Control PLC S7200 de Siemens

Control automático de señales analógicas mediante PLC S7- 200 SIEMENS

Coordinación de Laboratorios Ing. Iskender Palma Lima

Control automático de señales analógicas mediante PLC S7-200

SIEMENS.



Índice.

1. Objetivo General

2. Sistemas de Control

3. Autómatas analógicos y digitales

4. Sensores y Transductores

Transductor de Temperatura

Transductor de Presión

5. Calibrador de Procesos Fluke 744

Modo Fuente

Modo Trasmisor

6. Datos técnicos de los módulos de ampliación analógicos

Configuración del módulo EM231

Calibración de entradas

7. Prácticas de laboratorio

Control de temperatura en bodega de materia prima

Control de temperatura en una habitación domestica utilizando un amplificador

de instrumentación para termopar tipo “K”

Control de nivel en tanque de almacenamiento.

Control de nivel en tanque de almacenamiento usando una salida analógica

para visualización

Control de presión en una tubería de suministro de aire comprimido

8. Anexos.

Escalado de un número real a entero.

9. Bibliografía



1.-Objetivo General.

El propósito del presente trabajo es complementar la formación del TSU en el

tema del control de señales analógicas que comúnmente existen en nuestra vida

diaria y que frecuentemente se hallan en la industria manufacturera, va dirigido

específicamente a las carreras de:

Electrónica y automatización

Mantenimiento industrial

Metálica y autopartes

Procesos de producción

Mismas que son impartidas en la Universidad Tecnológica de Tlaxcala, el

contenido del trabajo guía al alumno en el tema del control de señales analógicas

partiendo de la definición de un sistema de control, tipos de autómatas

programables, definiendo y comparando los sensores y transductores para

detecciones y mediciones de señales analógicas, como temperatura, presión,

nivel, velocidad, etc., haciendo énfasis en el uso, configuración y datos técnicos de

los equipos industriales con los que se cuentan en los laboratorios de la

Universidad Tecnológica de Tlaxcala, los cuales para el tema que nos ocupa son:

Calibrador de Procesos Fluke 744.

Controlador Lógico Programable Siemens S7-200 y módulos de

ampliación Analógicos Siemens EM231, EM232.

Asimismo se plantean 5 prácticas de laboratorio, en donde el objetivo especifico

de estas es que, el alumno simule u obtenga señales de tipo analógico para

diseñar el programa de control del PLC Siemens S7-200 cumpliendo con los

requerimientos de control que el problema defina.



2.- Sistemas de control.

El concepto de control es extraordinariamente amplio, abarca desde un simple

interruptor que controla el encendido de un foco o la llave que regula el paso de

agua en una tubería, hasta la más compleja computadora de proceso o el piloto

automático de un avión.

Podríamos definir al control como la manipulación indirecta de las magnitudes de

un sistema denominado planta a través de otro sistema llamado sistema de

control. El objetivo de un sistema de control es el de gobernar la respuesta de

una planta, sin que el operador intervenga directamente sobre sus elementos de

salida. Dicho operador manipula únicamente las magnitudes denominadas de

consigna y el sistema de control se encarga de gobernar dicha salida a través de

los accionamientos.

El concepto lleva de alguna forma implícito que el sistema de control opera, en

general, con magnitudes de baja potencia llamadas generalmente señales y

gobierna unos accionamientos que son los que realmente modulan la potencia

entregada a la planta.

Basándonos en la definición anterior, el conjunto de sistema de control y

accionamientos se limita a ser un convertidor amplificador de potencia que ejecuta

las órdenes dadas a través de las magnitudes de consigna. Este tipo de sistemas

de control se denomina en lazo abierto, por el hecho que no recibe ningún tipo de

información del comportamiento de la planta. En la figura 1.1 se muestra un

diagrama a bloques de un sistema de control en lazo abierto.

Lo ideal, seria que el sistema de control se encargue de la toma de ciertas

decisiones ante determinados comportamientos de la planta, hablándose entonces

de sistemas automáticos de control. Para ello se requiere la existencia de

dispositivos denominados sensores que detectan el comportamiento de la planta

y de unas interfaces para adaptar las señales de los sensores a las entradas del



sistema de control. Este tipo de sistema se denomina en lazo cerrado, pues tiene

un retorno o realimentación formando un lazo de control. En la figura 1.2 se

muestra el diagrama a bloques de un sistema de control de lazo cerrado.

Así pues, en el caso más general, podremos dividir el sistema de control en los

siguientes bloques:

o Unidad de control

o Accionamientos

o Sensores

o Interfaces

El papel del PLC dentro del sistema de control es el de unidad de control, aunque

suele incluir también totalmente o en parte las interfaces con las señales del

proceso.

Al conjunto de señales de consigna y de realimentación que entran a la unidad de

control se les denomina entradas y al conjunto de señales de control obtenidas se

les denomina salidas.

ENERGÍA

PLANTAACCIONAMIENTOSSISTEMA DE

CONTROL

SEÑALES DE

CONTROLSEÑALES DE

CONSIGNA

Elementos de señal Elementos de potencia

RESPUESTA

Figura 2.1 Diagrama a bloques de un sistema de control en lazo abierto.



ENERGÍA

PLANTAACCIONAMIENTOSSISTEMA DE

CONTROL

RESPUESTA

SENSORESINTERFASES

Elementos de señal Elementos de potencia

SEÑALES DE

RETROALIMENTACIÓN

SEÑALES DE

CONTROL

ENTRADAS

SEÑALES DE

CONSIGNA

Figura 2.2 Diagrama a bloques de un sistema de control en lazo cerrado.

3.- Automatismos analógicos y digitales.

Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso, los sistemas de

control pueden dividirse en los siguientes grupos:

Sistemas analógicos

Sistemas digitales

Sistemas híbridos analógico-digitales

Los sistemas analógicos trabajan con señales de tipo continuo, con un margen

de variación determinado. Dichas señales suelen representar magnitudes físicas

del proceso, tales como presión, temperatura, velocidad, nivel, etc., mediante una

tensión o corriente proporcionales a su valor (0-10V, 4-20mA etc.,).

Los sistemas digitales, en cambio, trabajan con señales, todo o nada, llamadas

también binarias, que solo pueden presentar dos estados o niveles: abierto o

cerrado, conduce o no conduce etc. Estos niveles o estados se suelen representar



por variables lógicas o bits, cuyo valor puede ser solo 1 ó 0, empleando la

notación binaria del álgebra de Boole.

Dentro de los sistemas digitales cabe distinguir dos grupos: los que trabajan con

variables de un solo bit, denominados habitualmente automatismos lógicos y

aquellos que procesan señales de varios bits, para representar, por ejemplo

valores numéricos variables o contenido de temporizadores, contadores, etc. A

estos últimos se les denomina genéricamente automatismos digitales.

Los sistemas de control actuales con un cierto grado de complejidad, y en

particular los PLC´s, son casi siempre híbridos es decir, sistemas que procesan a

la vez señales analógicas y digitales. No obstante, se tiende que la unidad de

control sea totalmente digital y basada en un microprocesador, que aporta la

capacidad de cálculo necesaria para tratar las señales todo o nada en forma de

bits y las señales analógicas numéricamente.

Dado que muchos de los sensores habitualmente empleados suministran señales

de tipo analógico, las interfaces de estas señales deben de realizar una

conversión analógico-numérica, llamada habitualmente conversión analógico-

digital, para que puedan ser tratadas por la unidad de control.

Puede ser necesario también disponer de señales analógicas de salida, para

ciertos indicadores o para control de ciertos servos sistemas externos. En tal caso

el sistema de control debe disponer también de interfaces para la conversión

digital-analógica, capaces de suministrar dichas señales a partir de los valores

numéricos obtenidos por la unidad de control.

4.- Sensores y Transductores.

La cadena de realimentación resulta imprescindible en muchos automatismos

industriales para poder realizar un control en lazo cerrado, con las conocidas

ventajas en cuanto a cancelación de errores y posibilidades de regulación precisa

y rápida. A su vez, dicha cadena de realimentación requiere unos elementos de

captación de las magnitudes de planta, a los que llamamos genéricamente

sensores o transductores y unos circuitos adaptadores llamados circuitos de

interfaz.



Es habitual que los sensores requieran una adaptación de la señal eléctrica

que suministran para que sean compatibles a un determinado sistema de

control. Esta función la realizan los bloques de interfaz, que pueden ser

totalmente independientes del sensor o estar parcialmente incluidos en el.

En el presente trabajo solo nos enfocaremos al estudio de los sensores utilizados

para la para la realización de las modificaciones realizadas en la estancia de

nuestras prácticas, no obstante damos una breve reseña de la clasificación y

características de los sensores en general.

Los términos «sensor» y «transductor» se suelen aceptar como sinónimos,

aunque, si hubiera que hacer alguna distinción, el termino transductor es

quizás más amplio, incluyendo una parte sensible o «captador» propiamente

dicho y algún tipo de circuito de acondicionamiento de la señal detectada. Si

nos centramos en el estudio de los transductores cuya salida es una señal

eléctrica, podemos dar la siguiente definición:

Un transductor es un dispositivo capaz de convertir el valor de una magnitud física

en una señal eléctrica codificada, ya sea en forma analógica o digital.

Los transductores basados en fenómenos eléctricos o magnéticos, suelen tener

una estructura general, la cual se muestra en la figura 4.1 e la cual podemos

distinguir las siguientes partes:

Elemento sensor o captador. Convierte las variaciones de una magnitud

física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética, que

denominaremos habitualmente señal

Bloque de tratamiento de señal. Si existe, suele filtrar, amplificar, linealizar y,

en general, modificar la señal obtenida en el captador, por regla general

utilizando circuitos electrónicos

Etapa de salida. Esta etapa comprende los amplificadores, interruptores,

convertidores de código, transmisores y, en general, todas aquellas

partes que adaptan la señal a las necesidades de la carga exterior

Clasificación según el tipo de señal de salida.

Atendiendo a la forma de codificar la magnitud medida podemos establecer

una clasificación en:



- Analógicos. Aquellos que dan como salida un valor de tensión o corriente

variable en forma continua dentro del campo de medida. Es frecuente para

este tipo de transductores que incluyan una etapa de salida para suministrar

señales normalizadas de 0-10 V, ±10V, o 4-20 mA.

- Digitales. Son aquellos que dan como salida una señal codificada en forma de

pulsos o en forma de una palabra digital codificada en binario, BCD u otro

sistema cualquiera.

- Todo-nada. Indican únicamente cuando la variable detectada rebasa un

cierto umbral o limite. Pueden considerarse como un caso limite de los

sensores digitales en el que se codifican solo dos estados.

Otro criterio de clasificación, relacionado con la señal de salida, es el hecho de

que el captador propiamente dicho requiera o no una alimentación externa para

su funcionamiento. En el primer caso se denominan sensores pasivos y en el

segundo caso activo o directo.

Los sensores pasivos se basan, por lo general, en la modificación de la im-

pedancia eléctrica o magnética de un material bajo determinadas condiciones

físicas o químicas (resistencia, capacidad, inductancia, reluctancia, etc.). Este

tipo de sensores, debidamente alimentados, provoca cambios de tensión o de

corriente en un circuito, los cuales son recogidos por el circuito de interfaz.

Los sensores activos son, en realidad, generadores eléctricos, generalmente de

pequeña señal. Por ello no necesitan alimentación exterior para funcionar,

aunque si suelen necesitarla para amplificar la débil señal del captador.

En cuanto a la naturaleza de la magnitud física a detectar, existe una gran variedad

de sensores en la industria. En la tabla 4.1 se da un resumen de los mas frecuentes

utilizados en los automatismos industriales. Obsérvese que en la columna

encabezada como TRANSDUCTOR aparece a veces el nombre del elemento

captador de dicho transductor, sobre todo en casos de medición indirecta. Así, por

ejemplo, para fuerza y par se utilizan captadores de deformación unidos a piezas

mecánicas elásticas.

En general, los principios físicos en los que suelen estar basados los elementos

sensores son los siguientes:



Cambios de resistividad

Electromagnetismo (inducción electromagnética)

Piezoelectricidad

Efecto fotovoltaico

Termoelectricidad

Fenómeno

físico.

Captación

Tratamiento

de señal

Alimentación

Sensor Filtro Amplificador

Salida

Figura 4.1 Estructura genérica de un transductor.



Tabla 4.1 Transductores de diversas magnitudes físicas.

MAGNITUD DETECTADA TRANSDUCTOR CARACTERÍSTICA

Posición lineal o angular

Potenciómetro Analógico

Encoders Digital

Sincro o resolver Analógico

Pequeños desplazamientos o deformaciones

Transformador diferencial Analógico

Galga extensiométrica Analógico

Velocidad lineal o angular

Dinamo taquimétrica Analógico

Encoders Digital

Detector inductivo u óptico Digital

Aceleración

Acelerómetro Analógico

Sensor de velocidad + calculador

Digital

Fuerza y par Medición indirecta (galgas o trafos diferenciales)

Analógico

Presión

Membrana + detector de desplazamiento

Analógico

Piezoeléctricos Analógico

Caudal

De turbina Analógico

Magnético Analógico

Temperatura

Temperatura

Termopar Analógico

Resistencias Pt100 Analógico

Resistencias NTC Analógico

Resistencias PTC Todo-nada

Bimetálicos Todo-nada

Sensores de presencia o

proximidad

Inductivos Analógico o Todo-nada

Capacitivos Todo-nada

Ópticos Analógico o Todo-nada

Ultrasónicos Analógico

Sensores táctiles Matriz de contactos Todo-nada

Matriz capacitiva piezoeléctrica u óptica

Todo-nada

Piel artificial Analógico

Sistema de visión artificial

Cámaras de video y tratamiento de imagen

Procedimiento digital por puntos o pixeles

Cámaras CCD



4.1 Transductor de Temperatura.

Sonda de temperatura 80BK-A

Termopar tipo K con conector Standard banana

Construido en una sola pieza

Compatible con multímetros con funciones de medida de temperatura

Rango de medida: -40 a 260 ºC

4.2 Transductor de Presión.

Transductor de Presión GS 4002

Especificaciones.

Entrada Rangos de presión

Presión de referencia.

0-500mbar y 0-700bar Medida/Absoluta

Salida Salida Tipo

0-10Vdc 4 hilos /3 Hilos

Eléctricas Fuente de Voltaje Requerimientos de

potencia

13-30V dc 30mA



5.- Calibrador de Procesos Fluke 744.

El calibrador de procesos Fluke 744 es un instrumento de mano alimentado por

baterías que mide y determina valores de parámetros físicos y eléctricos. El

calibrador le permite diagnosticar, calibrar, verificar y documentar su trabajo de

instrumentos de proceso.

Además de estas funciones, el calibrador presenta la característica de modo

transmisor en el que puede configurarse para emular las funciones de un

instrumento de proceso.

4.1 Modo fuente.

El modo de operación (es decir, MEDICION o FUENTE) aparece en pantalla en

una barra de video inverso. Si el calibrador no estuviese en el modo FUENTE,

pulse hasta que aparezca FUENTE en la pantalla. Para poder cambiar

cualquiera de los parámetros de FUENTE, tendrá que estar en dicho modo.

Determinación de la fuente de los parámetros eléctricos.

Para seleccionar una función del modo fuente, proceda de la siguiente manera:

1. Conecte los conductores de la prueba tal como se muestra en la Figura 4.1,

dependiendo de la función de fuente.

2. Pulse para corriente, para voltaje de CC, para

frecuencia o para resistencia.

3. Introduzca el valor de salida deseado, luego pulse . Por

ejemplo, para abastecer 5,0 V de CC, pulse

4. Para cambiar el valor de salida, espere introduzca el valor nuevo y pulse

.

5. Para apagar completamente la función como fuente, pulse .



Figura 4.1 Conexiones para fuentes eléctricas.

5.2 Modo transmisor.

Podrá configurar el calibrador de manera que en una variable (MESURE)

(Medición) controle la salida (SOURCE) (Origen), tal como sucede con un

trasmisor. Esto se denomina “Modo transmisor”. En este modo, el calibrador se

puede utilizar temporalmente para reemplazar un trasmisor defectuoso o uno cuyo

estado sea dudoso.

Para configurar el calibrador de manera de emular un trasmisor, proceda de este

modo:

1. Desconecte los hilos del bus de control de la salida del transmisor (corriente

del bucle o señal de control de VCC).

2. Conecte las derivaciones de prueba de los enchufes SOURCE (Origen)

apropiados del calibrador a los hilos de control en lugar del transmisor.

3. Desconecte la entrada de proceso (por ejemplo termopar) del transmisor.



4. Conecte la entrada de proceso a los enchufes MEASURE (Medición)

apropiados al calibrador o al conector de entrada.

5. Si fuera necesario, presione para el modo MEASURE (medición).

6. Presione la tecla de función apropiada para la entrada de proceso.

7. Presione para el modo SOURCE (Origen).

8. Presione la tecla de la función apropiada para la salida de control, por

ejemplo o . Si el transmisor está conectado a un bucle de

corriente que tiene un suministro eléctrico, seleccione Simulate Transmiter

(Simulador trasmisor) como poción de salida de corriente.

9. Seleccione un valor de origen, por ejemplo 4 mA.

10. Presione para el modo MEASURE/SOURCE (Medición/Origen).

11. Presione More Choices (Más opciones) hasta que aparezca la tecla

programable Transmitter Mode (Modo Transmisor).

12. Presione la tecla programable Trasmiter Mode (Modo Transmisor).

13. Fije los valores de 0% y de 100% para MEASURE y SOURCE en la

pantalla. Podrá seleccionar Linear (lineal) o como función de

transferencia.

14. Presione Done (Terminado).

15. El calibrador ahora está en el modo transmisor. Esta midiendo la entrada

de proceso y emitiendo una salida de control proporcional a dicha entrada.

16. Para cambiar cualquier de los parámetros del modo Trasmisor, presione

Change Setup (Cambiar configuración) y repita el proceso descrito en el

paso 13.

17. Para salir del modo transmisor, presione la tecla programable Abort (Anular).



6.- Datos técnicos de los módulos de ampliación analógicos EM231, EM232

de SIEMENS.

Tabla 6.1 Números de referencia de los módulos de ampliación analógicos.

No. de referencia Modulo de ampliación Entradas del

módulo

Salidas del

módulo

Bloque de terminales

extraíbles

6ES7 231-0HC22-0XA0 EM 231 4 entradas analógicas 4 - No

6ES7 232-0HB22-0XA0 EM 232, 2 salidas analógicas - 2 No

Tabla 6.2 Datos técnicos generales de los módulos de ampliación analógicos.

No. de referencia Nombre y descripción

de la CPU

Dimensiones en

mm (I x a x p)

Peso Disipación Tensión c.c disponible

+ 5 V c.c. +24 V c.c.

6ES7 231-0HC22-0XA0 EM 231 4 entradas

analógicas

71,2 x 80 x 62 183 g 2 W 20 mA 60 mA

6ES7 232-0HB22-0XA0 EM 232, 2 salidas

analógicas

46 x 80 x 62 148 g 2 W 20 mA 70 mA (ambas

salidas a 20 mA)



Tabla 6.3 Datos de las entradas de los módulos de ampliación analógicos.

Datos generales 6ES7 231-0HC22-0XA0

Formato palabra de datos

Bipolar, rango máx.

Unipolar, rango más.

-32000 a +32000

0 a 32000

Impedancia de entrada DC ≥10 MΩ entrada de tensión, 250Ω entrada de intensidad

Atenuación del filtro de entrada -3 dB a 3.1 kHz

Tensión de entrada máxima 30 V c.c.

Intensidad de entrada máxima 32 mA

Resolución

Bipolar

Unipolar

11 bits más 1 bit de signo

12 bits

Aislamiento (campo a circuito lógico) Ninguno

Tipo de entrada Diferencial

Rangos de entradas

Tensión

Intensidad

Seleccionable (rangos disponibles, ver tabaola 5.5)

0 a 20 mA

Resolución de las entradas Ver tabaola 5.5

Tiempo de conversión analógica/digital ‹ 250 µs

Respuesta de salto de la entrada analógica 1.5 ms a 95%

Rechazo en modo común 40 dB, c.c. a 60 Hz

Tensión en modo común Tensión de señal en modo común ( debe ser ≤ ±12 V)

Rango de tensión de alimentación 24 V c.c. 20,4 a 28,8 V c.c. (clase 2, potencia limitada o

alimentación de sensores de la CPU)



Tabla 6.4 Datos de las salidas de los módulos de ampliación analógicos.

Datos generales 6ES7 231-0HC22-0XA0

Aislamiento (campo a circuito lógico) Ninguno

Rango de señales

Salida de tensión

Salida de intensidad

± 10 V

0 a 20 mA

Resolución, rango máximo

Tensión

Intensidad

12 bits mas bit de sigo

11 bits

Formato palabra de datos

Tensión

Intensidad

-32000 a +32000

0 a +32000

Precisión

Caso más desfavorable, 0º a 55º C

Salida de tensión


Típico, 25º C

Salida de tensión


± 2% de rango máximo

±2% de rango máximo

± 0.5% de rango máximo

±0.5% de rango máximo

Tiempo de ajuste

Salida de tensión


100 µs

2 ms

Accionamiento máximo

Salida de tensión


Mínimo 5000 Ω

Máximo 500 Ω

Rango de tensión de alimentación 24 V c.c. 20,4 a 28,8 V c.c. (clase 2, potencia limitada o

alimentación de sensores de la CPU)



Figura 6.1 Diagrama de cableado del módulo de ampliación analógico EM231.



Figura 6.1 Diagrama de cableado del módulo de ampliación analógico EM231.

6.1 Configuración del módulo EM231

La tabla 5.5 muestra como configurar el módulo EM321 utilizando los interruptores

DIP. El rango de las entradas analógicas se seleccionan con los interruptores 1,2 y

3. Todas las entradas analógicas se activan en un mismo rango. En la tabla, ON

esta cerrado y OFF está abierto. Los ajustes de los interruptores se leen sólo

cuando está conectada la alimentación.



Tabla 6.5 Tabla de interruptores de configuración del EM231 para seleccionar el

rango de entradas analógicas.

Unipolar Rango máx. Resolución

Int. 1 Int. 2 Int. 3

ON

OFF ON 0 a 10 V 2,5 mV

ON OFF 0 a 5 V 1.5 mV

0 a 20 mA 5 µ A

Bipolar

Rango máx.

Resolución Int. 1 Int. 2 Int. 3

OFF

OFF ON ± 5 V 2,5 mV

ON OFF ± 2.5 V 1.5 mV

6.2 Calibración de entradas.

Para calibrar una entrada, proceda de la manera siguiente:

1. Desconecte la alimentación del módulo. Seleccione el rango de entrada

deseado.

2. Conecte la alimentación de la CPU y del módulo. Espere unos 15 minutos

para que el módulo pueda estabilizarse.

3. Mediante una fuente de tensión o de intensidad, aplique a una de las

entradas una señal de valor cero.

4. Lea el valor que la CPU ha recibido del correspondiente canal de entrada.

5. Con el potenciómetro OFFSET, seleccione el valor cero u otro valor digital.

6. Aplique una señal de rango máximo a una entrada. Lea el valor que ha

recibido la CPU.

7. Con el potenciómetro GAIN, seleccione el valor 32000 u otro valor digital.

8. En caso de ser necesario, vuelva a calibrar el desplazamiento (OFFSET) y

la ganancia (GAIN).



Figura 6.2 Ubicación de los potenciómetros de calibración y de los interruptores

DIP de configuración del módulo EM231.



7. -Prácticas de laboratorio.

7.1 Control de temperatura en una bodega de materia prima.

En una bodega con capacidad máxima de almacenamiento de 100 bultos de cierto

material químico, se debe tener el control de temperatura óptimo para el buen

procesamiento del material químico en etapas de proceso futuras.

Las condiciones del sistema son las siguientes. Se cuenta con un transductor de

temperatura el cual a un nivel de temperatura de 50 ºC, el valor del voltaje

analógico es de 10 V c.c. y a 1 ºC el valor de voltaje analógico es de 0 V c.c..

A la mitad de la capacidad de almacenamiento de la bodega, se debe asegurar

que no se rebase el límite máximo de 35.4 ºC y el límite mínimo de 15.5 ºC. Si la

temperatura dentro de la bodega alcanza el límite máximo de temperatura se debe

activar un bit de salida para accionar un ventilador dentro de la bodega, la

temperatura del almacén no debe caer por debajo del límite mínimo de

temperatura, si alcanza este límite el programa debe activar un bit de salida para

accionar el calentador eléctrico de la bodega.

Si se rebasa la mitad de la capacidad máxima de almacenamiento las consignas

de temperatura a controlar cambian de la siguiente manera, se debe asegurar que

no se rebase el nuevo límite máximo de temperatura de ahora 28.5 ºC y el límite

mínimo de 15.5 ºC. Si la temperatura dentro de la bodega alcanza su nuevo límite



máximo de temperatura se debe activar el bit de salida que acciona el ventilador

de la bodega, de igual forma, si la temperatura de la bodega alcanza su límite

inferior de 15.5 ºC, el programa debe activar el bit de salida para accionar el

calentador eléctrico.

Usando el Calibrador de procesos Fluke 744 simule los valores analógicos para el

sistema, a continuación, diseñe un programa en el software STEP 7 para el PLC

SIEMENS S7-200 que mantenga la temperatura dentro de las condiciones de

temperatura requeridas.



7.2 Control de temperatura en una habitación domestica utilizando un

amplificador de instrumentación para un termopar tipo “K”.

Se requiere tener la temperatura de una habitación domestica en un ambiente

agradable, las condiciones del sistema son las siguientes.

Se debe asegurar que la temperatura de la habitación no rebase el límite máximo

de temperatura de 27 ºC y que la temperatura de la habitación no caiga por debajo

de un límite mínimo de 22 ºC. Si dentro de la habitación la temperatura del cuarto

llega a su límite inferior se debe accionar el calentador eléctrico.

Diseñe un circuito amplificador de instrumentación para un termopar tipo “K”, en

donde podamos obtener una señal unipolar analógica de 0 a 10 V c.c. o una señal

bipolar de ± 5 V c.c. para que sean compatibles con el PLC SIEMENS S7-200,

configure el modulo de ampliación analógico EM231 según sea la señal obtenida.

Diseñe un programa de control para el PLC S7-200 que cumpla con los

requerimientos de temperatura del sistema.



7.3 Control de Nivel en tanque de almacenamiento.

Un tanque cerrado aloja en su interior un líquido. Se desea tener controlado el

nivel del líquido que se almacena en dicho tanque. Las condiciones del sistema

son las siguientes, se cuenta con un transductor de presión diferencial que entrega

una corriente de 0 – 20 mA, proporcional al nivel del líquido a la entrada del

módulo analógico. El módulo analógico debe calibrarse de modo que a un nivel

máximo de 10m, el valor de la intensidad analógica sea de 20 mA, y a 0m se

tenga un valor en corriente de 0 mA. Se debe asegurar que el tanque no rebase el

límite de 7.8 m, cuando el líquido alcanza este nivel, se activa un bit de salida

para cerrar la válvula de entrada. El líquido no debe caer por debajo de un nivel de



3.5 m, si el líquido llega a ese nivel, se debe activar la salida para el cierre de la

válvula de salida. Diseñe un programa en el software STEP 7 para PLC SIEMENS

S7-200 que mantenga el nivel dentro de las condiciones del sistema.



7.4 Control de Nivel en tanque de almacenamiento usando una salida

analógica para visualización.

La presente práctica es de condiciones y requerimientos idénticas a los de la

practica anterior (7.3 Control de nivel en tanque de almacenamiento) a excepción

de que se requiere una salida analógica para poder visualizar mediante un

indicador analógico el nivel del tanque de almacenamiento.

Para la indicación del nivel del líquido, debe generarse la intensidad de corriente a

través del módulo de salidas analógicas. Esta intensidad de corriente se genera

grabando el correspondiente valor digital en AQW o palabra de salida analógica.



El módulo de salidas analógicas alimenta el nivel de liquido (entre 0m y 10m) a un

instrumento de medida entre 0 y 20 mA. La indicación analógica de un

instrumento de medida responde a la intensidad de corriente con una inclinación

de la aguja proporcional al nivel del líquido.



7.5 Control de Presión en una tubería de suministro de aire comprimido.

Se requiere tener el control de la presión de aire comprimido que circula por una

tubería y que alimenta a maquinaria neumática en una línea de producción.

Al inicio del turno la tubería debe abastecer no menos de 100 Bar y no sobrepasar

un nivel de 300 Bar durante los primeros 30 minutos del turno. Una vez arrancado

el turno y cumplidos los 30 minutos, el nivel de presión en la tubería no debe ser

menos de 200 Bar y no sobrepasar un nivel máximo de 400 Bar. Se cuenta con un

transductor de presión de entrada de 0-700 Bar y un rango de salida de 0-10 V c.c.

Diseñe un programa para el PLC SIEMENS S7-200 que mediante una entrada

active el compresor y mediante dos salidas Q0.0 y Q0.1 controlen dos válvulas

una de entrada de aire y la otra de desfogue de presión para cumplir los

requerimientos de presión en la tubería de suministro de aire comprimido, para la

maquinaria neumática de la línea de producción.



8.1 Escalado de un número real a entero.

La fórmula es la siguiente:

Ov = [(Osh - Osl) * (Iv - Isl) / (Ish - Isl)] + Osl

Ov = valor de salida escalado

Iv = valor de entrada analógico

Osh = límite superior de la escala para el valor de salida escalado

Osl = límite inferior de la escala para el valor de salida escalado

Ish = límite superior de la escala para el valor de entrada analógico

Isl = límite superior de la escala para el valor de entrada analógico



Bibliografía.

Autómatas Programables.

Joseph Balcells, José Luis Romeral.

Alfaomega Marcombo.

Documenting Process Calibrator 744

Fluke Manual de Uso

FLUKE, Web Page.

www.fluke.com

Siemens Automation and Drives, Web Page. www.ad.siemens.com

http://www.fluke.com/

http://www.ad.siemens.com/

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Control PLC S7200 de Siemens