Laboratorio N4 Instrumentacin

Inteligente

Integrantes : Kevin Abstanger

Cristian Orozco

Jaime Gutirrez

Juan Inzulza

Profesor : Ricardo Lpez

Asignatura : Instrumentacin Inteligente

Seccin : 145

Fecha : 24.11.2014

Instrumentacin Inteligente

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Contenido

Objetivo General ........................................................................................................................ 2

Introduccin ............................................................................................................................... 3

Elementos Utilizados en el Laboratorio ..................................................................................... 4

Calibracin ITMA ....................................................................................................................... 5

Representacin de datos de entrada analgicos en el PLC ...................................................... 8

Conexionado ............................................................................................................................10

Configuracin DIP Switchs del Mdulo EM 235 .......................................................................11

Programacin del PLC ..............................................................................................................12

Inconvenientes .........................................................................................................................13

Solucin a los inconvenientes ..................................................................................................14

Conclusiones ............................................................................................................................15

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Objetivo General

Este objetivo general de este laboratorio conectar una termocupla a un acondicionador de

seal, en este caso el transmisor de temperatura modelo ITMA al PLC. Para esto es necesario

poder calibrar el transmisor para que su salida (4-20 mA) corresponda con la medicin de la

termocupla y a la vez conectar la salida del trasmisor a la entrada analgica del PLC,

realizando las conversiones necesarias para que el PLC pueda interpretar la seal anloga

del transmisor.

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Introduccin

Los mdulos de entradas analgicas son usados en aquellas aplicaciones donde el dispositivo

de campo genera una seal continua. A diferencia de la seales discretas, que poseen solo

dos estados (ON y OFF), las seales analgicas tienen un nmero infinito de estados. La

temperatura, por ejemplo, es una seal analgica debido a que esta cambia de manera

continua por cantidades infinitesimales. En consecuencia, un cambio desde 70 a 71 no es

solamente un cambio de un grado, en realidad se trat de un nmero infinito de pequeos

cambios de una fraccin de un grado.

Los PLCs al igual que otras computadoras, son sistemas discretos que solo entienden unos y

ceros. Por tanto, no pueden interpretar las seales analgicas y su forma continua. Las

interfases analgicas convierten las seales analgicas a valores discretos que pueden

entonces ser interpretados por el procesador del PLC. Estos valores discretos son usados

posteriormente en la lgica del programa de control.

El mdulo de entrada transforma la seal analgica a la forma digital, usando un convertidor

de analgico a digital (A/D), la informacin queda almacenada en el registro 1000, en un

formato de 12 bits. Despus de que el PLC lee esta informacin, el programa de control puede

hacer referencia a ella directamente en el registro de entradas, para realizar comparaciones,

clculos aritmticos, etc.

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Elementos Utilizados en el Laboratorio

Fuente de Poder Regulable Calibrador Fluke 750 y MultiTester

PLC Siemens S7-200 + Software STEP 7 Transmisor de Temperatura ITMA

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Calibracin ITMA

Primero es necesario ver en la tabla de termocuplas los valores mximos y mnimos, en este

caso la que se usar es una del tipo J.

Segn la tabla los valores son:

Valor Mnimo Mximo

Temperatura C -136 111

mV -6,018 5,812

Paso 1

Conectar el calibrador a la entrada de Termocupla del transmisor, en los bornes 1 y 2. Se

deber ajustar el calibrador para alimentar en mV y tener cuidado con la polaridad en la

conexin.

Paso 2

Ajustar el interruptor CE PT ES (DIP switch #4) en OFF para activar la compensacin del ice

point

Paso 3

Establecer el tipo y el alcance para el termopar o mV utilizados. Se deben ajustar los DIP

Switchs del #6 al #10.

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Paso 4

Ajustar el interruptor Field CAL (DIP switch #2) en ON. Valor actual en 3,6 mA (nominal).

Paso 5

Aplicar la seal de entrada para la salida de 4 Ma. En este caso alimentar con -6,018 mV para

136 C.

Paso 6

Ajustar el interruptor Output CAL (DIP switch #1) en ON. Permaece la corriente en 3,6 mA

(nominal).

Paso 7

Ajustar la seal de entrada hasta que la salida sea igual a 4 mA. Variar levemente la tensin

de entrada con el calibrador hasta ajustar la salida a 4 mA.

Paso 8

Ajustar el interruptor Output CAL (DIP switch #1) en OFF. La corriente aumenta a 22,3 mA

(nominal).

Paso 9

Aplicar la seal de entrada para que la salida sea de 20 mA. Ajustar el calibrador para

alimentar con 5,5 mV.

Paso 10

Ajustar el interruptor Output CAL (DIP switch #1) en ON. La corriente se reduce a 20,5 mA

(nominal).

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Paso 11

Aplicar la seal de entrada para que la salida sea de 20 mA.

Paso 12

Ajustar el interruptor Output CAL (DIP switch #1) en OFF.

Paso 4

Ajustar el interruptor Field CAL (DIP switch #2) en OFF.

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Representacin de datos de entrada analgicos en el PLC

Para poder asignarle un valor digital a la temperatura deseada es necesario generar la

siguiente tabla.

Valor mnimo Valor mximo

Termocupla -136 111

Transmisor 4 mA 20 mA

Entrada Anloga 0 mA 4 mA 20 mA

Valores digitales 0 6552 32760

Paso 1

Se obtiene la resolucin: se divide el valor mximo de corriente en la cantidad mxima de

combinaciones -1.

20103

212 1= 4.8 106

Paso 2

La resolucin divide al valor mnimo de corriente.

4103

4.88106= 819

Paso 3

El valor obtenido en el paso 2 (819) es multiplicado por 8 (que son las combinaciones posibles

de los 3 primeros bits que no se ocupan del total de 16 bits).

819 8 = 6552

El resultado (6552) representa el valor mnimo de las cuentas para una corriente de 4mA.

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Paso 4

Obtener el valor de la pendiente, considerando que:

Y= cuentas (Valor Digital o VD)

X= temperatura (T)

= 0 0

= 32760 6552

111 (136)= 106,1052

Paso 5

De la frmula:

0 = ( 0)

Se reemplazan los valores.

6552 = 106,1052 ( (136))

= 106,1052 ( (136)) + 6552

VD= valor digital asociado a la temperatura.

X= T que ser representada con un valor digital.

Por ejemplo queremos asignar estos dos valores de temperatura a un valor digital, usaremos

los valores de 25C y 50C:

25 corresponde a un valor digital de = 23634.9372 / 8 = 2954.36715 (Debe ser un numero

entero, se eliminan los decimales)

Entonces 2954x8= 23632 (este ser un valor mltiplo de 8 reconocible por el PLC).

Lo mismo se realiza en el otro ejemplo.

50 corresponde a un valor digital de = 26287.5672 / 8 = 3285.9459

Entonces 3285x8= 26280

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Conexionado

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Configuracin DIP Switchs del Mdulo EM 235

DIP Switchs para

seleccionar el rango

anlogo y la resolucin

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Programacin del PLC

El programa consiste en hacer funcionar un calefactor, teniendo como referencias dos valores,

un valor mnimo que har que el calefactor funcione que ser de 25C (valor digital de 23632

cuentas) y una temperatura mxima que har que el calefactor deje de funcionar la cual ser

de 50C (valor digital de 26280 cuentas).

A continuacin el programa realizado en el software STEP 7:

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Inconvenientes

La cantidad y estado de los equipos dificulta el aprendizaje de los alumnos.

Por motivos del desgaste, realizar la comunicacin entre los equipos se torna

dificultosa. Los controladores son inestables, a la ms mnima vibracin o movimiento

se apagan lo que provoca retrasos al momento de realizar el laboratorio.

El espacio de la sala de clases es reducido para poder realizar la experiencia.

Al principio fue engorroso realizar la conversin de los valores anlogos a digitales,

pero con la prctica se fue haciendo ms fluida la conversin.

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Solucin a los inconvenientes

Los laboratorios que hemos hecho no son difciles de realizar, pero al tener tantos

inconvenientes del hardware se tornan a veces frustrantes y muchas veces experiencias que

deberan durar una clase hay que hacerlos en dos, atrasando el avance hacia nuevas

experiencias.

Esta solucin no aplica solo para la asignatura, en general para todos los ramos prcticos

hemos tenido los mismos problemas.

El otro problema es la sala donde realizamos los talleres, como solucin debera cambiarse la

sala a una ms amplia ya que al estar en esa sala tan pequea hay riesgos que se produzcan

accidentes o que se caiga un equipo y sufra daos.

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Conclusiones

Esta experiencia sirvi para unificar todo lo que habamos aprendido en las asignaturas de

Autmatas Industriales e Instrumentacin Industrial. Pudimos poner en prctica nuevamente lo

que aprendimos en estas asignaturas pero con una mayor dificultad, sobre todo al momento

de hacer que el PLC pudiera leer la seal anloga entregada por el transmisor de temperatura

modelo ITMA.