02 mayo 2013

Lo básico sobre programación de autómatas programables (PLC) (3ª PARTE)


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Inputs
En los PLCs más pequeños las entradas se preparan normalmente y se especifican cuando se compran el PLC. Para los PLCs más grandes las entradas se compran como módulos, o tarjetas, con 8 o 16 entradas del mismo tipo en cada tarjeta.
Si las tarjetas de entrada del PLC no suministran potencia (normal), esto significa que se necesita una fuente de alimentación externa para las entradas y los sensores. La figura con la que abrimos este artículo muestra cómo conectar una tarjeta de entrada AC.
En el ejemplo hay dos entradas, una es un pulsador normalmente abierto, y el segundo es un interruptor de temperatura, o relé térmico. Ambos interruptores son impulsados por la salida de la fuente de alimentación de 24 VAC – esto  es como el terminal positivo de una alimentación DC. La potencia viene suministrada por el lado izquierdo de ambos interruptores. Cuando los interruptores están abiertos no hay voltaje en la tarjeta de entrada. Si alguno de los interruptores está cerrado la potencia se suministra a la tarjeta de entrada. En este caso se usan las entradas 1 y 3 – nótese que las entradas comienzan en 0. La tarjeta de entrada compara estos voltajes al común. Si el voltaje de entrada está dentro de un rango de tolerancia dada las entradas estarán conectadas. La lógica de escalera se muestra en la figura anterior para las entradas.

Un segundo concepto importante es el común. Aquí el neutro en el suministro de potencia es el común, o referencia de voltaje. Elegimos como referencia 0 V, y todos los otros voltajes se miden en relación a él. Si tenemos una segunda fuente de alimentación, necesitaríamos conectar el neutro de forma que ambos neutros se conecten al mismo común. A menudo común y tierra se confunden. El común es una referencia, o voltaje de datos que se usa para 0 V, pero la tierra se usa para prevenir choques eléctricos y daños al equipo. La tierra se conecta bajo un edificio a una tubería metálica o malla en la tierra. Esto se conecta al sistema eléctrico de un edificio, a las salidas de potencia, donde se conectan las carcasas del equipo eléctrico.
Un concepto final que tiende a confundir a los principiantes es que cada tarjeta de entrada está aislada. Esto significa que si tenemos conectado un común a sólo una tarjeta, entonces las otras tarjetas no se conectan. Cuando esto ocurre las otras tarjetas no trabajarán apropiadamente. Debemos conectar a un común para cada una de las tarjetas de salida.
Hay muchas concesiones a tener en cuenta cuando decidimos que tipo de tarjetas de entrada usar.
  • Los voltajes DC son usualmente más bajos, y por lo tanto más seguros (es decir, 12 – 24 v).
  • Las entradas DC son muy rápidas, las entradas AC requieren en tiempo mayor. Por ejemplo, una onda de 60 Hz puede requerir hasta 1/60 seg para un reconocimiento razonable.
  • Los voltajes DC pueden conectarse a gran variedad de sistemas eléctricos.
  • Las señales AC son más inmunes al ruido que las DC, así que son más convenientes para grandes distancias, y ambientes (magnéticos) ruidosos.
  • La potencia AC es más fácil y menos cara al suministrar energía a los equipos.
  • Las señales AC son my comunes en muchos dispositivos de automatización existentes.

Módulos de salida
Como los módulos de entrada, los módulos de salida raramente suministran potencia, sino que actúan como interruptores. El suministro de energía externo se conecta a la tarjeta de salida y la tarjeta conmuta la potencia en on y off para cada salida.
Estas tarjetas típicamente tienen entre 8 y 16 salidas del mismo tipo y pueden comprarse con diferentes corrientes nominales. Una elección común cuando se compran tarjetas de salida es entre relés, transistores o triacs. Los relés son los dispositivos de salida más flexibles. Son capaces de conmutar tanto salidas AC como DC, pero son más lentos (es típica la conmutación de 10 ms), son más grandes y cuestan más, y se desgastan después de millones de ciclos. Las salidas de los relés a menudo se llaman contactos secos. Los transistores están limitados a salidas DC, y los triacs están limitados a salidas AC. Las salidas de triac y transistores se llaman salidas conmutadas.
  • Contactos secos – Un relé separado está dedicado a cada salida. Esto permite mezclar voltajes (niveles de voltaje  al máximo y AC o DC), además de salidas aisladas para proteger otras salidas y el PLC. Los tiempos de respuesta son a menudo mayores de 10 ms. Este método es el menos sensible a variaciones y puntas de voltaje.
  • Salidas conmutadas – Un voltaje es suministrado a la tarjeta del PLC, y la tarjeta conmuta a diferentes salidas usando circuitería de estado sólido (transistores, tricas, etc.). Los triacs son bien convenientes para los dispositivos AC que requieren menos de 1 A. Las salidas del transistor usan transistores NPN o PNP típicamente de hasta 1 A. Su tiempo de respuesta está por debajo de 1 ms.

Un asunto principal con las salidas es la mezcla de fuentes de potencia. Es buena práctica aislar todas las fuentes de potencia y mantener sus comunes separados, pero esto no siempre es factible. Algunos módulos de salida, tales como los relés, permiten que cada salida tenga el mismo común. Cada tarjeta de salida requiere que múltiple, o todas, las salidas de cada tarjeta comparten el mismo común. Cada tarjeta de salida se aislará del resto, así que cada común tendrá que estar conectado.

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