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RESOLUCIÓN EN MÓDULOS DE E/S ANALÓGICAS DE PLC SIMATIC S7

Suiler Altamirano

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Las señales analógicas provenientes de instrumentos de medición o también asignadas como salidas del PLC, pasan por un proceso de conversión constante de analógico a digital, o de digital a analógico ya que los dispositivos electrónicos como es el caso del PLC, trabajan y procesan señales puramente digitales.

En este sentido, vamos a aprender un poco más sobre cómo se realiza esa transformación y/o conversión y cómo se puede interpretar el término de resolución, muchas veces escuchado y que en verdad es muy importante ya que ayuda a determinar la precisión con la que medimos o estamos recibiendo cierta variable o señal analógica.

En el siguiente diagrama se representa de manera general cómo se da el procesamiento de valores analógicos de entrada y salida en PLC S7.

1. RESOLUCIÓN:

En las especificaciones técnicas de los módulos de PLC que trabajan con señales analógicas, es común encontrar la resolución del mismo. Algunos ejemplos se muestran a continuación:

Una CPU únicamente procesa información en forma digital. Por este motivo, el valor analógico se convierte a un patrón de bits. La conversión se realiza por medio de un convertidor analógico-digital (convertidor A/D) integrado en el módulo de entradas analógicas. El convertidor A/D utilizado digitaliza la señal analógica que se quiere capturar y se aproxima a su valor mediante una curva en escalera.

La resolución de un módulo analógico depende del transductor utilizado y de su cableado externo. Básicamente es la aproximación que se hace a una señal analógica mediante señales digitales en forma de escaleras. La resolución indica en cuántos incrementos se divide el valor analógico en esta curva en escalera. Cuanto mayor es la resolución de un módulo, más fiel es la aproximación que se hace a dicha señal analógica. A continuación, se muestran la aproximación al valor analógico mediante una curva en escalera.

Si la resolución es mayor, la aproximación será mejor en comparación de una menor resolución. En los siguientes gráficos se muestra esta diferencia:

2. INTERPRETACIÓN DEL RANGO DE MEDICIÓN CON CIERTO VALOR DE RESOLUCICÓN:

Si un módulo, por ejemplo, de entradas analógicas, posee una resolución de 13 bits (12 bits + signo). Significa que se puede medir o descomponer en un total de = 4096 incrementos. Esto significa que si el módulo se configura como entrada de voltaje de 0-10 V, cada incremento varía como lo siguiente:

Ahora, si tenemos un módulo con una resolución de 16 bits (15 bits + signo), proporciona incrementos de = 32768 incrementos con el siguiente voltaje cada uno:

3. RANGOS DE MEDICIÓN

En la representación del rango de medición, SIMATIC S7 distingue entre el rango nominal, el margen de tolerancia por encima o por debajo y el rebase por exceso o por defecto. Esto se refiere a la señal física (de voltaje o corriente) que llega al módulo de entradas analógica, por ejemplo. Gracias a esta diferenciación se puede reconocer si el valor medido se encuentra dentro del rango de medición especificado en los datos técnicos o si se ha rebasado el rango de medición. Los rangos de rebase por exceso y por defecto están reservados para la detección de errores. En el siguiente gráfico se muestra los rangos para una señal de 0-10 V.

Con una resolución de 16 bits, los 32768 incrementos teóricamente posibles se distribuyen en un rango de tensión de 11,852 V. Con ello, ya solo están disponibles 27648 incrementos para la resolución de un rango de medición de 10 V.

En el siguiente cuadro se puede ver con más detalle el rango de medida y la cantidad de incrementos que se asigna.

4. IMPORTANTE:

Tener en cuenta que en los productos SIMATIC, el resultado de esta conversión se acondiciona (o codifican) siempre para la CPU como palabra de 16 bits. Es por ello que independientemente de la resolución del módulo analógico, siempre se realiza el escalado y normalizado entre los valores de -27648 y 27648, dependiendo del tipo de señal (si es voltaje puede asignarse negativo, si es corriente solo de 0 a 27648).

Esto no significa que la resolución no tiene efecto con el hecho de que la CPU (en los PLCs S7) acondiciona siempre a una palabra (16 bits). Si la resolución del módulo es de 8 bits (por ejemplo) se tendrá en total 256 incrementos los cuales se deben “distribuir” o adaptar o codificar en 16 bits de acondicionamiento de la CPU. Entonces el valor hace saltos de 128 (con una resolución de 8 bits) o de 1 salto (con una resolución de 15 bits).

Entonces, si la resolución es menor o mayor, el escalado y normalizado será el mismo para ambos casos (con valores de -27648, 0, 27648), pero la lectura será un tanto diferente y no muy precisa para la señal que se conecta al módulo de baja resolución y más precisa para la señal que se conecta al módulo de más alta resolución.

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