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ENTRADAS Y SALIDAS DE UN PLC

Suiler Altamirano

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Una de las clasificaciones más comunes de los PLC hace referencia en forma directa a la cantidad de entradas y salidas (E/S o I/O) de un PLC y nos dice que un PLC es considerado micro PLC cuando tienen menos de 64 E/S, pequeños cuando tienen menos de 256 E/S, medianos cuando tienen menos de 1024 E/S y grandes cuando tienen más de 1024 E/S.

Dispositivos de entrada

Los dispositivos de entrada son aquellos equipos que intercambian (o envían) señales con el PLC.

Cada dispositivo de entrada es utilizado para conocer una condición particular de su entorno, como temperatura, presión, posición, entre otras.

Entre estos dispositivos podemos encontrar:

  • Sensores inductivos magnéticos
  • Sensores ópticos
  • Pulsadores

 

  • Termocuplas
  • Termorresistencias
  • Encoders, etc.

Dispositivos de salida

Los dispositivos de salida son aquellos que responden a las señales que reciben del PLC, cambiando o modificando su entorno.

Entre los dispositivos típicos de salida podemos hallar:

  • Contactores de motor
  • Electroválvulas
  • Indicadores luminosos
  • Relés, etc.

Generalmente los dispositivos de entrada, los de salida y el microprocesador trabajan en diferentes niveles de tensión y corriente. En este caso las señales que entran y salen del PLC deben ser acondicionadas a las tensiones y corrientes que maneja el microprocesador, para que éste las pueda reconocer. Ésta es la tarea de las interfases o módulos de entrada o salida.

Entradas de un PLC

El módulo de entradas es el encargado de recibir las señales de los elementos de adquisición de datos como finales de carrera, interruptores de proximidad, células, termostatos, etc., y de los elementos de diálogo Hombre-máquina como pulsadores, selectores, interruptores, etc., a los que está unido eléctricamente.

La información recibida, y colocada en la zona de memoria correspondiente, es procesada por la CPU, según el programa residente en la memoria.

Los módulos de entrada se pueden clasificar en función del tipo de señal que son capaces de procesar. Estas pueden ser de dos tipos: digitales y analógicas:

Las entradas digitales también llamadas binarias u “on-off”, son las que pueden tomar sólo dos estados: encendido o apagado, estado lógico 1 ó 0.

Los módulos de entradas digitales trabajan con señales de tensión. Cuando por un borne de entrada llega tensión, se interpreta como “1” y cuando no recibe tensión se interpreta como “0”. Existen módulos o interfases de entradas de corriente continua para tensiones de 5, 12, 24 ó 48 Vcc y otros para tensión de110 ó 220 Vca.

Los PLC modernos tienen módulos de entrada que permiten conectar dispositivos con salida PNP o NPN en forma indistinta. La diferencia entre dispositivos con salida PNP o NPN es como la carga (en este caso la carga es la entrada del PLC) está conectada con respecto al neutro o al positivo.

Las entradas analógicas admiten como señal de entrada valores de tensión o corriente intermedios dentro de un rango, que puede ser de 4-20 mA, 0-5 VDC o 0-10 VDC, convirtiéndola en un número. Este número es guardado en una posición de la memoria del PLC.

Los módulos de entradas analógicas reciben señal de transductores, en función de tensión o de corriente, que al tratarlos en la CPU producen eventos cuando se alcanzan los valores prefijados en el programa de usuario. Puesto que la CPU únicamente trabaja con "ceros" y "unos", sistema binario, se hace necesario un conversor analógico-digital que codifique cada valor recibido en una serie binaria. Los transductores son elementos que convierten una magnitud en otra, en este caso eléctrica, como por ejemplo un termostato que mide temperatura y genera una salida entre 0 y 10 voltios en función del valor obtenido. Las señales entregadas por los transductores se encuentran estandarizadas y son las siguientes:

Estándar de tensión:

  • De 0 al 10 Vcc, el más empleado.
  • De -10 a +10 Vcc.
  • De 2 a 10 Vcc.

Estándar de corriente:

  • De 4 a 20 mA, el más empleado.
  • De 0 a 20 mA.
  • De 1 a 5 mA.
  • De 0 a 5 mA.

Salidas de un PLC

El módulo de salidas es el encargado de enviar las señales de activación y desactivación a los actuadores (bobinas de contactores, relés, lámparas, émbolos, etc.).

La CPU en su ciclo de trabajo, en función de las órdenes de entrada y del programa ejecutado, genera las órdenes al módulo de salidas para que sean activadas o desactivadas. A su vez estos cambios se transmiten a los actuadores.

Según el tipo de proceso a controlar por el autómata, podemos utilizar diferentes módulos de salidas:

Las salidas digitales envían señales todo o nada a los actuadores, conectado o desconectado, pudiéndose distinguir los siguientes tipos: a relés, triac y a transistor:

Salida a relé: Es una de las más usuales. Con ellos es posible conectar tanto cargas de corriente alterna como continua. Suelen soportar hasta 2A de corriente. Una buena práctica en la instalación es verificar que la corriente máxima que consume la carga esté dentro de las especificaciones de la salida del PLC.

Los tiempos de conmutación de estos tipos de salidas llegan a los 10 ms tanto para la conexión como para la desconexión. Algunas cargas son muy problemáticas, por ejemplo, las cargas inductivas, que tienen la tendencia a devolver corriente al circuito cuando son conectadas. Siendo la corriente estimada en unas 30 veces a la corriente de consumo nominal. Esto genera picos de voltaje que pueden dañar la salida a la que está conectada la carga. Para minimizar estos riesgos se utilizan comúnmente diodos, varistores u otros circuitos de protección.

Los relés son internos al PLC. El circuito típico es el que se muestra en la figura de arriba. Cuando el programa active una salida, el PLC aplicará internamente tensión a la bobina del relé. Esta tensión hará que se cierren los contactos de dicho relé. En ese momento una corriente externa pasará a través de esos contactos y así se alimentará la carga. Cuando el programa desactiva una salida, el PLC desactiva la bobina abriendo así los contactos.

Salidas a transistor: Sólo son capaces de operar con corriente continua, de baja potencia (hasta 0,5 A). Pero tienen tiempos de conmutación que rondan el milisegundo y una vida útil mucho mayor que la de los relés. En este tipo de salida el transistor es el encargado de conectar la carga externa cuando el programa lo indique.

Salidas por triac: Se utilizan para actuadores a corriente alterna o a corriente continua. Puesto que el funcionamiento del triac dependerá de la tensión de alimentación del actuador, este deberá operar a la tensión precisada. Se emplean en conmutaciones muy rápidas, soporta consumos moderados y tiene una vida media mayor que el relé.

Las salidas analógicas permiten que el valor de una variable numérica interna del autómata se convierta en tensión o corriente.

Internamente en el PLC se realiza una conversión digital analógica (D/A), puesto que el autómata sólo trabaja con señales digitales. Esta conversión se realiza con una precisión o resolución determinada (número de bits) y en un intervalo determinado de tiempo (período muestreo).

Esta tensión o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores que admitan mando analógico, como pueden ser las válvulas proporcionales, los variadores de velocidad, las etapas de los tiristores de los hornos, los reguladores de temperatura, etc. Permitiendo al autómata realizar funciones de regulación y control de procesos continuos.

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