Curso:
AUTÓMATA PROGRAMABLE - PLC
Temario:
Tratamiento de señales analógicas
Hardware:
- PLC S7-1200. CPU 1215C DC/DC/DC. Referencia: 6ES7 215-1AG40-0XB0. Versión 4.2
- HMI KTP700 BASIC PN.
Referencia:
6AV2 123-2GB03-0AX0. Versión 15.0.0.0
- HMI KTP700 COMFORT PN. Referencia:
6AV2 124-0GC01-0AX0 Versión 15.0.0.0
- Software:
- TIA Portal v16.0 y v15.1
- PLC SIM v16 y v15.1
- Factory i/o v2.4.3
Entradas de señales analógicas.- Son voltajes o corrientes continuas que provienen de sensores en
procesos de control de temperatura, presión, caudal, nivel, etc. Típicamente son señales cuyo rango
es de 0 a 20 mA, 4 a 20 mA o de 0 a 10 voltios DC. El PLC convierte esa señal analógica de entrada
a un valor digital mediante el convertidor analógico digital A/D incorporado.
Salidas de señales analógicas.- Son señales de corriente o voltaje continuo, pueden ser de rango 0 a
10 voltios o señales de corriente rango de 0 a 20 mA o 4 a 20 mA. El PLC convierte su señal digital
a la salida del microprocesador a un valor analógico mediante el convertidor digital analógico D/A.
incorporado.
Digitalización de números en formatos de Bit, Byte y Palabra:
Es la conversión del valor de medida analógico en una cadena de unos y ceros binarios.
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En general, para convertir un número binario en decimal tomamos cada una de sus cifras y la
multiplicamos por la base que es 2 elevada a la potencia correspondiente según su posición de bit,
luego sumamos los resultados.
Según las operaciones anteriores, con un registro de 16 bits (1 palabra) se pueden representar números
enteros decimales entre – 32767 y 32767. Sin embargo, para representar señales analógicas se toman
27648 o 32000 para considerar excesos de señal y presencia de ruidos en las señales analógicas que
podrían provocar desbordamiento de medida y truncamiento del programa.
Entonces en un rango de 0 a 10 voltios de entrada analógica, el PLC es capaz de realizar cambios de:
10 / 32000 = 0,0003125 V = 0,313 mV o también 10 / 27648 = 0,00036168 V = 0,362 mV
Para el caso del PLC S7-1200 CPU 1215C, se considera:
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-
Los bytes se pueden direccionar correlativamente de uno en uno.
Las palabras se pueden direccionar de dos en dos y pueden representar a números enteros.
Las dobles palabras se pueden direccionar de 4 en cuatro y pueden representar a números
reales.
Direccionamiento de las entradas analógicas (AI)
La CPU S7-1200 convierte valores reales analógicos (temperatura, presión, nivel, caudal, etc.) a
valores digitales en formato de palabra (16 bits). Puesto que las entradas analógicas son palabras que
comienzan siempre en bytes pares (0, 2, 4, etc.) es preciso utilizar direcciones con bytes pares
(%IW64, %IW66, etc.)
Direccionamiento de las salidas analógicas (AQ)
La CPU S7-1200 convierte valores digitales en formato de palabra (16 bits) a valores reales
analógicos (corriente o voltaje) proporcionales al valor digital. Puesto que las salidas analógicas son
palabras que comienzan siempre en bytes pares (0, 2, 4, etc.), es preciso utilizar direcciones con bytes
pares (%QW80, %QW82, etc.)
Formato de números reales
Los números reales se representan como números de 32 bits, es decir, a los números reales se accede
en formato de doble palabra (%MD0, %MD4, etc.) con una precisión de hasta 6 posiciones decimales.
Instrucción Normalizar: NORM_X
Normaliza el valor de la variable de entrada VALUE que está dentro del rango de valores especificado
por los parámetros MIN y MAX. La normalización consiste en calcular el resultado y depositarlo
como número real entre 0.0 y 1.0 en la salida OUT.
Instrucción escalar: SCALE_X
Escala el valor de la entrada VALUE como número real al rango de valores definido por los
parámetros MIN y MAX. El resultado de la escala es un número que se deposita en la salida OUT.
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Ejemplo: Se desea tratar la señal analógica proveniente de un tanque de agua con sensor ultrasónico
de nivel, se registra así, para 15 cm de nivel de agua corresponde 1,2 voltios y para 50 cm
de nivel de agua corresponde 8.9 voltios en la entrada analógica del PLC S7-1200.
Considere entonces una electrobomba que funcione para mantener el nivel de agua entre
los niveles indicados.
Sensores, actuadores y direccionamiento:
Conexionado del PLC

Sensor ultrasónico
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Como transformar señal analógica de 4mA a 20mA en señal analógica de 0v a 10v
En algunas ocasiones tenemos una señal del transductor en intensidad y queremos pasarlo a valores
analógicos de tensión.
Calcular valor de resistencia con la ley de ohm
Para poder pasar el valor variable de intensidad 4 a 20 mA a tensión tenemos que colocar en la
salida del transductor una resistencia y la otra patilla de la resistencia cerrando el circuito a 0v.
Ahora tenemos que calcular el valor de la resistencia a partir de la ley de ohm para obtener 10v
cuando por la resistencia circulen 20mA:
Resistencia(R)= 10v/20mA= 500Ω
½ watio, color verde, negro, marrón y dorado.
La caída de tensión en la resistencia será la señal de tensión que queremos obtener como señal
analógica para trabajar.
La escala de tensión no irá de 0 a 10v exactamente al tener como valor mínimo de intensidad 4mA,
la señal en tensión será de:
Voltaje(V) = Intensidad(I) * Resistencia(R) = 4mA * 500Ω = 2V.
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De esta manera con esta resistencia de 500 Ohm, tendremos un rango de salida de 2v a 10v.
Para un resistor de 460 Ohm (amarillo, azul, marrón y dorado) y una salida de 0 a 20 mA se tendría
V = I x R = 0.020 x 460 = 9,2 V
Entonces la variación de salida sería de 0 a 9.2 V.
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