Que es un PLC.
Según IEC (Comisión Electrotécnica Internacional).
La norma internacional IEC se refiere a los controladores programables (PLC) y sus periféricos asociados, tales como herramientas de programación y depuración, las interfaces hombre-máquina (HMI), etc., que tienen como destinados utilizar el control y mando de máquinas e industrial en procesos. Según NEMA (National Electrical Manufacturers Association).
De acuerdo con la definición de la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) un PLC es: “Un aparato electrónico operado digitalmente, que usa una memoria programable
para el almacenamiento interno de instrucciones para implementar funciones específicas, tales como lógica, secuenciación, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas para controlar, a través de módulos de entrada/salida digitales (ON/OFF) o analógicos (1-5 VDC, 4-20 mA, etc.), varios tipos de máquinas o procesos”.
Tipos de Señales de un PLC Para que un PLC realice todas las acciones de control de un proceso industrial, es necesario que trabaje con diferentes tipos de señales eléctricas, que salvo la de alimentación de energía, todas las demás señales transportan alguna información que es requerida por el proceso de control industrial. Antes de trabajar con señales eléctricas primero debemos saber que son, por lo que a continuación se expresa como queda definida lo que es una señal eléctrica: “Es la representación en magnitudes de valores eléctricos de alguna información producida por un medio medio físico”.
Señales Binarias
El PLC recibe la información proveniente del proceso, ya sea como señales discretas o análogas, a través de las tarjetas de entrada, que luego son transformadas en el CPU y almacenadas como una agrupación binaria (agrupación de unos y ceros), por lo tanto, es necesario disponer de un medio de representación que facilite su manejo y mejore la capacidad de procesamiento. Para ello se emplean con mayor frecuencia tres tipos de representaciones, éstas son: el bit, el byte y la palabra, en algunos casos se utiliza la doble palabra.
BIT: El bit es la unidad elemental de información que sólo puede tomar dos valores: "1" ó
"0"; es decir, un bit es suficiente para representar una señal binaria. BYTE: El byte es una unidad compuesta por una agrupación ordenada de 8 bits, es decir,
ocho dígitos binarios. Los bits se agrupan de derecha a izquierda tomando como número de bit del 0 al 7.En un byte se puede representar el estado de hasta ocho señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería: Número máximo de un byte = 1 1 1 1 1 1 1 1 = 28 - 1 = 255 PALABRA: Para obtener mayor capacidad de procesamiento a veces se agrupan los bytes,
formando lo que se denomina la palabra. La palabra es una unidad mayor compuesta de 16 bits = 2 bytes. Los bits de una palabra se agrupan de derecha a izquierda, tomando como número de bit del 0 al 15. En una palabra se pueden representar hasta 16 señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería: Número máximo de una palabra = 216 - 1 = 65 535
Así como la información proveniente del proceso la podemos representar mediante los bits, los bytes y las palabras, también podemos efectuar operaciones entre ellas, tales como: comparaciones, cálculos, conversiones, movimientos, etc. Estos tipos de operaciones son necesarias utilizarlas, fundamentalmente, cuando se manejan señales análogas en aplicaciones avanzadas.
Del mismo modo, como en las operaciones binarias, el usuario deberá tener presente que no todas estas funciones son posibles de programar, en la mayoría de PLCs dependerá de la habilidad del programador para combinarlas convenientemente y resolver los problemas con las operaciones disponibles.
Señales analógicas.
Las señales analógicas toman la forma de una señal variable continuamente en el tiempo y dentro de un rango predefinido. Ya que la CPU del PLC solo es capaz de funcionar internamente usando señales digitales, al conectar entradas analógicas o salidas analógicas requiere componentes de hardware especiales, como conversores análogo a digital (DAC) o conversores digital a análogo (ADC) o circuitos acondicionadores de señal que me permita trabajar una variable análoga en los rangos establecidos en los protocolos internacionales. Recordemos que un fenómeno de tipo físico tal como la temperatura, la presión, entre muchos otros, es capturado por los transductores que a su vez están incorporados en los sensores que se encargan de convertir estos estímulos físicos en señales de tipo eléctrico. Los sensores digitales son aquellos que frente a un estímulo pueden cambiar de estado ya sea de cero a uno o de uno a cero (hablando en términos de lógica digital) en este caso no existen estados intermedios y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos, cinco voltios (5V) y cero voltios (0V) o en su defecto valores muy próximos. Este tipo de sensor sirve monitorear la variable solo en un punto o set point, si en un proceso se necesita controlar varios puntos, es necesario comprar un sensor para monitorear cada uno de estos estados incrementando muchas veces el costo.
Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continúa en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión y térmicas como la temperatura. Ejemplo de señales analógicas
Un ejemplo de sistema electrónico analógico es el altavoz, que se emplea para amplif icar el sonido de forma que éste sea oído por una gran audiencia. Las ondas de sonido que son analógicas en su origen, son capturadas por un micrófono y convertidas en una pequeña variación analógica de tensión denominada señal de audio. Esta tensión varía de manera continua a medida que cambia el volumen y la frecuencia del sonido y se aplica a la entrada de un amplificador lineal.
La salida del amplificador, que es la tensión de entrada amplificada, se introduce en el altavoz. Éste convierte, de nuevo, la señal de audio amplificada en ondas sonoras con un volumen mucho mayor que el sonido original captado por el micrófono.
Grafica de una señal analógica.
Las señales digitales.
Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente una señal de On/Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los botones e interruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta. Las señales discretas son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde un rango especifico corresponderá al On y otro rango al Off. Un PLC puede utilizar 24V de corriente continua en la E/S donde valores superiores a 22V representan un On, y valores inferiores a 2V representan Off. Inicialmente los PLC solo tenían E/S discretas. Las entradas de intensidad son menos sensibles al ruido eléctrico (como por ejemplo el arranque de un motor eléctrico) que las entradas de tensión. Ejemplo de señales digitales:
Como ejemplo, las necesidades de una instalación que almacena agua en un tanque. El agua llega al tanque desde otro sistema, y como necesidad a nuestro ejemplo, el sistema debe controlar el nivel del agua del tanque. Usando solo señales digitales, el PLC tiene 2 entradas digitales de dos interruptores del tanque (tanque lleno o tanque vacío). El PLC usa la salida digital para abrir o cerrar una válvula que controla el llenado del tanque. Si los dos interruptores están apagados o solo el de “tanque vacío” esta encendido, el PLC
abrirá la válv ula para dejar entrar agua. Si solo el de “tanque lleno” esta encendido, la válvula se cerrara. Si ambos interruptores están encendidos sería una señal de que algo va mal con uno de los dos interruptores, porque el tanque no puede estar lleno y vacío a la vez. El uso de dos interruptores previene situaciones de pánico donde cualquier uso del agua activa la bomba durante un pequeño espacio de tiempo causando que el sistema se desgaste más rápidamente.
Grafica de Señales Digitales
Diferencia entre señales binarias y digitales. La diferencia se basa en que Una señal binaria es discontinua, y sólo puede tomar dos valores o estados: 0 y 1, que pueden ser impulsos eléctricos de baja y alta tensión, interruptores abiertos o cerrados; en cambio La señal digital es un tipo de señal en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango.
José Adán.
Aquino Herrera.
2012-1171
Controles Automáticos II
PLC (Control Lógico Programable) y Sus Tipos de Señales
