Programación de módulos analógicos

En la ingeniería de procesos, la señal 4…20 mA es transmitida en una forma puramente analógica. Una corriente proporcional al valor medido fluye entre el transmisor y el instrumento indicador o la tarjeta de entrada de un PLC.

Si la corriente cambia, el cambio es inmediatamente registrado por todos los dispositivos presentes en el circuito.

Tarjetas de entrada analógica ¿Y cómo trabajan las tarjetas de entrada analógica?

Las tarjetas de entrada analógica digitalizan las señales analógicas del proceso para que puedan ser procesadas por el CPU. El valor medido ya digitalizado se almacena en una memoria contenida en la tarjeta. De allí se transfiere a la CPU, donde prosigue su procesamiento.

Conexión de emisores a las tarjetas de entrada analógicaConexión de sensores emisores de corriente o tensión

En el caso de sensores con separación galvánica puede ocurrir que el circuito de medida adopte un potencial respecto a tierra superior a la diferencia de potencial admisible UCM (ver valores máximos de las diferentes tarjetas). Para evitarlo es preciso unir el potencial negativo del sensor con el potencial de referencia de la tarjeta (barra M).

Conexión de una caja de compensación al medir con termopares Cuando las fluctuaciones de la temperatura ambiente en el punto de referencia (unión fría) (por ejemplo en la caja de bornes) afectan al resultado y no se desea utilizar un termostato, entonces es posible neutralizar el efecto de la temperatura en el punto de comparación usando una caja de compensación. La caja de compensación deberá estar en contacto térmico con los bornes de conexión. La caja de compensación deberá estar conectada con separación galvánica. La fuente de alimentación de la caja de compensación deberá tener un devanado de pantalla puesto a tierra para evitar la transmisión de perturbaciones en la red. Para cada tarjeta de entrada analógica se precisa una caja de compensación separada con fuente de alimentación especial asociada.

Conexión de termorresistencias (Margen Pt 100 Estándar) Las termorresistencias (máx. 8 x Pt 100) conectadas en serie son alimentadas por un generador de corriente constante con una intensidad de 2,5 mA (Ic+/Ic-). La tensión en el Pt 100 se toma a través de las entradas de medida M+ y M-. En este modo de operación se resuelve el margen de medida Pt 100 estándar íntegro (entre -200 °C a -850 °C). En la tapa de la tarjeta figura impreso el siguiente texto: ”resistance thermometer uncompensated full range”. A las

entradas M+/M- del módulo no ocupadas con termorresistencias pueden conectarse también otros emisores de tensión (margen 500 mV).

Conexión de transmisores

Sabemos que para señales de corriente existen dos tipos de transmisores: Pasivos (2 hilos) y Activos (4 hilos).Representación de valores medidos

Dependiendo del tipo de tarjeta de entrada analógica utilizada y del tipo de sensor conectado, existen diferentes representaciones del valor medido, el cual es digitalizado para poder leído y procesada posteriormente por la CPU. Representación digital del valor medido como complemento a dos (Margen nominal de entrada _ 50 mV)

¿Y cómo se representa como valor y signo?Representación digital del valor medido como valor y signo (Margen nominal de entrada _ 50 mV)

¡Veamos la representación de los RTD´s! Representación de valores medidos con termoresistencias margen Pt 100 estándar) Al medir con termoresistencias Pt 100, la resolución es de aprox. 0,25 °C 1 Ohm = 10 unidades.

El margen nominal dado para las termorresistencias Pt 100, resulta en una temperatura máxima de 266 °C. Representación de valores medidos en márgenes de corriente de 4 a 20 mA El margen de medida de 4 a 20 mA se resuelve en 2048 unidades comprendidas en el intervalo entre 512 a 2560. Si se desea representar el margen de 0 a 2048 unidades, entonces es preciso restar por software 512 unidades. Puntos a considerar: No es posible señalizar rotura de hilo. Consultando el estado de los bits 29 y 211 es posible reconocer si se está en el margen de rebase Rotura de hilo puede reconocerse vía corrientes < 3 mA.

Tarjetas de salida analógica Las tarjetas de salida analógica se encargan de transformar en tensiones o corrientes los valores digitales procesados en la CPU. Existen diversas tarjetas con separación galvánica que cubren determinados márgenes de tensiones e intensidades.

Conexión de cargas a las tarjetas de salida analógica Al conectar cargas, la tensión en ellas se mide mediante líneas sensoras de alta resistencias (S+/S-). La tensión de salida se reajusta automáticamente para que las caídas de tensión en las líneas no falseen la tensión de carga.

Conexión de cargas a salidas de corriente y tensión La forma de conectar cargas a salidas de corriente y tensión en las tarjetas de salida analógica, se muestra en la figura siguiente:

Representación de valores medidos Representación digital de valores medidos de tensiones o corrientes de salida La CPU suministra en dos bytes el valor para un canal de salida (complemento a dos). Los diferentes bits tienen el siguiente significado:

X Bit sin significado Figura N° 7: Representación digital de un valor de salida analógico. En el complemento a dos, el bit 211 indica el signo (“0” valor positivo; “1” valor negativo)

Veamos la tabla siguiente donde se muestran las tensiones o intensidades de salida de la diferente tarjeta de salida analógica.

Programacion de modulos analógicos (Módulos Funcionales Fb 250 Y Fb 251) Estos módulos funcionales ejecutan conversiones entre el margen nominal de una tarjeta analógica y un margen normalizado, que el usuario puede especificar. El margen nominal es el valor estandarizado, es decir si hablamos de corriente: 0 ... 20mA ó 4 ... 20mA; voltaje: 0 ... +10V ó –10 ... +10V; termopar: 0 ... +50mV ó –50 ... +50mV; termoresistencias: 0 ... 266°C.

El margen normalizado es el valor escalado y dado por usuario. 3.3.1. Leer y normalizar un valor analógico – FB250 - Este módulo funcional lee un valor analógico en una tarjeta de entrada analógica; a su salida suministra un valor XA situado dentro del margen especificado (normalizado) por el usuario. Con los parámetros “Límite superior (OGR)” y “Límite inferior (UGR)” el usuario delimita su margen deseado. El tipo de la representación de los valores analógicos de la tarjeta (tipo de canal) debe especificarse en el parámetro KNKT. Si el valor analógico sobrepasa el margen nominal, se activa el parámetro BU.

Esquema de normalización: El módulo funcional FB 250 convierte linealmente el valor leído a un margen normalizado situado dentro de los límites superior e inferior (OGR y UGR); esto se realiza siguiendo la fórmula siguiente: Para canal tipo 3 (valor absoluto 4 a 20 mA):

El bloque de función FB 250 permite leer un valor analógico utilizando un muestreo (exploración) selectivo. Si el parámetro EINZ se ajusta a “1”, esto provoca el que la tarjeta de entrada analógica digitaliza inmediatamente el valor analógico del canal seleccionado. Durante la conversión (aprox. 60 ms) no se debe arrancar ningún otro muestreo selectivo que acceda a dicha tarjeta. Por ello el FB activo mantiene a “1” el TBIT hasta que se haya leído el valor convertido. El TBIT vuelve a ponerse a “0” una vez finalizada la exploración selectiva.

Sacar un valor analógico – FB251 - Este módulo funcional permite sacar valores analógicos en tarjetas de salida analógica. En el parámetro KNKT debe indicarse el tipo de la representación del valor analógico utilizado en la tarjeta (tipo de canal). Los valores comprendidos entre los parámetros “Límite inferior (UGR)” y “Límite superior (OGR)” se convierten al margen nominal de la tarjeta en cuestión. Para ello se utiliza la fórmula: Para tipo de canal 0 (representación unipolar):

Donde: XE valor digital indicado en el módulo funcional xa valor escrito en la tarjeta