Escalado de una señal analógica

Siemens sigue desarrollando ejemplos para LOGO. A continuación comparto con uds un extracto de una recomendación sobre cómo se debe escalar una entrada analógica.

En este caso, se trata de un sensor para medición de distancias, con salida de 4..20mA. Éste puede medir distancias desde 150 a 1000 mm. El ejemplo lo muestra conectado a la entrada AI3.

Observen en el esquema, la señal analógica que nos entrega la AI3, es escalada 2 veces (B004 y B005).

En el bloque "B004 scaling", se realiza esta operación para obtener el dato de la distancia real medida por el sensor. Los parámetros a definir son:

-El tipo de sensor. En este caso seleccionar 4..20mA

-Rango de medida mínimo. Se cargar el valor 150, teniendo en cuenta la distancia mínima que puede sensar.

-Rango de medida máximo. Se carga el valor 998, correspondiente a la distancia máxima de medición.

-La ganancia y el offset se ajustan automáticamente en función de los datos anteriores

-La cantidad de decimales queda en cero, ya que no necesitamos mostrar valores menores a 1.

El bloque "B005 current" se muestra como opcional, pero es realmente muy importante. Con la correcta parametrizacion de éste, obtenemos el valor de corriente que circula por nuestra entrada analógica. Luego esto se visualiza en el panel de texto.

Los parámetros ajustados para este caso son:

-El tipo de sensor. En este caso seleccionar 4..20mA

-Rango de medida mínimo. Se cargar el valor 40, corresponde a la corriente mínima que entrega el sensor.

-Rango de medida máximo. Se carga el valor 200, corresponde a la corriente máxima del mismo sensor

-La ganancia y el offset se ajustan automáticamente en función de los datos anteriores

-La cantidad de decimales la seteamos en 1, ya que en este caso sí visualizaremos valores menores a 1. Por esa razón ajustamos 40 y 200 como rango de medida, previendo el dígito de las unidades, como decimal.

En el ejemplo disponible para su descarga, encontrarán el programa comentado y listo para ser probado en un LOGO!. Se pueden observar también, bloques para visualizar los valores escalados en el display del autómata y en LOGO TD.

El autor del programa, usando bloques de comparación, dispara mensajes de hilo cortado (<4mA) y rebase de señal (>20mA).

Link:

Descarga el ejemplo completo aquí

Entradas analógicas en modulo central

Como uds saben, las unidades centrales de LOGO! (modelos con alimentación de CC), poseen hasta 4 entradas analógicas para lazos de tensión, que pueden recibir señales 0 - 10 Vcc. Esto nos permite conectar en forma directa, por ejemplo, un potenciómero.

También existen algunos transductores que convierten casi cualquier señal, permitiendo de esta manera conectar cualquier sensor o transmisor a nuestras entradas analógicas. Estos transductores tienen un costo que ronda los U$S 100.-

Gran parte de los sensores y/o transmisores de señal usados en la industria, disponen de una salida de 0 - 20 mA ó 4 - 20 mA. Esto nos exige, instalar un modulo de ampliación AM2, diseñado para la conexión de señales en lazo de corriente.

Para aprovechar las entradas analógicas que disponemos en el módulo central, simplemente tenemos que intercalar una resistencia de 500 ohmios, como se indica en los diagramas siguientes:

Ejemplo de conexión para un sensor de 4 hilos.

Ejemplo de conexión para un sensor de 3 hilos.

Ejemplo de conexión para un sensor de 2 hilos.

Los diagramas expuestos, muestran como ejemplo la entrada I7. También se pueden aplicar a las entradas I1; I2 e I8.

Cuando adquieran la resistencia de 500 ohms, es importante tener en cuenta, la calidad y la potencia que debe disipar. Si tenemos en cuenta que, dado el caso de un cortocircuito a bornes del sensor, la tensión de la fuente llega de pleno al resistor y debe tener la capacidad de disipar algo más de 1,5 watts. Caso contrario, puede destruirse.

La página de soporte de Siemens, desarrolló este ejemplo para PLC de la línea S7-200. Pueden acceder a esa nota en el siguiente link

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.

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.