Ver 4ª PARTE
20)
ENTRADAS CON
MULTIPLEXOR
Como hemos visto anteriormente,
un PLC generalmente trabaja con palabras de 16 bit. Si nuestra tarjeta de
entradas analógicas ocupa un slot en un rack, y leemos solamente una entrada
analógica, estaremos derrochando espacio I/O (que es costoso). Por comparación,
una tarjeta de entradas digitales lee 16 señales, y cuesta aproximadamente la
cuarta parte que una tarjeta de entradas analógicas.
El coste y uso de I/O puede
reducirse usando un multiplexor. Aquí cuatro señales de entradas analógicas,
separadas cada una de otra por amplificadores de aislamiento, se seleccionan
con conmutadores electrónicos y se convierten en un número digital por un ADC
común. Tales tarjetas comúnmente tratan con cuatro, ocho o dieciséis señales
analógicas.
21)
TIEMPOS DE
CONVERSIÓN
La conversión de las señales
analógicas a digitales no es instantánea (aunque ADCs trabajan con tiempos de
nanosegundos). En los entornos industriales hay bastantes posibilidades que el
ruido eléctrico esté presente en la señal.
Una técnica llamada dual slope
integration enlaza el tiempo de conversión a la frecuencia local (50 0 60 Hz),
consiguiendo un alto grado de rechazo del ruido.
Las tarjetas de entradas analógicas
trabajan tomando muestras “snapshot” de las señales de planta.
22)
SELECCIÓN DE
CANALES Y CONVERSIÓN A UNIDADES DE INGENIERÍA
Las tarjetas de entradas
analógicas nos proporcionan señales de 12 bit en un rango que va de 0 a 4095.
Debe poderse acceder a estas señales vía un programa de PLC y convertirlas a
unidades de ingeniería tales como ºC, psi o l/min.
El autómata debe resolver dos
problemas; cómo acceder a los datos multiplexados vía la tarjeta de la señal, y
cómo usar los datos en el programa. Hay dos formas de acceder a los datos.
· El PLC selecciona qué canal desea leer enviando
una dirección de 3 – o 4 – bit como instrucción de salida a la tarjeta junto
con un comando de conversión. La tarjeta retorna el valor de 12-bit
digitalizado y una señal que puede leerse con un comando de entrada.
· En el método más común un bloque de
localizaciones de almacenamiento en el PLC se asocia directamente con la
tarjeta de entrada analógica. La tarjeta funciona libre escribiendo valores
digitalizados en el almacén desde donde puede ser leído por el resto del
programa.
23)
TARJETAS DE
ENTRADA ANALÓGICAS
El PLC se comunica con la tarjeta
vía instrucciones llamadas “transferencia de bloque” que transfieren datos a (o
desde) un bloque de localizaciones de almacenamiento. Las transferencias de
datos desde el PLC a una tarjeta se llaman escritura de transferencia de datos
(BTW) y se transfieren de una tarjeta
para almacenar la lectura de
transferencia del bloque (BTR). La tarjeta de entrada analógica usa tanto
instrucciones BTW como BTR.
24)
SEÑALES DE
SALIDA ANALÓGICAS
Los PLCs a menudo requieren señales
de salidas analógicas igual que entradas analógicas. Como las entradas
analógicas, estas señales tienen rangos de voltaje estándar de 1 – 5 V o 0 – 10
V o el rango de corriente de 4 – 20 mA.
Una tarjeta de salida típica
tiene cuatro canales de salida, cada una transformando una señal digital de 12
bit en una salida analógica. Los amplificadores de aislamiento se usan en las
salidas para reducir los efectos del ruido y permitir que las señales se
conecten a dispositivos externos alimentados desde diferentes suministros
eléctricos. Esta acción se conoce como conversión digital a analógica, o DAC.
25)
CONTROL EN
BUCLE CERRADO
Muchos procesos industriales
requieren que algunas variables de planta (temperatura, presión o caudal) se
mantengan en un valor fijo o sigan el mismo perfil. Estos esquemas se basan
normalmente en un diagrama de bloque donde el valor actual es retroalimentado
desde la planta y comparado con el valor deseado. Esto se conoce como
retroalimentación o control en bucle cerrado.
Un tipo modificado de estrategia
de control, donde la señal de salida es la suma del error más la integral de
tiempo del error es el denominado control PI, un control proporcional más un
control integral.
Otra modificación incluye un
término derivativo del tiempo, y se conoce como PID, o control proporcional
integral derivativo. El término derivativo hace al sistema más estable y reduce
excesos.
26)
CONTROL EN
BUCLE CERRADO Y PLCs
En un sistema de bucle cerrado
basado en PLCs, la variable de planta, se lee por una tarjeta de entradas
analógicas, y la salida es proporcionada por tarjetas de salida analógicas. El
setpoint, es proporcionado por el operador (vía un terminal gráfico) o por
alguna secuencia de programa. El algoritmo PID es luego proporcionado por el
programa.
Es posible escribir algoritmos
PID con cuatro funciones matemáticas, pero es necesario gran cuidado. El scan
time del programa debe ser conocido por rutinas integrales y derivativas, y
protección contra la saturación del actuador del actuador de salida debe estar
integrado para superar un efecto llamado integral wind-up.
27)
CONTADORES DE
ALTA VELOCIDAD
El scan time limita la tasa de
conteo máxima de un PLC a alrededor de 10 Hz. Sin embargo están disponibles
tarjetas contadoras disponibles para su uso donde se requieren velocidades de
conteo más altas, o el scan time del programa introduce un error aleatorio
inaceptable.
28)
MÓDULOS
INTELIGENTES
La mayoría de los PLCs pueden
ajustarse en un amplio rango de módulos inteligentes. Los módulos inteligentes
pueden incluir sistemas de visión para el reconocimiento de modelos (útil en
control de calidad), sistemas de control de posición para máquinas CNC y
robótica más módulos de sensor para termopares y transductores de temperatura
PT100. Todo minimiza el esfuerzo de programación necesario en el programa
principal. Hay también módulos de procesador que permiten que se escriban
códigos matemáticos complejos en lenguajes de alto nivel tales como Basic o C y
conectados a un programa PLC.
Bibliografía: Programmable Controllers an
engineer´s guide. Parr et al.
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