Lo básico sobre programación de autómatas programables (PLC) (4ª PARTE)

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Relés

Aunque los relés raramente se usan raramente para control lógico, son todavía esenciales para conmutar grandes cargas. Algunos términos importantes relacionados con los relés son los siguientes:

• Contactor – Relés especiales para conmutar cargas de grandes corrientes.
• Arrancador de motor – Básicamente un contactor en serie con un relé que corta cuando la corriente es demasiado grande.
• Supresión del arco – Cuando cualquier relé se abre o cierra salta un arco. Esto puede ser un problema mayor con grandes relés. En relés conmutando AC este problema puede ser superado abriendo el relé cuando el voltaje va a cero (mientras se cruzan entre negativo y positivo). Cuando se conmutan cargas DC este problema puede ser minimizado inyectando gas presurizado durante la operación para suprimir la formación del arco.
• Bobinas AC – Si una bobina de relé normal es impulsada por potencia AC los contactos vibrarían abriéndose y cerrándose a la frecuencia de la energía AC. Este problema se supera añadiendo un polo sombreado en el relé.

La consideración más importante cuando se seleccionan relés, o salidas de relés en un PLC, son el voltaje y corriente nominal. Si se excede el voltaje nominal, los contactos se desgastarán prematuramente, o si el voltaje es demasiado alto es posible se produzca un incendio. La corriente nominal es la máxima corriente que se usará. Cuando ésta se exceda el dispositivo llegará a calentarse y fallará pronto. Los valores nominales vienen típicamente dados tanto por AC como DC, aunque las capacidades DC son inferiores a las AC. Si las cargas actuales usadas están debajo de los valores nominales los relés trabajarían bien indefinidamente. Si los valores son excedidos aún en una pequeña cantidad la vida del relé se acortará. Si se exceden los valores los valores significativamente se producirá un fallo y daño permanente.

• Voltaje nominal – Voltaje de operación sugerido para la bobina. Los niveles inferiores pueden resultar en un fallo en la operación, voltajes superiores acortan la vida.
• Corriente nominal – Máxima corriente antes de que ocurran daños por contacto (soldadura o fusión).

Sensores lógicos

Los sensores permiten a los PLC detectar el estado de un proceso. Los sensores lógicos sólo pueden detectar un estado que es verdadero o falso. Algunos ejemplos de fenómenos físicos que son típicamente detectados como se lista a continuación:

• Proximidad inductiva - ¿es un objeto metálico próximo?
• Proximidad capacitiva - ¿Es un objeto dieléctrico próximo?
• Presencia óptica - ¿está un objeto interrumpiendo un haz de luz o reflejando luz?
• Contacto mecánico - ¿Está un objeto tocando un conmutador?

Cableado del sensor

Cuando un sensor detecta un cambio lógico debe señalar ese cambio al PLC. Esto se hace típicamente conmutando un voltaje o corriente on en off. En algunos casos la salida del sensor se usa para conmutar la carga directamente, eliminando completamente el PLC.

• Sinking/Sourcing: Interrumpen corriente on u off.
• Interruptores planos – Interrupen el voltaje.
• Relés de estado sólido – Estos interrumpen salidas AC.
• TTL (Transistor Transistor Logic) – Usa 0 V y 5 V para indicar niveles lógicos.

Interruptores

El ejemplo más simple de salidas de sensores son interruptores y relés. Un ejemplo simple es el que mostramos en la figura con la que abrimos este artículo.

En la figura mostramos un interruptor de contacto NO conectado a la entrada 01. También se muestra un sensor con un relé. El sensor debe ser alimentado separadamente, por lo tanto los terminales V+ y V- se conectan a la fuente de alimentación.  La salida del sensor se activará cuando se detecte un fenómeno. Esto significa que el interruptor interno (probablemente un relé) que se cerrará permitiendo que el voltaje fluya y el voltaje positivo se aplique a la entrada 06.

Lógica transistor transistor (TTL)

La lógica transistor transistor (TTL) se basa en dos niveles de voltaje, 0V para falso y 5 V para verdadero. Los voltajes pueden actualmente ser ligeramente más grandes que 0 V, o ligeramente menores que 5 V y todavía pueden detectarse correctamente. Este método es muy susceptible al ruido eléctrico en el suelo de la factoría, y sólo se usará cuando sea necesario. Las salidas TTL son comunes en dispositivos electrónicos y computadores, y serán necesarios a veces. Cuando se conectan a otros circuitos simples de dispositivos pueden usarse para mejorar la señal.

Sinking/sourcing

Los sensores sinking permiten a la corriente fluir desde el sensor al común de voltaje, mientras que los sensores de sourcing permiten a la corriente fluir al sensor desde una fuente positiva. Para los dos métodos el énfasis está en el flujo de corriente, no en el voltaje. Usando el flujo de corriente, en vez del voltaje, se reducen muchos problemas de ruido eléctrico.

Cuando discutimos sourcing o sinking no estamos refiriendo a la salida del sensor que está actuando como un interruptor. En realidad la salida del sensor es normalmente un transistor, que actuará como un interruptor (con alguna pérdida de voltaje). Un transistor PNP se usa para la salida del sourcing, y un transistor NPN se usa para entrada de sinking. Cuando discutimos estos sensores a menudo el término sourcing se intercambia con PNP, y sinking con NPN.

La mayoría de los sensores NPN/PNP son capaces de manejar corrientes de hasta unos pocos amperios, y pueden usarse para conmutar cargas directamente.

Relés de estado sólido

Los relés de estado sólido interrumpen corrientes AC. Son relativamente baratos y están disponibles para grandes cargas. Algunos sensores y dispositivos están disponibles con estos como salida.

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