Variables Analogas

VARIABLES ANÁLOGAS EN PROGRAMADORES

El direccionamiento de los canales o entradas análogas en los módulos del Allen Bradleys para

Programador SLC 503 ,es el siguiente

1746 -NI4 , y 1746 - NO4I

Se poseen 4 canales de direccionamiento en formato tipo palabras por lo tanto existen desde el 0

hasta el 3

Ejemplo: Si deseamos direccionar el canal de entrada análoga 2 en el slot 3 debemos escribir

I:3.2

Para Modulo N04I el criterio es el mismo como es modulo 4 O:4.0 que es la palabra análoga

de salida 0

msb lsb

I:e.0 15 14 CH0 IN 3 2 1 0

I:e.1 CH1

I:e.2 CH2

I:e.3 CH3

O:e.0 CH0 OUT X X

O:e.1 CH1 0UT X X

O:e.2

O:e.3

NUMERO DE SLOT ES e X ES BIT NO USADO

La señales de tensión y corriente se convierten en señales de 16 bits con dos bits para

complementos binarios

La tabla identifica la relación de rangos para tensiones y corrientes en las entradas de los

canales análogos

Rango de Tensión y

Corriente

Representación

decimal

Bits significativos Resolución

-10vcc a +10vcc

1LSB

-32768 a +32767 16 bits

0 a 10vcc 1LSB 0 a 32767 15 bits

0 a 5vcc 0 a 16384 14 bits

1 a 5vcc 3277 a 16384 13.67 bits

305.176μv

-20 a +20ma -16384 a +16384 15 bits

0 a 20ma 0 a 16384 14 bits

4 a 20ma 3277 a 16384 13,67 bits

1,22070μv

Para determinar la tensión o corriente de acuerdo a un valor de entrada se aplica:

v xvalor.entrada voltaje.entrada

32767

10 =

16201 4.8922

32767

10v x − = − si valor de entrada es –16201

ma x4096 5ma

16384

20 = si valor de entrada es 4096

Salida Análoga NIO4I

Rango de Tensión y

Corriente

Representación

decimal

Bits significativos Resolución

0 a -21ma

1LSB

0 a +32767 13 bits

0 a 20ma 0 a 31208 12.92 bits

4 a +20ma 6242 a +31208 15 bits

2,56348μA

Las siguientes expresiones determinan las tensiones y corrientes de salida, para un valor decimal

4 6242

21

32768 x ma =

ma

1 3277

10

32768 x vcc =

vcc

LSB

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

X X

X Bit no empleados

ALLEN BRADLEY

EJEMPLO :

INSTRUCCION PARA ESCALAMIENTO

Supongamos se desea configurar el Programador con CPU en slot O y un modulo discreto de

entradas en slot 1 además de un modulo de salidas análoga en slot 4 se puede programar lo

siguiente

Significa que si I:1/0 es verdadero la cantidad 32767 se moverá hacia el

destino que es la salida análoga 0 en slot 4

Aquí aparecen valores que tienen que ver con rango a medir en la

variable de entrada o salida

La instrucción “escalamiento” esta relacionada con la

adaptación de los valores de tensión o de corriente que están

normalizados en diversos estándares para medir un determinado

fenómeno físico.

Los sensores o Transductores en la mayoría de los casos vienen

linealizados por el fabricante, para una aplicación en particular

por lo tanto se trabaja con líneas rectas

Lo mismo rige para los actuadores que en su mayoría responden a

los estándares ya mencionados

Para aclarar el punto anterior se puede mencionar como ejemplo :

Se desea medir: Un rango de temperatura entre 0ºC y 200ºC

Un nivel de un liquido entre 2 y 16 mts

La velocidad de un motor entre 500 y 3000 RPM

La pregunta es

¿Cómo adaptamos estos rangos de fenómenos físicos diferentes a 4

y 20 ma que es un estándar de corriente para entradas y salidas

en programadores?

¿Cómo adaptamos a 0 y 10v que es otro estándar?

La respuesta esta en el concepto de escalamiento

Cada entrada y salida analógica cuenta con un determinado número

de bits que da la resolución y depende del fabricante y del

modelo a emplear

El modelo 503 de Allen Bradley tiene la siguiente características

en su módulo de entrada análoga 1746-NI4 según su numero de bit

en la palabra

CORRIENTE [mA] TENSIÓN [V] Nº DE CUENTA

0 0 0

4 1 3277

20 5 16384

Tabla 1

El slot de entradas análogas NI4, que está direccionado en el

rack como I:3.0 transforma los valores de tensión a valores

fluctuantes entre 0 y 16384, que son llamados números de cuenta.

La comparación entre corriente, tensión y estos números se indica

en la tabla 1. El valor esta relacionado con el numero de bits

LA INSTRUCCIÓN MATEMÁTICA SCL:

Escalamiento

La instrucción SCL permite la lectura de las señales de entrada y

salida análoga en los módulos 1746 NI4 (I:3.x) y 1746 NO4I

(O:4.x).

La función SCL se muestra en la figura 1.

Fig. 1

Source es un direccionamiento de memoria.o entradas

Rate es un valor positivo o negativo que será

dividido por 10000. Puede ser una constante

de programa o un direccionamiento.

Offset puede ser una constante del programa o un

direccionamiento.

Dest direccionamiento de salida.

CÁLCULOS PARA EL ESCALAMIENTO DE LAS SEÑALES ANÁLOGAS.

En el programa de RS LOGIX se utilizaran 2 entradas análogas, a modo de ejemplo:

Una de ellas para la medida de temperatura y la otra para la medida de corriente.

Ambas señales deben entrar al PLC como tensión entre 1 a 5 [V], pero como la mayoría de los

transductores que se encuentran en el mercado trabajan con corriente entre 4 a 20 [mA], se utilizó una

resistencia de 250 Ω para dicha conversión. Ver circuito 1

Circuito 1

NOTA: El controlador ALLEN-BRADLEY cuenta con una fuente de 24

VCC.

Recordemos que

CORRIENTE [mA] TENSIÓN [V] Nº DE CUENTA

0 0 0

4 1 3277

20 5 16384

TABLA 1

Los siguientes datos usados en el módulo de entradas análogas NI4 muestran el direccionamiento

de entrada, rango de chequeo y escalamiento de las entradas análogas a las unidades de

ingeniería.

La gráfica siguiente es una función matemática del tipo y = mx + b

24vcc

Fuente

+ Análoga

-

4 - 20 mA

1-5 VCC

PLC

250

Ω

Valor escalado significara adecuar la variable a medir a su

lectura máxima y mínima en el proceso con la salida o entrada

análoga y su numero de bits respectivos

y = mx + b

En este grafico se considera la variable análoga de 4 a 20 ma

Gráfico 1

Donde:

y = Salida escalada

m = Pendiente (Rate)

x = Valor análogo de entrada

b = Offset

Los valores de Rate(pendiente) y Offset son utilizados en

la función SCL y son calculados de la siguiente manera:

Pendiente

Estos valores se aplican a la instrucción matemática SCL.

Cuando esta instrucción es verdadera, el valor que está en el

direccionamiento de la fuente (Source) es multiplicado por el valor de

Rate/10000. El resultado redondeado es sumado con el valor de Offset y

colocado en el destino.

OFFSET = EscaladoMin − (InputMin ∗ Rate)

InputMax InputMin

RATE EscaladoMax EscaladoMin

−

= −

Valores escalados

Max

Min

3277 16384 Nº de cuenta

A continuación se detalla dicha instrucción.

Elección de un Escalamiento Para la Entrada de Temperatura.

A continuación se detalla una pauta de escalamiento de la entrada

análoga de temperatura con usada en el ejemplo:

a) Primero se deben dar los rangos máximo y mínimo de temperatura.

b) Los rangos escogidos fueron 0º a 200ºC para que la temperatura

trabaje en el punto medio de la recta asumiendo que se emplea una

sonda tipo Pt.

c) En le programa estos valores fueron escalados de 0 a 20000 para

dividirlos por 100 en el software de monitoreo y así obtener los

decimales, ya que el programa de RS Logic no soporta decimales.

En otras palabras se multiplica y se divide por 100

d) 4 [mA] = 0 (0º C Valor Mínimo Escalado)

e) 20 [mA] = 20000 (200ºC Valor Máximo Escalado)

y = mx + b

Gráfica 2

2 Cálculo Para El Escalamiento De Temperatura.

InputMax InputMin

RATE EscaladoMax EscaladoMin

−

= −

16384 3277

20000 0

−

pendiente = m = RATE = −

Valores escalados

Max

20000

Min

0ºC

16384 Nº de cuenta

Entrada máxima 20ma

3277

Entrada mínima 4ma

Este valor se multiplicó por 10.000 para ser agregado al programa del

PLC

RATE = 15259

b=OFFSET

La ecuación fundamental queda de la siguiente manera:

Ejemplo: Si “x” tomara el valor de 4919. La ecuación queda:

La instrucción SCL quedará de la siguiente manera:

Fig. 2

Nótese que el programador redondea a 2506 con un valor de Y= 2505,9

RATE = 1,5259

OFFSET = EscaladoMin − (InputMin ∗ Rate) OFFSET = 0 −

...