Semaforo cante

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE

INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

Alumno:

Edgar Pérez Cante

CUATRIMESTRE: 10° GRUPO: “A”

UNIDAD II

NOMBRE DE LA ASIGNATURA:

CONTROL LOGICO AVANZADO

NOMBRE DEL DOCENTE:

Eduardo Bocanegra Moo

PERIODO:

Septiembre-Diciembre

REPORTE DE PRÁCTICA:

Semáforo

FECHA DE ENTREGA:

09/11/2016


INDICE

Tabla de contenido Identificar las características de un PLC avanzado, módulos, funciones, entradas, salidas,

programación. ................................................................................................................................. 13

La unidad de entradas ........................................................................................................... 13

La unidad de salidas .............................................................................................................. 15

La unidad lógica ...................................................................................................................... 15

La unidad de memoria ........................................................................................................... 16

Administración de entradas y salidas de un PLC ...................................................................... 17

Módulos de comunicaciones ................................................................................................ 17

Módulos de control de redundancia .................................................................................... 18

Módulos para conexión de racks remotos .................................................................................. 18

Módulos de interfaz hombre-máquina ................................................................................. 19

Módulos controladores PID ....................................................................................................... 19

Puntos de entrada y salida ....................................................................................................... 19

Comprender la configuración de las funciones PID de un PLC avanzado .................... 20

Funcionamiento de salidas analógicas y PWM de un PLC avanzado. .......................... 22

Normalización y escalado de un valor de entrada analógica .......................................... 24

Salida de impulsos y sentido (PWM) ................................................................................... 25

Relación entre el sentido de desplazamiento y el nivel de tensión en la salida de

sentido ...................................................................................................................................... 27

Tren de impulsos (PTO) ........................................................................................................ 30

Función PID integrada de un PLC. ...................................................................................... 33

Modulación del ancho de pulso (PWM) .............................................................................. 36

Configurar los generadores de impulsos ............................................................................ 37

Utilizar la instrucción CTRL_PWM ....................................................................................... 39

Salidas analógicas y entradas .............................................................................................. 40

Módulos De Entrada Discreta ........................................................................................... 41

Módulos De Salida Discreta ................................................................................................... 43

Módulos De Salida Discreta Tipo Relé ........................................................................... 43

Módulos De Entrada Analógica ........................................................................................ 44

Módulos De Salida Analógica ........................................................................................... 45


Sensores con señal de salida binaria (Tipo A) .................................................................. 46

Sensores con señal de salida por pulsos (Tipo B) ............................................................ 46

Sensores con salida analógica sin amplificador (Tipo C) ................................................ 47

Sensores con salida analógica amplificada (Tipo D) ........................................................ 47

Sistemas de sensores con señal de salida estandarizada (Tipo E) ............................... 48

Señales analógicas ................................................................................................................ 48

Conexión Ethernet como medio de comunicación del PLC .......................................... 51

Configuración de conexión PLC-PC por puerto Ethernet ................................................ 53


Estrategia Didáctica: Duración (Horas): No. Máximo de Integrantes: Demostración práctica, Aprendizaje basado en proyectos

10 Horas 1

Objetivo(s):

El alumno diseñará interfaces de instrumentación virtual para el control y monitoreo de sistemas

automatizados utilizando PLC y redes industriales.

Conocimientos Previos: Redes de computadoras

Programación básica

Materiales, Equipos y Herramientas:

Cantidad Descripción Especificaciones Técnicas 1 PLC modular Entradas / Salidas Digitales

2 Sensor Capacitivo, potenciometro

Diagramas:

Para iniciar el proceso de programación se utiliza el software V11, una vez que haya abierto el programa, escribimos un nuevo proyecto SEMAFORO. Y damos clic en crear.

Una vez que hemos hechos los paso de crear proyectos, nos abrirá una nueva ventana, y seleccionemos la opción de “crear proyectos”


Al seleccionar “crear Proyectos” nos abrirá una ventana, y de ahí seleccionaremos agregar dispositivos y demos la opción de PLC, seleccionemos SIMATIC S7-1200, seguimos seleccionando CPU y por ultimo seleccionemos CPU 1200 sin especificar. Y nos va a aparecer 6ES7 2XX-XXXX-XXXX Y damos clic en agregar.

Una vez que hemos hechos los pasos nos abrirá una ventana nueva y blanca, ahora para iniciar se selecciona la opción PLC_1[CPU 1212C…..] y de ahí nos mostrara varias opciones y seleccionaremos


la opción que dice bloque Main OB1, en el que se realizará la lógica de programación, y es ahí donde empezaremos a trabajar.

Ahora lo que necesitamos es hacer una conexión online, para que el plc nos de una señal que este parpadenado.


Para la programación del semáforo se necesita:

Un Timer

Comparadores

Interruptores

MOV´s

Salidas para las luminarias Primero haremos la tabla de variables que utilizaremos en el programa, las entradas, salidas y las marcas.

Se añade el Timer y se le debe agregar un contacto normalmente cerrado con la marca del Timer entre la línea de voltaje y el Timer.


Se debe agregar un contacto normalmente abierto y 6 MOV. En la entrada se deben agregar los tiempos requeridos y a la salida en donde se requiera mover ese valor, para que de esa manera pueda tener diferentes valores cada uno de los semáforos en el cruzamiento.

El último MOV es para modificar el tiempo del Timer cuando se accione o se desactive el interruptor I0.0 por medio de la variable llamada ajuste.

A continuación se agrega un contacto I0.0 normalmente cerrado para aumentar el tiempo del Timer. Se añaden otros MOV.


Se colocan los comparadores que activarán las salidas del primer semáforo. Semaforo Verde:

Semaforo Amarillo:

Semaforo Rojo:


Y las salidas del segundo semáforo. Semáforo 2 Verde:

Semáforo 2 Amarillo:

Semáforo 2 Rojo:



Conclusión:

En esta práctica se pretende demostrar el uso de contadores, o timers, los cuales permiten realizar actividades determinadas durante una línea de proceso, si bien es necesario establecer una lógica específica al programa, para que este cumpla con las necesidades. Para ello en este caso el uso de un semáforo representativo.

Podemos observar el funcionamiento del semáforo cuando se está haciendo los cambios, los tiempos de cada color.

En esta práctica, se pudo hacer uso del movimiento de datos (MOV) y de modificación de éstos datos. Cabe resaltar que las aplicaciones en las que los PLC de esta rama son muy extensa y muy provechosa.

Ya que es muy práctico para hacer cualquier tipo de proyectos, con tan solo utilizar el PLC touch, con eso nos bastamos y así evitemos menos cables.


Identificar las características de un PLC avanzado, módulos, funciones, entradas, salidas, programación.

La unidad de entradas Constituyen la etapa de entrada del PLC. Desde la parte externa del PLC lucen

como una bornera donde se deben colocar los cables con las señales que provienen

de los transductores, pero internamente están conformadas por circuitos

electrónicos que acoplan esas señales a las especificaciones de señales que el PLC

puede manipular.

Según la naturaleza de la señal que se recibe de los transductores, las entradas se

clasifican en:

a-) Entradas digitales: Estas entradas se diseñan para recibir señales cuantizadas

de los sensores de campo. Dichas señales varían sólo entre dos estados. El PLC

codifica estas señales según su amplitud en: 1 lógico para el valor de amplitud

mayor, y 0 lógico para el nivel de amplitud menor. Los niveles de amplitud que el

PLC entenderá son definidos por el fabricante. Este tipo de señales generalmente

provienen de transductores como: interruptores, botoneras, sensores de fin de

carrera, etc.

b-) Entradas analógicas: son las que reciben señales analógicas de los

transductores de campo. Estas señales generalmente provienen de sensores que

miden el valor instantáneo de una variable física. Ejemplos de este tipo de señales

son: la salida de una tacométrica, de un fotosensor o de un sensor de nivel. El valor

de la señal analógica se transforma en una señal digital de tal forma que el

procesador la pueda manipular. Un aspecto importante de esta transformación es

la resolución con que se realiza en el interior del PLC. Por resolución se entenderá

la cantidad valores cuantizados disponibles para representar una señal analógica.

Por ejemplo, si se tiene sólo dos valores cuantizados para representar una señal

que varía de 0 a 5 V, se dice que se tiene una resolución de dos. La resolución

depende de las características de la entrada. La cantidad de valores cuantizados es

igual a 2n, con n el número de bits del registro donde se almacena la variable digital

que resulta de la transformación. Generalmente, en los controladores más

sofisticados, se asocia un registro de 16 bits a cada una de las entradas analógicas,

con lo que se tiene una resolución de 216

La unidad de entradas proporciona el aislamiento eléctrico necesario del entorno y

adecua el voltaje de las señales eléctricas que recibe el PLC que provienen de los

interruptores de los contactos. Las señales se ajustan a los niveles de voltaje que

marca la Unidad Lógica


A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de

carrera, pulsadores,...). La información recibida en él, es enviada a la CPU para ser

procesada de acuerdo la programación residente.

Figura 1 capacitor. Activo - capacitor Pasivo

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores que se pueden conectar al módulo

de entradas: Los Pasivos y los Activos. ·

Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no

activado, por medio de una acción mecánica. Ejemplo de ellos son los Interruptores,

pulsadores, finales de carrera, etc.

Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan de la

alimentación por una tensión para variar su estado lógico. Este es el caso de los

diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos).

Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de

alimentación del autómata. Todos los que conocen los circuitos de automatismos

industriales realizados con contactores, saben que se pueden utilizar, como

captadores, contactos eléctricamente abiertos o eléctricamente cerrados

dependiendo de su función en el circuito (hablaremos de este tema un poco más

adelante).

Como ejemplo podemos ver un simple arrancador paro / marcha. En él se distingue

el contacto usado como pulsador de marcha que es normalmente abierto y el usado

como pulsador de parada que es normalmente cerrado (Ver figura izquierda en la

siguiente página)

Sin embargo en circuitos automatizados por autómatas, los captadores son

generalmente abiertos. El mismo arrancador paro / marcha realizado con un

autómata (figura de la derecha en la página siguiente) contempla esta variedad.

En él se ve que ambos pulsadores y el relé térmico auxiliar son abiertos.


La unidad de salidas Salidas: Internamente son circuitos electrónicos que realizan el acople entre las

señales digitales utilizadas por el PLC y las señales analógicas o cuantizadas que

utilizan los actuadores. Externamente lucen como una bornera donde se realizan

las conexiones entre el PLC y los actuadores.

Las salidas se clasifican, al igual que en el caso de las entradas, en digitales y

analógicas. Las salidas digitales se aplican a actuadores como bobinas de

contactores, electroválvulas, etc.

Existen salidas digitales: de voltaje y de relé. Las salidas de voltaje asignan una

magnitud de voltaje, que depende del fabricante, al estado 1 lógico y de 0 V al

estado 0 lógico. Las salidas de relé consisten en un contacto seco que se cierra en

el estado1 y se abre en el estado 0.

En el caso de salidas analógicas, los valores de salida están generalmente entre 0

Vdc a 10 Vdc para las salidas de voltaje y de 4 mA a 10 mA para las de corriente,

aunque estos valores varían según el fabricante. Estas señales comandan

actuadores como válvulas solenoides, servomotores, etc.

A las salidas se les asigna un espacio de memoria del PLC llamado imagen de

salida, el cual contiene la información de todas las salidas en todo momento.

La unidad lógica El corazón de un PLC es la unidad lógica, la cual se basa en un microprocesador.

Esta unidad ejecuta las instrucciones programadas en la memoria, para desarrollar

los esquemas de control lógico que se han diseñado previamente.


Algunos equipos antiguos contienen en la unidad lógica elementos discretos, como

por ejemplo: Compuertas NAND, NOR, FLIPFLOP, CONTADORES, etc. Este tipo

de controladores son de HARDWARE (físicos), mientras que aquellos que utilizan

memorias se llaman de SOFTWARE (lógicos).

La unidad de memoria Memoria del PLC: es el lugar físico donde residen el sistema operativo, el programa,

los datos de ejecución y las imágenes de entrada y salida. El sistema operativo es

un programa que utiliza el PLC para iniciar su operación y realizar las

configuraciones propias de su funcionamiento.

La memoria del PLC se clasifica en diferentes clases dependiendo de su modo de

acceso y volatibilidad.

a-) EEPROM: es una memoria de sólo lectura que puede ser escrita por medios

electrónicos. No necesita de una fuente de poder para mantener sus datos. Por su

característica no volátil, se utiliza para guardar datos esenciales, tal como el sistema

operativo y el programa.

b-) RAM: es una memoria reescribible de acceso aleatorio que se utiliza para

guardar los datos generados mientras se ejecuta el programa. Es volátil, por lo que

los datos almacenados se pierden si se le suspende la alimentación.


Administración de entradas y salidas de un PLC Bases del montaje

El montaje de los diversos módulos del PLC se realiza en slots o espacios

preparados ubicados en racks o armarios.

Los módulos básicos de un PLC son: Fuente de alimentación CPU Interfaces de

entrada y salida Dependiendo del modelo y la marca, existen en el mercado racks

de diversos tamaños, que pueden contener por ejemplo 4, 6, 8, 12, 14 y 16 slots.

Según la aplicación y los equipos a montar, se debe escoger el tamaño adecuado

de rack. En todo caso, siempre es posible instalar un módulo de ampliación, que

permite la conexión de un rack adicional.

Otros módulos existentes son:

Módulos de comunicaciones (TCP/IP, DH+, etc.)

Módulos de control de redundancia Módulos para conexión de racks remotos

Módulos de interfaz hombre-máquina (teclado, monitores, etc.)

Módulos de almacenamiento de información Módulos controladores PID

Módulos de comunicaciones Los módulos de comunicaciones permiten la conexión del PLC a otros sistemas de

información, tales como computadores y otros

PLC.

Existen por ejemplo redes tipo Data Highway (Conjunto de dispositivos electrónicos

- PCs, servidores, módems, routers - y elementos de comunicación - redes

telefónicas, fibras ópticas, satélites - que permiten a empresas y particulares el

acceso a grandes cantidades de información) para establecer una red de PLC

conectados a un computador Host, utilizada comúnmente en sistemas de control

distribuido.


Módulos de control de redundancia Son utilizados para asegurar la operación de un módulo redundante en caso de

fallos (el módulo redundante es aquel que se emplea por duplicado para garantizar

que el sistema no se cae aunque falle alguno de los subsistemas que lo atienden).

Generalmente se utiliza redundancia para el módulo de fuente de alimentación y la

CPU

Módulos para conexión de racks remotos En muchas aplicaciones los sensores y los actuadores están localizados a gran

distancia del PLC. En estos casos se utilizan los racks remotos, que se conectan

por medio de un cable al rack central del PLC. De este modo se consiguen

distancias de hasta 300 metros.

Para establecer esta comunicación se utiliza un módulo denominado canal

controlador de entradas y salidas (IOCC) en el rack local y otro llamado controlador

de base (DBC) en el rack remoto, al que se le puede conectar otro rack remoto,

estableciéndose así una arquitectura distribuida con distintos niveles de jerarquía


Módulos de interfaz hombre-máquina Se utilizan para establecer la comunicación entre el PLC y el usuario. En la mayoría

de los casos se emplea con este fin, un computador PC conectado serialmente,

desde el cual se puede programar el PLC y ver los estados de los registros internos

y los puntos de entrada/salida. En otros casos se usa un Hand held monitor, que es

un dispositivo pequeño con teclas funcionales y pantalla de caracteres

Módulos de almacenamiento de información

Por lo general se utilizan medios de almacenamiento magnéticos tales como cintas

y discos, en los que se puede guardar información de los valores de los puntos de

entrada y salida y registros internos.

Módulos controladores PID

Se utilizan en el control de procesos, en el que se pretende conseguir que una

variable de salida de un proceso sea igual a una variable de referencia

Puntos de entrada y salida

Los puntos de entrada y salida del PLC son las entradas y salidas físicas que éste

puede manejar. Cada punto tiene su representación interna en la memoria del PLC,

en la que se utilizan números para identificarlos.

Por lo general los módulos de entrada y salida vienen configurados en grupos de 8

puntos y pueden llegar hasta 1024, ampliables a más.

Los puntos de entrada son designados como X0, X1, X2, X3..., mientras que los

puntos de salida se identifican como Y0, Y1, Y2, Y3... En el gráfico que verás a

continuación se muestra una configuración básica de un PLC de 16 entradas y 16

salidas:


Comprender la configuración de las funciones PID de un PLC avanzado

Este bloque de instrucción aplica el algoritmo PID sobre variables internas tipo

entero de 16 bits. Se utiliza generalmente en lazos cerrados de control de procesos

de variables físicas como temperaturas, presiones, niveles o flujos.

Las variables del sistema de control en lazo cerrado que son monitoreadas por el

controlador son: la variable controlada (VC) y el valor deseado (VD). Así mismo, la

salida de controlador (SC) manipulará el actuador del sistema de control.

La figura 3.2 muestra el control del nivel de un tanque mediante un lazo cerrado en

modo servomecanismo, donde el controlador es el PLC.


Es importante notar que las variables físicas son medidas y transformadas a señales

eléctricas por los transductores, que sirven como parte del enlace entre el sistema

hidráulico y el controlador digital. Los dos transductores que se muestran son: la

válvula de control y el sensor de nivel. Todas las señales digitales están definidas

dentro del controlador, los módulos de entradas y salidas analógicas realizan las

conversiones de analógico a digital. El valor de consigna ó valor deseado es una

señal digital, la cual es manipulada por el usuario mediante una interface hombre-

máquina.

Esta instrucción necesita de un bloque de 23 palabras de un archivo tipo entero para

operar debidamente. Ese bloque contiene los valores de resultados parciales que la

instrucción obtiene mientras realiza la operación PID. Además contiene palabras

con parámetros del bloque y bits de control.

La salida de la instrucción es escrita como un elemento tipo número entero. Este

elemento puede estar en el mismo archivo donde está el bloque de parámetros,

pero no puede ser parte de él. Este elemento es la señal de salida del controlador

SC, por ello al final del programa debe ser movido a la imagen de salidas del PLC.

El valor consigna VD es una palabra de 16 bits creada en una dirección en el mismo

bloque de control.

La variable controlada VC reside en un elemento tipo entrada correspondiente al

módulo de entradas analógicas y debe ser movida a un elemento de 16 bits tipo

entero en el mismo archivo donde está el bloque de control de la instrucción PID.

Un valor adicional de nivel dc puede ser sumado a la señal de salida del algoritmo

de control. La ecuación PID que es implementada por el PLC es la siguiente.

con E=VD-VC.

Aquí se nota que el modo derivativo es aplicado sólo a la variable controlada. Los

términos KC, KC/TI y KC*TD son las ganancias de los modos proporcional, integral

y derivativo, respectivamente.

Los parámetros del bloque de función son: ganancia del controlador KC, término de

reestablecimiento TI, término de razón de cambio TD. La relación de éstos con los

términos ganancia proporcional Kc, tiempo integral Ti y tiempo derivativo Td en un

algoritmo PID ideal es:

KC (sin unidades) = Kc (sin unidades)


TI (minutos) = Ti / 60 (Ti en segundos)

TD(minutos) = Td / 60 (Td en segundos)

Funcionamiento de salidas analógicas y PWM de un PLC avanzado. En la siguiente representación se muestran las relaciones que se producen entre

los componentes de hardware y software cuando se utiliza el objeto tecnológico

"Eje":


Hardware de la CPU

El hardware de la CPU permite controlar y supervisar el accionamiento físico.

Accionamiento

El accionamiento representa la unidad formada por la etapa de potencia y el

motor. Se pueden utilizar motores pasos a paso o servomotores con interfaz

de impulsos.

Objeto tecnológico "Eje"

El accionamiento físico, mecanismo incluido, se representa en el portal TIA

como TO "Eje". Configure el objeto tecnológico "Eje" con los siguientes

parámetros:

Selección del PTO que va a utilizarse (Pulse Train Output) y configuración

de la interfaz del accionamiento

Parámetros mecánicos y de multiplicación del engranaje del accionamiento

(o de la máquina o instalación)

Parámetros para la monitorización de posición, para parámetros de

dinámica y para referenciación

La configuración del objeto tecnológico "Eje" se guarda en el objeto tecnológico

(bloque de datos). Este bloque de datos conforma simultáneamente la interfaz

entre el programa de usuario y el firmware de la CPU. Durante el tiempo de

ejecución del programa de usuario los datos actuales del eje se guardan en el

bloque de datos del objeto tecnológico.

Programa de usuario

El programa de usuario le permite iniciar peticiones en el firmware de la CPU

mediante instrucciones de Motion Control. Se pueden realizar las siguientes

peticiones para controlar el eje:

Posicionar eje de forma absoluta

Posicionar eje de forma relativa

Mover eje con preajuste de velocidad

Ejecutar peticiones de eje como secuencia de movimientos (a partir de la

tecnología V2.0).

Mover eje en modo de pulsación o 'jog'

Parar eje

Referenciar eje; fijar punto de referencia

Acusar errores


Normalización y escalado de un valor de entrada analógica Una entrada analógica de un módulo de señales analógicas o Signal Board que

usa entrada de intensidad se encuentra en el rango de valores válidos entre 0 y

27648. Suponiendo que una entrada analógica representa una temperatura en la

que el valor 0 de la entrada analógica representa -30,0 grados C y 27648 representa

70,0 grados C. Para transformar el valor analógico en las correspondientes

unidades de ingeniería, normalice la entrada a un valor entre 0,0 y 1,0 y a

continuación escálelo entre -30,0 y 70,0. El valor resultante es la temperatura

representada por la entrada analógica en grados Celsius:

Normalización y escalado de un valor de salida analógico

Una salida analógica de un módulo de señales analógicas o Signal Board que utiliza

una salida de intensidad debe estar en el rango de valores válidos entre 0 y 27648.

Supongamos que una salida analógica representa un ajuste de temperatura en el

que el valor 0 de la entrada analógica representa -30,0 grados Celsius y 27648

representa 70,0 grados Celsius. Para convertir un valor de temperatura guardado

que se encuentra entre -30,0 y 70,0 en un valor para la salida analógica dentro del

rango entre 0 y 27648, es necesario normalizar el valor correspondiente a unidades

de ingeniería en un valor entre 0,0 y 1,0, y a continuación escalarlo al rango de la

salida analógica, de 0 a 27648:


Recuerde que si la salida analógica estaba destinada a un módulo de señales

analógicas o una Signal Board con tensión, el valor MIN para la instrucción

SCALE_X sería -27648 en lugar de 0.

Salida de impulsos y sentido (PWM)

La CPU dispone de una salida de impulsos o una salida de sentido para controlar

un montor paso a paso o un servomotor con interfaz de impulsos. El accionamiento

recibe a través de la salida de impulsos los impulsos necesarios para mover el

motor. La salida de sentido controla el sentido de desplazamiento del

accionamiento.

La salida de impulsos y la salida de sentido se encuentran firmemente asignadas

entre sí. Como salidas de impulsos y sentido se pueden utilizar salidas integradas

de la CPU o bien salidas de una Signal Board. Puede elegir entre la salidas

integradas de la CPU y las salidas de la Signal Board en la configuración de

dispositivos, bajo Generadores de impulsos (PTO/PWM) en la rúbrica

"Propiedades".

La asignación posible de direcciones de las salidas de impulsos y sentido se recoge

en la siguiente tabla:

CPU S7-

1200

Sin Signal

Board

Signal

Board

Signal

Board

DI2/DO2 *) DO4 **)

Salidas

PTO1

Salidas

PTO2

Salidas

PTO1

Salidas

PTO2

Salidas

PTO1

Salidas

PTO2

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

Imp

.

Sentid

o

CPU 1211C,

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

Ax.

0 Ax.1

Ax.

2 Ax.3

CPU 1212C,

Ay.

0 Ay.1

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1214C

(DC/DC/DC)


CPU 1211C, - - - -

Ay.

0 Ay.1 - -

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1212C,

CPU 1214C

(AC/DC/RL

Y)

CPU 1211C, - - - -

Ay.

0 Ay.1 - -

Ay.

0 Ay.1

Ay.

2 Ay.3

CPU 1212C,

CPU 1214C

(DC/DC/RL

Y)

x = dirección inicial de byte de las salidas On-board de la CPU (valor estándar = 0)

y = dirección inicial de byte de las salidas Signal Board (valor estándar = 4)

Si se utiliza una variante de CPU DC/DC/DC con una Signal Board DI2/DO2, las

señales del PTO1 pueden ser emitidas a través de las salidas integradas de la CPU

o a través de las salidas de la Signal Board.

Si se utiliza una variante de CPU DC/DC/DC con una Signal Board DO4, tanto las

señales del PTO1 como del PTO2 pueden ser emitidas a través de las salidas

integradas de la CPU o a través de las salidas de la Signal Board.

Señales del accionamiento

Para Motion Control puede parametrizar opcionalmente una interfaz de

accionamiento para "Accionamiento habilitado" y "Accionamiento listo". Si se utiliza

la interfaz de accionamiento es posible seleccionar libremente la salida digital para

el accionamiento habilitado y la entrada digital para "Accionamiento listo".

Si se ha activado el PTO (Pulse Train Output) y se ha asignado a un eje, el firmware

asume el control sobre la salida de impulsos y sentido correspondiente.


Al asumir el control se interrumpe también la conexión entre la memoria imagen de

proceso y la salida de periferia. Si bien el usuario tiene la posibilidad de escribir en

la memoria imagen de proceso de la salida de impulsos y sentido con el programa

de usuario o la tabla de observación, ésta no se transmite a la salida de periferia.

Por consiguiente, tampoco es posible observar la salida de periferia a través del

programa de usuario o la tabla de observación. Las informaciones leídas reflejan el

valor de la memoria imagen de proceso, las cuales no coinciden con el estado

verdadero de la salida de periferia.

En las demás salidas de la CPU no asignadas fijamente por el firmware de la CPU,

el estado de la salida de periferia puede ser controlado u monitorizado de la forma

habitual a través de la memoria imagen de proceso.

Principio de la interfaz de impulsos

En función de los ajustes del motor paso a paso, cada impulso hace que el motor

paso a paso se desplace en un ángulo definido. Si el motor paso a paso está

ajustado, p. ej., a 1000 impulsos por revolución, el motor paso a paso rotará 0,36°

por impulso.

La velocidad del motor paso a paso viene determinada por el número de impulsos

por unidad de tiempo.

OHQWR

U£SLGR

W

Lo aquí enunciado también rige para los servomotores con interfaz de impulsos

Relación entre el sentido de desplazamiento y el nivel de tensión en la salida de sentido La salida de sentido de la CPU predetermina el sentido de desplazamiento del

accionamiento. El sentido de dirección se configura en la configuración del eje, en

el área "Mecánica". La siguiente representación muestra las relaciones entre la

configuración, la salida de sentido y el sentido de desplazamiento:


Si la opción "Invertir sentido de dirección" está desactivada en la configuración, en

caso de sentido de desplazamiento positivo se emitirá un nivel de 5V / 24 V en la

salida de sentido (la tensión indicada depende del hardware empleado). Si "Invertir

sentido" ha sido activado en la configuración, en caso de sentido de desplazamiento

positivo se emite un nivel de 0 V en la salida de sentido.

Salida de impulsos La operación Salida de impulsos (PLS) se utiliza para controlar

las funciones Tren de impulsos (PTO) y Modulación de ancho de impulsos (PWM)

disponibles en las salidas rápidas (Q0.0 y Q0.1). El asistente de control de posición

mejorado crea operaciones personalizadas para la aplicación que simplifican las

tareas de programación, permitiendo aprovechar las nuevas funciones de las CPUs

S7--200. En el capítulo 9 encontrará más información acerca del asistente de control

de posición.


La operación PLS antigua se puede seguir utilizando para crear aplicaciones de

movimiento. No obstante, sólo las operaciones creadas con el asistente de control

de posición mejorado soportan la rampa lineal del PTO. PTO ofrece una onda

cuadrada (con un ciclo de trabajo de 50%), pudiendo el usuario controlar el tiempo

de ciclo y el número de impulsos. PWM provee una salida continua con un ciclo de

trabajo variable, pudiendo el usuario controlar el tiempo de ciclo y el ancho de

impulsos. El S7--200 dispone de dos generadores PTO/PWM que crean trenes de

impulsos rápidos, o bien formas de onda moduladas por ancho de impulsos. Uno de

estos generadores está asignado a la salida digital Q0.0 y, el otro, a la salida digital

Q0.1. Una marca especial (SM) almacena los siguientes datos para cada uno de los

generadores: un byte de control (8 bits), un valor de contaje de impulsos (valor de

32 bits sin signo), así como un valor de tiempo de ciclo y un valor de ancho de

impulsos (valores de 16 bits sin signo).

Los generadores PTO/PWM y la imagen de proceso comparten el uso de las salidas

Q0.0 y Q0.1. Cuando está activa una función PTO o PWM en Q0.0 o Q0.1, el

generador PTO/PWM controla la salida e inhibe el uso normal de la misma. La forma

de onda de la salida no se ve afectada por el estado de la imagen de proceso, ni

por el valor forzado de la salida o la ejecución de las operaciones directas de salida.

Si el generador PTO/PWM está desactivado, el control de la salida retornará a la

imagen de proceso. Ésta determina los estados inicial y final de la forma de onda

de la salida, para que la forma de onda comience y termine en un nivel alto o bajo.


Tren de impulsos (PTO) PTO ofrece una salida en cuadratura (con un ciclo de trabajo de 50%) para un

número determinado de impulsos y un tiempo de ciclo determinado (v. fig. 6-28). La

función Tren de impulsos (PTO) puede producir uno o varios trenes de impulsos

(utilizando un perfil de impulsos). El número de impulsos y el tiempo de ciclo pueden

indicarse en incrementos en microsegundos o milisegundos.

La operación PTO permite efectuar un ”pipelining”, es decir, concatenar o canalizar

los trenes de impulsos. Tras haber finalizado el tren de impulsos activo, comenzará

inmediatamente la salida de un nuevo tren de impulsos. Así se garantiza la

continuidad de los trenes de impulsos subsiguientes.

Utilizar el asistente de control de posición

El asistente de control de posición procesa automáticamente el ’pipelining’

monosegmento y multisegmento de los impulsos PTO, la modulación de ancho de

impulsos y la configuración de las marcas especiales. Además, crea una tabla de

perfiles. La información contenida aquí se suministra a título de referencia. Es

recomendable que utilice el asistente de control de posición. Para más información

acerca de este asistente, consulte el capítulo 9.

Pipelining monosegmento de impulsos PTO

En este modo, el usuario debe actualizar las direcciones de las marcas especiales

para el siguiente tren de impulsos. Tras haber arrancado el segmento PTO inicial,

el usuario debe modificar inmediatamente las direcciones de las marcas especiales

conforme a lo requerido para la segunda forma de onda, y ejecutar nuevamente la

operación PLS.


Los atributos del segundo tren de impulsos se conservan en una “pipeline” hasta

finalizar el primer tren de impulsos. En la “pipeline” sólo se puede almacenar un

registro. Tras haber finalizado el primer tren de impulsos, comenzará la salida de la

segunda forma de onda y la “pipeline” quedará libre para acoger un nuevo tren de

impulsos. Este proceso se puede repetir entonces para ajustar las características

del siguiente tren de impulsos. Entre los trenes de impulsos se producen

transiciones suaves, a menos que cambie la base de tiempo o si el tren de impulsos

activo finaliza antes de que un nuevo tren de impulsos sea capturado al ejecutarse

la operación PLS.

Pipelining multisegmento de impulsos PTO

En este modo, el S7--200 lee automáticamente las características de todos los

trenes de impulsos en una tabla de perfiles almacenada en la memoria de variables

(memoria V). Las marcas especiales utilizadas en este modo son el byte de control,

el byte de estado y el offset inicial de la tabla de perfiles en la memoria V (SMW168

ó SMW178).

La base de tiempo se puede indicar en microsegundos o milisegundos, pero la

selección es aplicable a todos los valores de tiempo de ciclo en la tabla de perfiles,

no pudiendo modificarse durante la ejecución del perfil. Al ejecutarse la operación

PLS se inicia el modo multisegmento.

Todos los registros de segmentos tienen una longitud de 8 bytes, comprendiendo

un valor de tiempo de ciclo de 16 bits, un valor delta de tiempo de ciclo de 16 bits y

un valor de contaje de impulsos de 32 bits. La tabla 6-34 muestra el formato de la

tabla de perfiles. El tiempo de ciclo se puede incrementar o decrementar

automáticamente programando una cantidad determinada para cada impulso. Este


tiempo se prolonga o se acorta programando en el campo delta un valor positivo o

negativo, respectivamente, y permanece inalterado si se programa el valor ”0”.

Mientras se está ejecutando el perfil PTO, el número del segmento activo

actualmente se indica en SMB166 (ó SMB176).

Control PWM

Configurar un canal de impulsos para PWM

Para preparar la modulación de ancho de impulsos (PWM), configure primero un

canal de impulsos en la configuración de dispositivos, seleccionando la CPU, luego

el generador de impulsos (PTO/PWM) y elija PWM1 o PWM2. Habilite el generador

de impulsos (casilla de verificación). Si está habilitado un generador de impulsos,

se le asigna un nombre predeterminado y unívoco. Este nombre puede cambiarse

editando el campo de edición "Nombre:", pero debe ser un nombre unívoco. Los

nombres de los generadores de impulsos habilitados se convierten en variables en

la tabla de variables "Constantes" y están disponibles para ser utilizados como

parámetro PWM de la instrucción CTRL_PWM.

Es posible cambiar el nombre del generador de impulsos, agregar un comentario y asignar parámetros como se indica a continuación:

Generador de impulsos utilizado: PWM o PTO (seleccione PWM)

Fuente de salida: CPU o SB integrada

Base de tiempo: milisegundos o microsegundos

Formato de la duración de impulso:

– Centésimas (0 a 100)


– Milésimos (0 a 1000)

– Diezmilésimos (0 a 10000)

– Formato analógico S7 (0 a 27648)

Tiempo de ciclo: Introduzca el valor del tiempo de ciclo. Este valor sólo se puede modificar en la "Configuración de dispositivos".

Duración de impulso inicial: Introduzca la duración de impulso inicial. El valor

de la duración de impulso puede modificarse en runtime.

Función PID integrada de un PLC.

Para sintonizar el PID, se utilizará un modelo del sistema en tiempo continuo. Esto

debido a que el método síntesis de controladores es aplicable a sistemas continuos.

Ya que el PLC es un controlador discreto, la respuesta del sistema de control real

puede diferir de la respuesta que se obtendrá mediante este modelo continuo. Los

parámetros derivados de la respuesta al escalón del modelo continuo se

identificarán como parámetros continuos.

El diagrama en bloques del modelo en tiempo continuo del sistema de control se

muestra en la figura.4.7.

Figura 4.7 Diagrama en bloques del modelo en tiempo continuo del sistema de

control.

Este procedimiento es válido solo para plantas estables a lazo abierto y se lleva a

cabo siguiendo los siguientes pasos:


1. Utilizando solo control proporcional, comenzando con un valor de ganancia

peque no, ˜incrementar la ganancia hasta que el lazo comience a oscilar. Notar que

se requieren oscilaciones lineales y que ´estas deben ser observadas en la salida

del controlador.

2. Registrar la ganancia crıtica del controlador Kp = Kc y el perıodo de oscilación de

la salida del controlador, Pc. (en el diagrama de Nyquist, corresponde a que KcG(jω)

cruza el punto (−1, 0) cuando Kp = Kc). 3. Ajustar los parámetros del controlador

según la Tabla 1:

Nótese que el modo derivativo es aplicado a la variable realimentada, tal y como

indica el algoritmo del bloque de función PID del PLC. La función de transferencia

del sistema en lazo cerrado es:


El sistema implementado es un sistema de control en tiempo discreto, pues el PLC

manipula señales discretas. Para modelar correctamente el sistema, es necesario

utilizar un modelo discreto.

A continuación se calculará la función de transferencia discreta del modelo para los

casos I, II y III. Además en cada caso se obtendrá esta función de transferencia para

diferentes T. Una vez calculada la función de transferencia, se graficará la respuesta

del modelo ante un cambio tipo escalón unitario en el valor deseado en cada caso.

Estos gráficos se utilizarán para realizar el análisis de los resultados obtenidos de

las pruebas experimentales realizadas en el laboratorio al sistema de control.

La figura 4.11 muestra el diagrama en bloques del modelo. La salida analógica del

PLC es modelada por un retenedor de orden cero (ZOH), mientras que la entrada

analógica se modela por un muestreador. El parámetro actualización del bloque PID

“Loop update” será modelado por el valor de periodo de este muestreador, que se

denotará como T. La planta, como siempre, es representada por el modelo Gp(s)

Figura 4.11 Diagrama en bloques del modelo discreto del sistema de control.

Las señales muestreadas se identifican con un asterisco. Es importante notar que

tanto la señal del valor deseado como los bloques integral y derivativo de la función

PID del PLC son modelados por su transformada z, debido a que son señales y

algoritmos discretos Aquí G(z) es el equivalente retenedor planta. La función de

transferencia de la planta es, como se definió


Modulación del ancho de pulso (PWM) Hay dos generadores de impulsos disponibles para controlar las salidas de impulsos

rápidos: Modulación del ancho de pulso (PWM) y tren de impulsos (PTO). Puesto

que la salida PWM puede variar entre 0 y escala completa, provee una salida digital

que, en numerosos aspectos, es similar a una salida analógica. Por ejemplo, la

salida PWM puede utilizarse para controlar la velocidad de un motor (desde "paro"

hasta "a toda velocidad") o la posición de una válvula (desde "cerrada" hasta

"totalmente abierta"). Las instrucciones de Motion Control utilizan PTO.

El ciclo de carga puede expresarse, por ejemplo,

porcentualmente respecto al tiempo de ciclo o como

cantidad relativa (p. ej. 0:1000 o 0:10000). La duración

de impulso puede variar entre 0 (sin impulso, siempre

off) y escala completa (sin impulso, siempre on).

La instrucción CTRL_PWM ofrece un tiempo de ciclo fijo con un ciclo de trabajo

variable. La salida PWM se ejecuta continuamente tras haberse iniciado a la

frecuencia indicada (tiempo de ciclo). El ancho de impulso varía según sea

necesario para obtener el control deseado. Cada generador de impulsos puede

asignarse a PWM o PTO, pero no a ambos simultáneamente.


Configurar los generadores de impulsos Los dos generadores de impulsos se mapean en las salidas digitales específicas

como muestra la tabla siguiente. Es posible utilizar las salidas integradas de la CPU

o las salidas opcionales de la Signal Board.

La tabla siguiente muestra los números de las salidas (suponiendo que se utiliza la

configuración predeterminada de las salidas). Si se ha modificado la numeración de

las salidas, sus números serán los que se hayan asignado. Independientemente de

ello, PTO1/PWM1 utiliza las dos primeras salidas digitales, en tanto que

PTO2/PWM2 utiliza las dos salidas digitales siguientes, bien sea en la CPU o en la

Signal Board acoplada. Tenga en cuenta que PWM sólo requiere una salida,

mientras que PTO puede utilizar opcionalmente dos salidas por canal. Si una salida

no se requiere para una función de impulsos, estará disponible para otros usos.

Para el funcionamiento con PWM, configure primero un canal de impulsos en la

configuración de dispositivos seleccionando la CPU, luego "Generador de impulsos

(PTO/PWM)" y elija "PWM1" o "PWM2". Habilite el generador de impulsos (casilla

de verificación). Si está habilitado un generador de impulsos, se le asigna un nombre

predeterminado y unívoco. Este nombre puede cambiarse editando el campo de

edición "Nombre:", que debe ser un nombre unívoco. Los nombres de los

generadores de impulsos habilitados se convierten en variables en la tabla de

variables "Constantes" y están disponibles para ser utilizados como parámetro PWM


de la instrucción CTRL_PWM. Es posible cambiar el nombre del generador de

impulsos, agregar un comentario y asignar parámetros como se indica a

continuación:

● Generador de impulsos utilizado de la siguiente manera: PWM o PTO (seleccione

PWM)

● Fuente de salida: salidas incorporadas en la CPU o Signal Board

● Base de tiempo: milisegundos o microsegundos

● Formato de la duración de impulso:

– Porcentual (0 por 100)

– Milésimas (0 de 1000)

– Diezmilésimas (0 de 10000)

● Tiempo de ciclo: Introduzca el valor del tiempo de ciclo. Este valor sólo se puede

modificar aquí.

● Duración de impulso inicial: Introduzca la duración de impulso inicial. El valor de

la duración de impulso puede modificarse en runtime.

● Dirección inicial: Introduzca la dirección de palabra de la salida Q en la que desea

depositar el valor de duración del impulso. La dirección predeterminada es QW1000

para PWM1 y QW1002 para PWM2. El valor de la ubicación en cuestión controla el

ancho del impulso y se inicializa a la "duración de impulso inicial:" Valor especificado

cada vez que el PLC pasa de STOP a RUN. Este valor de palabra Q puede

cambiarse en runtime para modificar la duración de impulso.


Utilizar la instrucción CTRL_PWM

Cuando se inserta una instrucción CTRL_PWM en el

editor de programación, se asigna un DB. La instrucción

CTRL_PWM utiliza un bloque de datos (DB) para

almacenar la información de parámetros. La instrucción

CTRL_PWM controla los parámetros del bloque de datos

.

Utilice el nombre de la variable para el parámetro PWM para especificar el

generador de impulsos habilitado.

Cuando la entrada EN es TRUE, la instrucción PWM_CTRL inicia o detiene el PWM

identificado, según el valor de la entrada ENABLE. El valor de la dirección de salida

de palabra Q asociada indica la duración de impulso. Puesto que la CPU procesa la

petición cuando se ejecuta la instrucción CTRL_PWM, el parámetro BUSY siempre

notifica FALSE en las CPUs S7-1200.

La duración de impulso se pone al valor inicial ajustado en la configuración de

dispositivos cuando el PLC cambia por primera vez al estado operativo RUN.

Indique valores para la dirección de la palabra de salida (Q) especificada en la

configuración de dispositivos ("Direcciones de salida" / "Dirección inicial:") de la

forma requerida para cambiar el ancho de impulso. Utilice una instrucción, p. ej. de

movimiento, conversión, matemática o PID, para escribir el ancho de impulso


especificado en la salida (Q) adecuada. El valor de salida debe estar comprendido

en el rango válido (porcentaje, milésimos, diezmilésimos o formato analógico S7)

Salidas analógicas y entradas

Analógicas conectadas a sensores y actuadores industriales para control y

automatización.

Los módulos de entrada o salida son las tarjetas electrónicas que proporcionan el

vínculo entre la CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del

sistema. A través de ellas se origina el intercambio de información, ya sea con la

finalidad de adquirir de datos, o para el mando o control de las máquinas presentes

en el proceso.

Los dispositivos de campo de entrada más utilizados son: los interruptores, los

finales de carrera, termostatos, pulsadores, sensores de temperatura, entre

otros.


Los dispositivos de campo de salida más utilizados son: los contactores

principales, las lámparas indicadoras y los reguladores de velocidad.

Los módulos de entrada, transforman las señales de entrada a niveles permitidos

por la CPU. Mediante el uso de un acoplador óptico, los módulos de entrada aíslan

eléctricamente el interior de los circuitos, protegiéndolo contra tensiones

peligrosamente altas, los ruidos eléctricos y señales parásitas. Finalmente, filtran

las señales procedentes de los diferentes sensores ubicados en las máquinas.

Los módulos de salida, permiten que la tensión llegue a los dispositivos de salida.

Con el uso del acoplador óptico y con un relé de impulso, se asegura el aislamiento

de los circuitos electrónicos del controlador, y se transmiten las órdenes hacia los

actuadores de mando.

Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (sensores y

actuadores), encontramos diferentes tipos de módulos de entrada y salida, cada

uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de señal (discreto o análogo) a

determinado valor de tensión o corriente en DC o AC.

Módulos De Entrada Discreta

Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interface entre los dispositivos

externos, denominados también sensores, y la CPU del PLC.

Estos sensores son los encargados de leer los datos del sistema, que para este

caso sólo son del tipo discreto, además, tienen la característica de comunicar los

dos estados lógicos: activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso

o no de la señal digital (1 o 0). Los sensores pueden ser de tipo manual (pulsadores,

conmutadores, selectores, etc.) o del tipo automático (finales de carrera, detectores

de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.)

En la figura siguiente, se presentan los circuitos eléctricos equivalentes y

elementales de los módulos de entrada discreta para DC y AC respectivamente.


Ambos tipos de interface tienen el mismo principio, a diferencia que los de alterna

incluyen una etapa previa de rectificación.


Módulos De Salida Discreta

Al igual que los módulos de entrada discreta, estos módulos se usan como interfase

entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos (actuadores),

en la que sólo es necesario transmitirle dos estados lógicos, activado o desactivado.

Los actuadores que se conectan a estas interfaces pueden ser: contactores, relés,

lámparas indicadoras, electroválvulas, displays, anunciadores, etc.

Módulos De Salida Discreta Tipo Relé

Estos módulos a diferencia de los anteriores, están compuestos por dispositivos

electrónicos y un micro relé electromagnético de conmutación. Su campo de acción

le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión, con la ventaja

de manejar corrientes más elevadas pero con el inconveniente de una corta vida útil

debido al desgaste de la parte móvil de los contactos.

Durante su funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a los de estado

sólido, por el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los

micro- relés.


Módulos De Entrada Analógica

Los módulos de entrada analógica son tarjetas electrónicas que tienen como

función, digitalizar las señales analógicas para que puedan ser procesadas por la

CPU. Estas señales analógicas que varían continuamente, pueden ser magnitudes

de temperaturas, presiones, tensiones, corrientes, etc.

A estos módulos, según su diseño, se les puede conectar un número determinado

de sensores analógicos. A estos terminales de conexión (2), se les conoce como

canales. Existen tarjetas de 4, 8, 16 y 32 canales de entrada analógica.

Es importante señalar, que cualquier magnitud analógica que se desea procesar a

través de los módulos de entradas analógicas, tiene que estar representada por una

señal de tensión, corriente o resistencia; este trabajo es realizado por el mismo

sensor o a través de un transductor (dispositivo que transforma cualquier parámetro

físico, químico y biológico en una magnitud eléctrica).

Estos módulos se distinguen por el tipo de señal que reciben, pudiendo ser de

tensión (mV) o de corriente (mA)


Los que se encuentran dentro de ciertos rangos estandarizados. Los más difundidos

son:

Señal de corriente: 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 mA

Señal de tensión: 0-10V, 0-5V, 0-2V, ±10V

La ventaja de trabajar con señales de corriente y no con señales de tensión, radica

en que no se presentan los problemas del ruido eléctrico y de caída de tensión.

Módulos De Salida Analógica

Estos módulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores

análogos señales de tensión o de corriente que varían continuamente.

Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de

los módulos de entrada analógica.

Las señales analógicas de salida son de dos tipos, señales de corriente y señales

de tensión. Dentro de los valores estandarizados tenemos:


Señal de corriente: 0-20mA, 4-20mA, ± 20 mA

Señal de tensión: 0-10V, ± 10V

Sensores con señal de salida binaria (Tipo A) Los sensores que tienen dos estados de salida, con lo cual dan una señal binaria

indicando activado o detectando, o en el caso que el sensor esté en reposo estará

inactivo. Estos sensores se les cataloga como sensores tipo A y pueden ir

conectados directamente al PLC. Los sensores con salida binaria son los finales de

carrera, sensores de proximidad, presostatos, etc.

Sensores con señal de salida por pulsos (Tipo B) Los sensores cuya señal de salida es por trenes de pulsos suelen controlar la

velocidad de los movimientos rotativos de algún sistema como puede ser un motor

o polea estando este engranado al giro del sistema a medir generando unos pulsos

que al ser más continuos estos pulsos nos indican mayor velocidad y en caso

contrario a menor número de pulsos por unidad de tiempo la velocidad es más

reducida. En muchos casos estos trenes de pulsos también nos informan del sentido

de giro.


Estos sensores pueden ir directos al plc siempre que el plc sea lo suficiente rápido

como para poder contar los pulsos a una velocidad elevada. En caso contrario

puede haber una interface entre el sensor y el plc como puede ser tarjetas

electrónicas diseñadas para convertir los pulsos en una señal analógica que es

enviada al plc para que la procese.

Los sensores con salida por trenes de pulsos pueden ser sensores incrementales

de longitud, es decir, lineal o rotativos. Los sensores de este tipo suelen ser

encoders.

Sensores con salida analógica sin amplificador (Tipo C) Los sensores con salida analógica tendrán una señal que puede tener infinidad de

valores en función del dato a registrar, pero este tipo de sensores sin amplificador

tienen una señal analógica muy baja, necesitando de un circuito complementario

para poder visualizar la señal.

Estos sensores analógicos son potenciómetros lineales, sensores piezoeléctricos,

piezoresistivos, pt-100 o células termoeléctricas, etc.

Sensores con salida analógica amplificada (Tipo D) Los sensores con salida analógica que el mismo sensor amplifica y convierte a una

señal de salida analógica con valores legibles con equipos de control como puede

ser los plc.

Estos sensores también se le denominan transductores de señal.

Los tipos de señales que pueden tener de salida estos sensores y suelen ser los

más utilizados son de 0 a 10V., de 0 a 20 mA y de 4 a 20mA.


Sistemas de sensores con señal de salida estandarizada (Tipo E)

La señal de salida estandarizarada que utilizan estos sensores o sistemas de

sensores son para comunicar por buses de datos, como pueden ser la RS 232, RS

485, etc.

Son sistemas que se comunican por profibus o buses sensor actuador, siendo

módulos más robustos con comunicación estandar que permite comunicar la señal

obtenida con menos cableado y perdidas de señal despreciables para el sistema.

Señales analógicas A diferencia de una señal binaria para el PLC, que solo puede adoptar los estados

de señal "Tensión presente +24V" y "Tensión no presente 0V", las señales

analógicas pueden adoptar cualquier valor dentro de un rango determinado. Un

ejemplo típico de sensor analógico es un potenciómetro. En función de la posición

del botón rotativo, se puede ajustar cualquier resistencia hasta un valor máximo.

Ejemplos de magnitudes analógicas en la tecnología de control:

Temperatura -50 ... +150 °C

Caudal 0 ... 200 l/min

Velocidad 500... 1500 rpm, etc.

Entradas analógicas integradas en el PLC S7-1200 El PLC S7-1200 posee dos

entradas analógicas integradas de voltaje con un rango de 0 a 10V, con una

resolución de 10 bits y un rango total de 0 a 27648.


Tipos de Datos Para el procesamiento de los valores analógicos son muy

importantes los tipos de datos "INT" y "REAL", ya que los valores analógicos leídos

tienen formato de números enteros "INT" y para que el procesamiento posterior sea

exacto, teniendo en cuenta los errores de redondeo de "INT", solo se consideran los

números en coma flotante "REAL".


Si se dispone de un valor de entrada analógico en forma digitalizada, este debe

normalizarse por regla general para que los valores numéricos coincidan con las

magnitudes físicas. Para que estas se realicen con la mayor exactitud posible, para

la normalización deben transformarse los valores al tipo de datos REAL, para

minimizar los errores de redondeo. La instrucción para normalizar en S7-1200 es

NORM_X, la cual normaliza el valor de la variable de la entrada VALUE

representándolo en una escala lineal. Los parámetros MIN y MAX sirven para definir

los límites de un rango de valores que se refleja en la escala. En función de la

posición del valor que se debe normalizar en este rango de valores, se calcula el

resultado y se deposita como número en coma flotante en la salida OUT. Si el valor

que se debe normalizar es igual al valor de la entrada MIN, la salida OUT devuelve

el valor "0.0". Si el valor que se debe normalizar es igual al valor de la entrada MAX,

la salida OUT devuelve el valor "1.0".

La instrucción "Normalizar" utiliza la siguiente ecuación: OUT = (VALUE – MIN) /

(MAX – MIN) Si se requiere que el valor leído esté dentro de un rango específico se

debe realizar un proceso de escalado, La instrucción para escalar en S7-1200 es

SCALE_X, que escala el valor de la entrada VALUE mapeándolo en un determinado

rango de valores. Al ejecutar la instrucción "Escalar", el número en coma flotante de

la entrada VALUE se escala al rango de valores definido por los parámetros MIN y

MAX. El resultado de la escala es un número entero que se deposita en la salida

OUT.

Sin energizar aún el PLC, conecte L1 y N para alimentar el PLC, luego conecte a la

entrada analógica AI0 y a 2M a una fuente variable de voltaje de 0 a 10V (Sino

dispone de una fuente en este rango conecte 1 fuente de alimentación +/-15 VDC

[SO3538-8D] y 1 módulo de referencia de voltaje [SO3536-5A] para obtener una

salida de 0 a 10V como se muestra en la Figura 6), finalmente conecte la entrada

2M con M del PLC para tener la misma referencia. 2. Pida al docente de laboratorio

que revise las conexiones antes de continuar, energice el PLC, descargue y ejecute

el programa mostrado en la Figura.


Figura 6. Conexión de entrada Analógica AI0 a una fuente variable de 0 a 10V.

Conexión Ethernet como medio de comunicación del PLC La conexión que se desea realizar entre un computador y un PLC se muestra en la

figura ´ 1. En esta figura se observa un componente humano que el que observa y

controla los movimientos del PLC o simplemente los observa. Para realizar esta

actividad el computador que contiene la interfaz de usuario, se conecta a través de

´ su modem a un router compartido, al que también se conecta el adaptador ethernet

que se conecta al PLC para realizar la transmisión de señales. El adaptador ethernet

esencial y corresponde a un módulo incorporado al PLC, el cual tiene entradas y

salidas, y es una de los variados tipos de conexiones con las que puede trabajar.

La conexión Ethernet es un estandar de redes de computadores de área local, o

sea de corta extensión, en este caso surge como alternativa una conexión PPI. La


diferencia entre las conexiones anteriormente nombradas radica en la velocidad de

transmisión, Ethernet transmite a 10Mbps, mientras que PPI a 9.6 Kbps. Por una

rapidez de transmisión mil veces mayor la opción escogida es Ethernet. [2] [3]

El estandar Ethernet está definido por la IEEE y definido por el dıgito 802, múltiples

actualizaciones y ´ variaciones ha sufrido este componente las cuales se han

desarrollado desde 1972 por el mismo organismo. Este tipo de conexión es

empleada en diversas velocidades, medios físicos y señalizaciones por esto

también se ha definido un identificador para cada medio

En la figura 2 se ilustra un identificador tipo, este está compuesto por 3 columnas,

la primera define la rapidez de transmisión, la segunda columna el tipo de

señalización utilizada y la tercera columna la información sobre el medio físico. Si

bien el usuario compra un producto definido, debe tener en consideración´ estos

identificadores para desarrollar la conexión.

Una conexión ethernet tiene 4 componentes básicos,

1. Medio físico: Componentes para transportar la señal, (Ej: cables y

conectores).

2. Componentes de señalización: Dispositivos electrónicos que reciben y

envían señales en el canal.

3. Normas de acceso al medio: Protocolo utilizado por la tarjeta de red para

utilizar de forma compartida un canal Ethernet.

4. Un patrón llamado trama: Paquete de bits organizados bajo un estándar, que

transporta la información y datos para orientar en el viaje al mismo.


Figura 3: Identificador tipo medio Ethernet

La trama se ilustra en la Figura 3, se observa que tiene una arquitectura similar a

otras tramas revisadas en la asignatura, la diferencia más prominente radica en que

en este caso se habla de Mac destino y Mac ´ fuente, y a su vez en poseer un

periodo de reposo. Este último parámetro refiere a un periodo de descanso ´ entre

envíos de paquetes, con el objetivo de hacer descansar la conexión, debe

observarse que este depende ´ de la velocidad de transmisión empleada.

Dentro del parámetro Datos de la trama Ethernet, pueden transportarse distintos

tipos de datos simultáneamente, como TCP/IP, IPX/SPX y Apple Talk.

Configuración de conexión PLC-PC por puerto Ethernet Todo PLC tiene su propio software para programarlos, estos tienen amplias

configuraciones tales como dar las instrucciones necesarias para que el PLC haga

tenga un determinado comportamiento (Por ejemplo si la entrada A esta en alto la

B también deba estarlo), o instrucciones de configuración de comunicación del ´

PLC.

Esta configuración de comunicación tiene dos alternativas, ocupar el cable serial

del PLC u ocupar la interfaz ethernet que proporciona el modulo ethernet (ver figura

´ 4)


Figura 4: Ejemplo de configuración Ethernet Figura 5: Interfaz hombre maquina

El modulo Ethernet proporciona a través de su interfaz la información necesaria para

que el programa interprete. Esta interpretación debe ser llevada a un lenguaje

entendible por las personas, es por esto que surgen las HMI siglas que significan

human machine interface. Estas HMI son aplicaciones graficas que ilustran el

comportamiento de las variables de control o cambiar parámetros propios del control

(por ejemplo el cambio de un parámetro de un controlador PID), un ejemplo de estas

interfaces es el mostrado en la figura ´ 5 en donde se aprecia la presencia de

gráficos, botones y opción de cambio de parámetros del controlador.

Las HMI pueden venir incluidas en el software propio de la programación del PLC o

pueden hacerse en ´ programas genéricos como es el caso de iFix. Este programa

tiene la capacidad de conectarse remotamente ´ a un PLC o a un servidor que esté

conectado al PLC (puede servía Ethernet, en donde necesariamente debe estar en

la misma red de área local).

Conexión del programa iFix directa al PLC: Este método se puede realizar siempre

y cuando el PLC tenga una IP estática, el computador en donde se quiera hacer el

control remoto tiene necesariamente ´ que tener la base de datos de las variables a

controlar.

Conexión del programa iFix mediante servidor: En este caso el servidor es el que

debe tener una ´ dirección IP estática, en este caso el programa iFix se conecta a

través del internet al servidor que ´ contiene la base de datos a controlar y es este

servidor el que le envía mediante Ethernet


Para configurar el programa iFix se le debe informar de que manera se conectara al

PLC, directamente o a través de un servidor. En la figura ´ 6 se ilustra el cuadro de

configuración para esto. Una vez configurado ´ el modo en que se conectara el

programa iFix al plc se procede a configurar la dirección IP del PLC y la ´ ubicación

en la memoria de las variables a controlar.

Figura; Ventana de configuración de iFix

Describa las diferencias y características de los PLC modulares y

compactos

En los PLC compactos las interfaces de E/S son limitadas y no permite

expansiones, además de que la fuente de alimentación, los módulos de E/S,

CPU, memorias, etc., se presentan todos juntos en un solo bloque,

generalmente son de bajo costo.

El PLC modular admite la configuración y expansión de hardware que esté

disponible para su gama correspondiente, y puede ser configurado de acuerdo

a la expansión y eliminación de módulos extraíbles y expandibles, además todos

sus elementos como Fuentes de Alimentación, CPU, Memoria de programación,

etc., se encuentran en módulos independientes.


En que el compacto ya está definido su uso en la maquinaria instalada, o sea

que ya tiene establecido una función a realizar. Y el modular puede expandir su

memoria para actualizar procesos o aumentar los mismos.

Define La nomenclatura para identificar los parámetros de configuración

de entradas y salidas analógicas para la serie 1200/siemens. Describe un

ejemplo.

A las entradas digitales suele anteponerse la letra I y a las salidas la letra Q.

Ejemplo: Tenemos dieciocho salidas digitales, estas se repartirían es tres

octetos: 0, 1 y 2; cada uno de los bits de un octeto se numera del 0 al 7. Como

son salidas se les antepondría la letra Q. En conclusión se nominarían:


A continuación se realiza el esquema de conexión teniendo en cuenta la asignación

de circuitos y la fuente de poder.

¿Cuáles son las condiciones -hardware y software- que se deben cumplir

para configura una salida pwm?

La frecuencia de pulsos máxima de los generadores de impulsos de salida es

100 KHz para las salidas digitales de la CPU y 20 KHz para las de la Signal

Board. Cuando configure instrucciones básicas de control de movimiento,

recuerde que STEP 7 Basic no emite ninguna alerta si configura un eje con una

velocidad o frecuencia máxima superior a la citada limitación del hardware. Ello

podría ocasionar problemas en la aplicación. Por tanto, vigile que no se exceda

la frecuencia de pulsos máxima del hardware.

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