC - Código: 6ED1052-1HB00-0BA6
- LOGO! Basic 12/24V DC RC - Código: 6ED1052-1MD00-0BA6

Los contactos son normalmente abiertos y pueden manejar una corriente nominal de 10 amper. Todos estan libres de potencial y requieren de una fuente externa para alimentar el elemento que deseamos manejar.
Podemos conectar lámparas, contactores, solenoides, pequeños motores, balizas, etc. Debemos tener la precaución de limitar la corriente con un interruptor termomagnético.
Es posible conectar diferentes potenciales a cada salida. Por ejemplo podemos conectar a la salida Q1 un circuito con una lámpara de 220VCA y en la salida Q2 un contactor alimentado con 24VCA.
Los módulos de ampliación pueden manejar como máximo hasta 5 amperes.
En la siguiente imagen pueden apreciar un ejemplo de conexión.

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Existe disponible un módulo central con salidas transistorizadas, es el siguiente:

-LOGO! Basic 24V DC - Código: 6ED1052-1MD00-0BA6

Las salidas digitales de estado sólido se caracterizan por su larga vida útil y su alta frecuencia de conmutación. Se recomienda la selección de este tipo de salida si precisamos generar tren de pulsos.
También se pueden utilizar para activar solenoides de electro-válvulas y relés, siempre y cuando éstos trabajen con 24VCC y su consumo no supere los 300 mA.
Otra aplicación, es la activación de entradas digitales de otros dispositivos, como por ejemplo convertidores de frecuencia (también llamados variadores de velocidad) para motores.
En la siguiente imagen pueden ver un ejemplo de conexión. Observar que no requiere de fuente externa, LOGO suministra la señal.
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También se pueden activar salidas analógicas usando el módulo:

- AM2 AQ - Código: 6ED1052-1MD00-0BA6

Las salidas analógicas que dispone este módulo, permiten maniobrar dispositivos que respondan a señales de 0-10 Voltios (lazo de tensión) ó 0-20 mA ( lazo de corriente).
Algunos ejemplos pueden ser válvulas proporcionales, consignas de velocidad, posicionadores, etc.
En la siguiente imagen pueden ver un ejemplo de conexión.

martes, 5 de abril de 2011

Selección de un dispositivo LOGO! - Parte 1

Criterio global de selección:

Básicamente existen un par de alternativas que se deben analizar, antes de seleccionar el aparato que mejor se adapte a nuestras necesidades.
Tenemos que decidir, si vamos a usar como fuente de alimentación, un circuito de corriente alterna de 24/220V o una fuente de corriente continua de 12/24V.

Detallamos a continuación cuáles son las características de cada opción.

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-LOGO! Basic 230V AC/DC RC - Codigo: 6ED1052-1FB00-0BA6
-LOGO! Basic 24V AC/DC RC - Codigo: 6ED1052-1HB00-0BA6
Estos modelos son ideales para aplicar en automatismos que poseen señales que provienen de interruptores, botones, fines de carrera y cualquier otro emisor de señal de baja frecuencia de conmutación.
No olvidemos, que este tipo de instalación no requiere de fuentes adicionales.
Debemos tener en cuenta que las señales de entrada (input) deben tener el mismo nivel de potencial que la alimentación, ya que comparten el punto de referencia de tensión.

En la imagen siguiente pueden observar un ejemplo de conexión de alimentación y entradas digitales.

-LOGO! Basic 12/24V DC RC - Código: 6ED1052-1MD00-0BA6
-LOGO! Basic 24V DC - Código: 6ED1052-1MD00-0BA6
En estos dispositivos se requiere una fuente de alimentación de CC, preferentemente electrónica o baterías.
Aquí también, la tensión de la fuente de energía, debe ser la misma que las señales de entrada (input). Pero la ventaja en este caso, es que podemos manejar señales de alta frecuencia (hasta 5kHz) y señales analógicas (0-10V).

En la imagen siguiente pueden observar un ejemplo de conexión de alimentación y entradas digitales y analógicas.
Cabe mencionar que existen 2 modelos que ofrece Siemens, que no tienen el panel y las teclas frontales de operación y visualización, se les denomina LOGO! PURE. Se aplican en lugares donde deseamos asegurarnos que nadie realizará operaciones no autorizadas.