Lab4 in Inteligente 24.11.14
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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
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Instrumentacin Inteligente
1
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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Instrumentacin Inteligente
2
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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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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Instrumentacin Inteligente
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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.