Programar Entradas Analogicas 4-20mA en PLC Logo!

Las Entradas Analógicas son valores de parametros principalmente electricos que interactuan con el PLC y son emitidos por Sensores (Transmisores) en forma de Corriente (0-20mA/4-20mA) ó en forma de Voltaje (0-10V), este valor se escala en el Software del PLC y adquiere el valor real del parametro a medir que será muy importante para nuestro programa

OFF => 0% => 4mA

Simulación Escalado Entrada Analogica 4-20mA en 0-1000/0-100

Para comenzar debemos reconocer los siguientes conceptos:

Entradas/Salidas AI en (mA): Son Entradas Analógicas que trabajan con rangos de Corriente, principalmente 4-20mA ó 0-20mA, es una de las maneras mas utilizadas de transmitir señal industrial entre Sensores/Transmisores y PLCs u otros equipos compatibles con esta señal

Entradas/Salidas AI en (Volts): Son Entradas Analógicas que trabajan con rangos de Voltaje, principalmente 0-10V, las Señales en Volts son mas usados para Salidas que Entradas, ya que con Voltaje 0-10V puede regular mejor Valvulas o Pequeños Motores

Marca de Software (Mx): Una Marca de software es un elemento dentro de todos los programas de Softwares de PLCs que permite crear contactos abiertos o cerrados para crear logicas de control, en muchos Softwares se pueden conocer como letra M es uno de los elementos de programación mas importantes y mas utilizados

Sensores / Transmisores: Son los dispositivos electronicos principalmente que miden diferentes tipos de parametros (Flujo, Presión, Temperatura, etc) y estan configurados para emitir la señal al PLC en forma de 0-20/4-20mA o 0-10V, que son los rangos principales de medición en un proceso de automatización

Conocimientos Requeridos

Comando Industrial
Computacion
Electricidad
Ingles Básico
Primera vez con Logo!

SUMARIO GENERAL
PASO 1: Elementos Necesarios
PASO 2: Tipos de Entradas Analógicas
PASO 3: Hardware Necesario para AI
PASO 4: Cableado y Especificaciones
PASO 5: Programando en PLC (VIDEO)
PASO 6: Cargar Programa al Logo!
PASO 7: PREGUNTAS Y RESPUESTAS

PASO 1 : ELEMENTOS NECESARIOS

Primero debemos estar en nuestro Software en LADDER

El rele programable Logo! al igual que todos los PLC funciona con la programacion en un Software y comunicado al equipo, consideramos nuestros elementos:

Computador Notebook con lector de CD-USB o CD
PLC Logo! V8 Siemens
Cable de Red Ethernet Cat5e o Superior
Software de PLC Logo Siemens; Logo Soft Comfort

En caso que no tengamos el CD original, podemos descargar la versión demo en AQUI Demosoftware Pagina de Siemens lo cual nos servirá para comprender y simular como funciona cualquier PLC con lenguage LADDER

PASO 2: CONOCIENDO ENTRADAS ANALOGICAS

Primero clasificaremos nuestros tipos de Entradas Analogicas AI

Las Entradas Analógicas (Analog Inputs) son las señales que comunican sensores o instrumentos con equipos de Control y que al ser escalado en un Software obtiene una medida casi 100% real del instrumento, todas las mediciones como Temperatura (tambien RTD), Humedad, Presión, Flujo, etc, son reflejadas en Señales Analogicas.
Hay 4 tipos importantes:

4-20mA: Es la señal mas usada en sensores/transmisores por la exactitud y menos error, junto con otros puntos que veremos mas adelante, es una señal de Corriente (mA) muy baja, el sensor viene calculado a la relación de su medición con la señal 4-20mA; por ejemplo un sensor de 0-300PSI, 4mA = 0 ; 300 = 20mA

0-20mA: Igual es una señal de Corriente (mA) la diferencia que en algun punto la señal queda en "0mA" esto interrumpe la medición, si bien es usada aún, va a depender principalmente de los sensores exteriores que trabajen en 0-20mA

0-10V: Es la señal medida en Volts tambien es muy utilizada en Señales Analogicas (pero mucho mas en Salidas Analogicas), y tiene la ventaja de ser muy facil de medir, ya que si el sensor mide la mitad de su rango, debiese medir 5 Volts de Entrada al PLC (o salida del Sensor)

RTD: Es la forma mas exacta y robusta de medir Temperatura esto porque los modulos de entrada en RTD trabajan con Termocuplas o PT100, que podria decirse son los instrumentos mas robustos para medir Temperatura (°C) ademas de no necesitar una configuración tan escalable como las Entradas Analogicas (AI), NO hablaremos se RTD en esta sección

En todos los Softwares el grafico de Entradas Analogicas de las señales de Transmisores y PLC se miden en una Funcion Lineal

La señal 4-20mA tiene mayores ventajas que otras mediciones:
- Es más estable en largas distancias
- Considerando al valor 4 mA como 0% de la señal podemos detectar falla rapidamente
- Mejor aceptación a ruidos exteriores (siempre con precaución)
- La mayoria de los Sensores/Transmisores mas modernos usan 4-20mA

PASO 3: HARDWARE NECESARIO AI

Detallamos los siguientes elementos para entender Señales Analogicas

Vamos a ver una pequeña demostración de los elementos necesarios para poder llevar a cabo nuestro sistema de medición de Señales Analogicas

Identificamos:

CPU PLC Logo! 220VAC (para este caso)
Modulo de Expansión 2AI (AM2)
Fuente de Poder 220VAC / 24 VDC
Transmisor de Humedad 4-20mA - 2 Hilos 0-100%
Cable Apantallado +4 Hilos 1.0mm2

MUY IMPORTANTE

Los Modulos de Expansión de Entradas Analogicas (AI) Siempre debiesen tener una alimentación Eléctrica de 24VDC

Los Sensores/Transmisores de 4-20mA Siempre deben ser alimentados en 24VDC

Se recomienda usar cable apantallado para conexiones de señales 4-20mA

Los Sensores pueden ser de 2 - 3 ó 4 hilos, muy importante a considerar

Para medir Temperatura, es recomendable hacerlo con Modulos RTD

PASO 4: CABLEADO Y ESPECIFICACIONES

Para medir por Entradas Analógicas debemos conocer nuestro Proceso

En este ejemplo nos centraremos en medir la Humedad, y para tener mas sentido accionaremos un Contactor esto quiere decir que la hummedad si supera un valor ON "X" se encenderá y si baja del valor ajustado OFF se apagará

Elegimos este Sensor de Humedad NO Condensada Salida 4-20mA

Ahora comenzamos a tener nuestra información para una Medición existosa:

Parametro a Medir: HUMEDAD
Unidad de Medida: % (Porcentaje)
Rango de Medida: 0 - 100 %
Salida Corriente: 4-20mA
N° de Hilos: 2 Hilos, 1 Alimentación y 1 Vuelta a (+) Modulo AI
Alimentación: 12-40VDC, en este caso se alimenta con el (+) de la fuente 24VDC
Cuidados Importantes: Siempre es importante estar muy claro del entorno donde mide el Sensor y que realmente el Sensor ojala no sea sometido a Polvo, Humedades o Calor extremo, etc, esto puede afectar en su vida útil de funcionamiento

Lo proximo es tener muy claro el cableado de Control entre el PLC (Modulo AI) y el Transmisor de Humedad, recordar vamos a trabajar con señal de Corriente 4-20mA

Recordar que los Transmisores/Sensores pueden ser de 2, 3 ó 4 Hilos por ende puede variar un poco el cableado en otros sensores, de todas maneras el Concepto es el mismo, ahora que ya tenemos el cableado completo nos preparamos para la Programación en Logo! Soft Comfort

Podemos ver el ejemplo del Conexionado de un PLC S7-1200 para 2-3-4 Hilos que debiese ser muy igual al de nuestro Logo!

PASO 5: PROGRAMANDO EN PLC

Ya tenemos listo nuestro cableado vamos a Programar en Software

Ingresamos a nuestro Software Logo! Soft Comfort y arrastramos y creamos nuestro programa con los siguientes bloques:

Antes de configurar los Parametros identificamos nuestro programa:

AI1 Es nuestra Entrada Análogica REAL, es decir esta entrada va directamente relacionada con el Sensor Conectado en AI1

SF001 Es el Amplificador Análogico que escalaremos en función de los 4-20mA VS 0-1000 del valor del Sofrware

SF001 (Contacto Analógico) Es el valor de Salida escalado de 4-20mA y 0-1000; con este valor procederemos a escalar nuestro programa, este Contacto esta en "Constantes" -> "Contacto Analógico"

SF002 Es un Amplificador usado para Escalar el valor Software de 0-1000 a el valor que nos interesa medir, en este caso 0-100% para medir nuestra Humedad, escala el valor de SF001 en un nuevo Valor SF002

SF003: Creamos mas que nada este "escalado" para corroborar un valor muy proporcional entre los 0-1000 y 4-20mA, la diferencia que se usaron valores entre 40-200 SOLO porque no se puede escalar valores muy pequeños, escalamos el valor SF001 en un nuevo valor SF003

SF004: Es nuestro Disparador con los valores reales, primero escalamos SF001 (0-1000) a valores reales Sensor (0-100) en SF004, luego configuramos cuando es ON y cuando es OFF del valor configurado, se crea un Contacto Digital que cerrará

SF004 (Contacto Digital): Cuando se alcance los valores configurados en SF004, el Contacto actuará en ON cierra y en OFF se desenergiza, es el valor tomado de SF001 y Escalado en SF004

Q1: Es una Salida Digital normal, cuando se Active SF004 se cerrará la Salida, algo básico a esta altura

Es indispensable a esta altura ya haber aprendido Programar por Primera vez un PLC Logo! CLICK

Empezamos a configurar y escalar nuestras Entradas Analógicas, en este caso vamos a configurar 4-20mA a Valor Software 0-1000:

SF001 será la configuración directa desde la Entrada "AI1", Configuramos de 4-20mA a 0-1000
El Contacto Analógico SF001 actua como la "Salida" del Valor Escalado de AI en SF001, por ende el Valor del Bloque SF001 tiene Valor inicial "0" y Valor Maximo "1000"

Ahora vamos a configurar nuestro valor de 0-1000 en "Valor Real 0-100" de nuestra medición de HUMEDAD y nuestro bloque de comparador 40-200 (similar a 4-20mA)

SF002 es el escalado principal de los 0-1000 en nuestro valor del Instrumento, en este caso estamos midiendo Humedad en un Rango de 0-100%, por ende escalamos 0-1000 en 0-100

SF002 cuando escalamos de 0-1000 a 0-100 seleccionamos la Opción "No Sensor", ya que el valor dependerá de la Salida SF001 que ya está escalado en 4-20mA

SF003 lo consideramos solamente para mostrar como ejemplo como actua Linealmente los escalamientos de Señales Analógicas por ende consideramos 40-200 ya que linealmente equivale a un v alor 4-20

El Contacto Analogico SF001 debe conectarse con SF002 y SF003

Para estar casi listo para Simular, ingresamos la Activación de Salida y vemos como funciona

Seleccionamos el Item Threshold Tigger o Umbral Analógico

Debemos considerar el Contacto Analógico SF001 para nuestro Bloque, esto porque nosotros Escalaremos directamente SF001 en valor de 0-100 a SF004 (al igual que en SF002)

Porque escalamos 2 veces 0-1000 a 0-100 en SF002 y SF004? Ambos bloques pueden escalar el valor de entrada, coincidentemente en ambos casos escalamos los mismos valores, el SF002 (Amplificador) no actua o activa pero puede servir para escalar otros parametros y para Monitoreo; el SF004 (Umbral) activa directamente sobre una Salida Digital (0-1) en rangos de ON y OFF configurables

Si esta todo configurado estamos listos para la puesta en marcha

SIMULACION SEÑALES ANALOGICAS ESCALADAS

OFF => 0% => 4mA

Simulación de 4 valores diferentes de 0-100%, vamos a encender Q1 cuando el % supere los 50

VIDEO SEÑALES ANALOGICAS ESCALADAS

NOTA IMPORTANTE
Este es un ejemplo muy simple que lo busca es entender el concepto de "Escalar Sensores" y accionar equipos cuando configuramos nosotros los ON y OFF, pero es MUY IMPORTANTE mencionar que se deben desarrollar instrucciones mas completas para una correcta y mejor programación, veremos mas ejemplos adelante, por el momento se debe tener claro al 100% lo que acabamos se hacer en el PLC y en el Software

PASO 6: CARGAR PROGRAMA AL LOGO!

Como todos los programas ya probados es hora de cargarlo al PLC

Si tienes dudas de la IP de tu PLC recuerda revisarlo en Menú Principal => RED => Dirección IP, tu PLC debe estar en la misma SUBRED con tu Computador (ejemplo en foto 192.168.0.3), tu PC podria ser 192.168.0.5

Despues de identificar la IP del PLC debemos hacer click derecho en Wifi o icono de Red, y hacer click en "Abrir centro de redes y recursos compartidos" --> Cambiar Configuracion del Adaptador --> Ethernet/Realtek --> Propiedades --> Protocolo Internet version 4 TCP/IPv4

Luego de que cada programa ya es cargado al PLC correctamente, si tiene dudas te invitamos a ver Como me comunico por ethernet a mi PLC Logo!, debes hacer click en RUN y YA! Nuestro programa a sido cargado correctamente

PREGUNTAS Y RESPUESTAS

AQUI EL LISTADO DE TUS RESPUESTAS:

Donde puedo descargar el Logo Soft Comfort? El Software del PLC Logo! y Comprarlo?
Puedes descargar la versión DEMO descargar en pagina de Siemens "Demosoftware" o ver los links externos mas arriba en IR A PASO 2 ; El CD Original cuesta alrededor de 70 USD (sin actualizaciones) y puedes ver distribuidores externos como Visitar Automation24 la ventaja de este Software puede ser usado en varios computadores

Cuales son las Entradas Analógicas (Analog Inputs) mas usadas en Automatización?
Las mas utilizadas son 4-20mA ; 0-10V ; 0-20mA ; RTD (temperatura por termocuplas), para ver el detalle de cada una ver en PASO 2 AQUI

Porque la señal 4-20mA es mas usada para Entradas Analógicas?
Puedes ver estas ventajas en VER PASO 2 de todas maneras es importante mencionar:
- Es mas estable a largas distancias
- Es mas tolerante al Ruido (siempre con moderación)
- Al ser 4mA el punto "0", en la medición siempre debe haber voltaje, en caso que no exista voltaje significa rotura en algun punto del Sensor, nunca puede haber 0V en alimentación
- Es la variable mas usada por los Sensores/Transmisores mas modernos

Como puedo empezar a entender como funcionan las Entradas Analógicas en un PLC?
Quizas puede parecer un poco complejo por la razón de que a esta altura trabajamos con "Softwares y Hardwares", pero ya entendiendo 1 vez, el analisis para futuros proyectos ya es mas claro, los puntos importante a enfocarse son:
1. Variable a Medir (Temperatura, Presión, Humedad, etc)
2. Condiciones de Montaje y Terreno del Instrumento
3. Instrumento a utilizar y Salida de trabajo (4-20mA, 0-10V, etc)
4. PLC con sus Modulos de Expansión correctos
5. Escalado correcto de las señales respetando los valores de fabrica de los instrumentos
6. Rangos de funcionamiento y como influye la carga en la medición
7. Cableado correcto del sistema de Control

Para entender rapidamente, cuales serian los pasos para entender un Escalado en 4-20mA?
Vamos a enfocarnos como programamos una AI en PLC Logo!:
1. Primero debemos tener todo conectado y energizado, PLC Logo! + Modulos (24VDC) + Instrumento 24VDC (2-3-4 hilos)
2. Luego tenemos que estar en nuestro Software Logo Soft Comfort y estar en lenguaje LADDER
3. Seleccionamos la Entrada Analogica (Contacto Analógico) y le agregamos el Valor de nuestra AI, en este caso será el AI1 (todo va a depender de donde este conectado el Sensor, si estuviera en el Bornes 2 del modulo, seria AI2)
4. Mencionar que esta Entrada Analógica AI1 esta conectada directamente con los 4-20mA, recordar el cableado es diferente en 4-20mA y 0-10V
5. Luego Seleccionamos un "Amplificador Analógico" y aqui hacemos el Primer Escalado, en el bloque seleccionamos 4-20mA (nuestra AI1) y el rango de Escalado 0 y 1000, este bloque es llamado en nuestro programa "SF001", es decir "SF001" esta escalado de 4-20mA a 0-1000 que es escalado de Software
6. Con SF001 ya escalado solo usamos otro "Amplificador Analógico" y escalamos 0-1000 de SF001 en otro bloque y agregamos el "Valor del Sensor" este bloque ahora tendrá otro nombre (quizas SF002)
7. En este momento SF002 ya tiene el valor escalado, puede servir para Monitoreo o para otros escalados
8. Para crear una salida ON - OFF seleccionamos un bloque "Threshold o Umbral Analógico", ingresamos con el Contacto Análogico SF001 (que ya viene escalado en 0-1000) y en el bloque escalamos nuestro valor real y seleccionamos en "ON y OFF" cuando se activará o desactivará
9. Luego creamos un contacto de Salida (digital) de nuetro "threshold o Umbral" que se va activar o desactivar dependiendo de la configuración del bloque SF00x
10. Para ver todos estos pasos detallados ir a PASO 5 AQUI

Como puedo estar seguro que estoy conectando bien mi Sensor/Transmisor?
Primero considerar bien tu PLC con su Voltaje correspondiente, luego el Modulo 2AI y el Sensor/Transmisor son casi siempre en 24VDC; conectar con el Voltaje correspondiente junto con su tierra no deberias tener problemas de "quemar" algún equipo, lo otro es tema de configuración en Software, una Entrada Analógica se puede probar sin activar nada, mejor aún para verificar si el proceso esta correcto

Tengo un PLC Logo! 24V 24RCE y no me funciona la lectura de mi Modulo Analógico AM2?
Es algo muy comun que puede pasar, esto porque los PLCs Logo! en 24V entregan 2 a 4 Entradas Analogicas para su uso pero debe ser previamente configurada, para verificar esto ir a Logo Soft Comfort! -> Archivo (File) -> Propiedades (Properties) -> I/O Settings -> "Enable 0 AIs" ; esto significa que el primer AI sera el AI1 instalado en el Módulo AM2

Porque no me puedo conectar a mi PLC Logo?
La comunicación de nuestro PC y Logo! es via ETHERNET (TCP/IP); tu podrias verificar la Sub-red de tu IP del PC, recuerda el Logo! viene con IP 192.168.1.x or 192.168.0.x te recomendamos probar con ambas, para ver mas Comunicar PLC Logo! con PC

ElectricalChile

Profiter L'Ingénierie

Programar Entradas Analogicas 4-20mA en PLC Logo!