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Seleccionando PLC´s parte 1

ALLUNITRONICS

Cuando se presenta un proyecto para automatizar un proceso, es de gran importancia hacer la selección adecuada de cada componente del sistema y uno de los mas complejos a seleccionar es el PLC u OPLC que usaremos para este fin.

La complejidad reside en que son varios los aspectos a considerar para cada caso y no admiten criterios dispersos, a continuación trataremos de sintetizarlos para Uds.

  1. Tamaño del OPLC o PLC -> Entradas y Salidas (I/O):

Lo primero a tomar cuenta es la cantidad de entradas y de salidas de las que se compone el PLC (controlador lógico programable), sus input/output las abreviamos en I/O y representan “la talla” del PLC, y si no se elige de forma adecuada jamas nos servirá.

El I/O de un PLC y OPLC puede clasificarse asi:

  • Módulos de variables discontinuas de proceso.

Estos módulos se utilizan cuando nuestro proyecto maneja variables a ser controladas de la manera clásica en la cual funciona la lógica de relé, con solo dos (2) posibles estados: abierto o cerrado, activo o inactivo (o desactivado), etc.  Estos módulos pueden venir en varios tipos que describimos a continuación:

Entradas Discretas: Son las que provienen de sensores, pulsadores y selectores del tablero y que solo pueden tener dos posibles estados (ON-OFF, abierto-cerrado, 0-1) y son independientes entre si.  Pueden ser en AC o DC, y tendrán un nivel nominal de tensión, en la cual se activan (12 VDC, 24 VDC, 110 VAC, etc.).  Este tipo de entradas se agrupan por palabras de 16 bits, y muchas veces encontraremos módulos de 8, 16 ó 32 entradas.

Entradas Digitales:  Pueden ser confundidas con las primeras, por ser también de tipo ON-OFF, pero en este caso, trabajan en grupos dependientes entre si para desarrollar una función específica: Código BCD, Entradas de Encoders Absolutos (Código Gray), Lectores de Código de Barra (EAN13), etc.  Estas entradas pueden ser NPN o PNP y siempre son en DC.

Entradas de Alta Velocidad:  Las entradas discretas convencionales pueden detectar el cambio de estado ON-OFF a razón de aprox. 50 a 60 veces por segundo, sin embargo hay aplicaciones, como la detección de velocidad o de posición, por medio del uso de Encoders Incrementales, que usan 1, 2 y hasta 3 entradas discretas, que se pueden configurar para trabajar a frecuencias desde 1 KHz hasta 500 KHz, que servirán para cubrir con exactitud los mas altos requerimientos de medición.

Aportamos la siguiente imagen para dar una idea física de cómo pueden venir estos módulos de expansión que añaden prestancias a la arquitectura básica de un OPLC.

Expansion Modules Installation Guide

En la imagen anterior vemos los terminales numerados 8 y 3 donde se conectarían las señales de entradas y salidas respectivamente, que corresponden a este módulo.  Los conectores numerados como 1 y 7 son parte del bus de comunicaciones que estableceremos entre el CPU (cerebro) y los demás módulos de I/O.

El número 6 en la imagen anterior corresponde a un juego de leds que nos indican el estatus o estado en 0 ó en 1 del I/O.  El numero 2 indica estado del módulo completo.

  • Salidas discretas:

Al igual que las entradas, solo pueden tener dos estados posibles ON-OFF, se utilizan al activar y desactivar dispositivos de este mismo tipo, o indicadores del tablero como por ejemplo las luces piloto.  Estas salidas pueden a su vez ser de tres (3) tipos posibles:

Salidas de Estado Sólido: se usan para hacer conmutaciones frecuentes (alrededor de 1 vez cada segundo), manejan una corriente muy baja con salida de aproximadamente muy bajas 0.5 Amperios y menos, siempre son en DC, necesitan generalmente un dispositivo a la salida para manejar potencia, como por ejemplo un rele, un SSR o un contactor con bobina en DC, pueden ser NPN o PNP.

Salidas a Relé:  También conocidas como salidas de Contacto Seco, que abren y cierran el paso de corriente entre dos puntos de la bornera y permiten controlar dispositivos en tensiones en AC y DC, con corrientes que van desde 1A  hasta 10 Amperios.  Estas salidas también se agrupan en 16 bits, por lo que podemos encontrar los módulos de 8, 16 y hasta 32 salidas.  Los contactos pueden ser individuales o pueden agrupar varias salidas de contactos con un solo común.

Salidas digitales de alta velocidad:  Al igual de las entradas, éstas pueden conmutar a altas frecuencias que van desde 1 KHz hasta 200 KHz, se usan para manejar motores de paso o control PWM.

  • Módulos de variables continuas de proceso:

Estos módulos se utilizan cuando nuestro proyecto exige la medición y control de variables que requieren mucho más que un simple control ON/OFF. Como por ejemplo cuando necesitamos conocer el valor de la presión, o la temperatura, el pH, conductividad, velocidad o caudal, como un valor real de ese proceso y no como unos límites de esas variables a medir o controlar. Estas señales vienen en valores analógicos de corrientes, voltajes, resistencias y frecuencias que clasificamos a continuación:

Entradas Analógicas:  Corresponden a señales relacionadas con mediciones de variables continuas de proceso, tales como presiones, caudales, niveles, volúmenes, etc. que vendrán en forma de rangos de corriente (4-20 mA DC) o voltajes (0-10 VDC).  Estas señales pueden provenir de Transmisores y Transductores.  Generalmente vienen en módulos configurables de (2) dos o mas entradas.

Entradas de Termopar:  Son señales especificas en milivoltios (mV), de sensores de temperatura de este tipo, que vendrán clasificados en letras: J, K, S, T, B, N, etc., tal como se diferencian los rangos de las sondas termopar mas empleadas.  En la actualidad los módulos de este tipo vienen con un microprocesador independiente que permite configurar las diversas entradas según el tipo de termopar, desde 2 hasta 8 entradas, y además hacen la compensación de Junta Fria que requieren para tener un valor real e independiente de la temperatura a la cual se encuentre el sistema.

Entradas de Termoresistencia:  También son señales de temperatura, que se indicarán en ohmnios (Ω), con conexiones para 2, 3 y hasta 4 hilos por sensor.  El estandar mas popular es Pt-100, no obstante existen algunos pocos módulos que pueden configurarse para sensores en Niquel y Cobre. Europa comienza a  reemplazar paulatinamente las mediciones de Pt-100 por Pt-1000, debido a que esta última es mas exacta y puede cablearse con solo 2 hilos, sin perdida de precisión, sin embargo aún son pocos los PLC’s que trae este tipo de entrada por ahora, entrada con la que si puede contar en los OPLC de Unitronics y en varias familias o series fabricadas.

Entradas de Celda de Carga:  Proviene de sensores de fuerza o peso y normalmente debe crearse un puente de Wheastone para hacer la medición, porque es muy poco frecuente conseguir módulos de este tipo en el mercado, sin embargo Unitronics si cuenta con dos módulos especiales para este fin y no requiere puente de Wheastone.

Salidas analógicas: Usadas para manejar valvulas regulatorias o variadores de frecuencia, pueden ser de corriente (4-20 mA DC) o de voltaje (0-10 VDC y de -10/0/+10 VDC).

En la imagen a continuación damos un overview de cómo quedaría estructurada una arquitectura de un OPLC, un adaptador de expansión y hasta 8 módulos de I/O que agigantan el poder de un Unitronics en cualquier combinación.

Expansion Modules Installation Guide

Entendido ésto, la siguiente labor es clasificar las diversas señales que contempla nuestro proyecto y cuantificarlas por tipo, para ello acudimos al catálogo de equipos del fabricante, seleccionando como cubrir estos requerimientos completamente, tanto con equipos como con la suma de sus expansiones.  Las expansiones son módulos adicionales que amplian, como lo indica su nombre, nos expanden las características naturales del PLC, significando un gran ahorro al no rebasar el precio ni espacio de adquirir un PLC mayor.

Generalmente ocurrirá que tendremos algún excedente de entradas y salidas de algunos tipos y es positivo que ocurra, debido a que nuestro proyecto no necesariamente tendrá señales en múltiplos de 8, como lo tienen los módulos de algunos fabricantes y podrían ser necesarias para alguna contingencia técnica o al acoplar el proyecto a la máxima satisfacción del cliente.

Seguidamente hay otros puntos mas al dimensionar su PLC y OPLC, que entregaremos la próxima semana al continuar este artículo con los tipos de PLC y HMI para cada proyecto y mientras tanto, para ejercitar los criterios anteriores le dejamos el enlace a nuestro catálogo general 2014, refiriendo las páginas 20 y 21 que contiene una tabla de clasificación de entradas y salidas y sus especificaciones técnicas.

Descargar (PDF, 3.1MB)

Unitronics es representada por INTRAVE  através de una red de integradores multidisciplinarios con atención comercial, educativa y tecnológica, desarrollando soluciones para Venezuela, Panamá, República Dominicana, las Antillas, Suriname, Trinidad & Tobago, Guyana y algunos otros países de la región latina de centroamerica y Caribe.

Continuaremos el punto 2 de este artículo en una 2da entrega, que puede ver aquí.

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