1. Escalar una entrada analógica (con ejemplos) - Programación en TIA Portal V14 - Tutorial medio

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El objetivo de este tutorial es enseñar a escalar una señal de entrada analógica de manera sencilla utilizando las funciones disponibles dentro del software de programación TIA PORTAL V14.

Como ejemplo de escalado de una señal analógica crearemos un proyecto en el que escalaremos la señal proveniente de un sensor de presión con un rango de 0 a 6 bares.


CREAR PROYECTO Y AÑADIR EL HARDWARE


En primer lugar creamos el proyecto y añadimos el hardware necesario, en mi caso he utilizado:


  • CPU: 1511-1 PN - Ref: 6ES7 511-1AK01-0AB0
  • Tarjeta de 8 entradas analógicas: AI 8xU/I/RTD/TC ST - Ref: 6ES7 531-7KF00-0AB0


Es recomendable descargar la documentación de la tarjeta de entradas analógicas ya que la usaremos más adelante.

Configuración de hardware tia portal v14
Imagen 1. Configuración de hardware



CONFIGURAR LAS ENTRADAS ANALÓGICAS



En primer lugar debemos consultar la documentación de nuestro sensor, para determinar como debemos configurar nuestra entrada analógica, en mi caso el sensor de presión de 0 a 6 bares que estoy utilizando como ejemplo da una salida de 4...20 mA, donde 0 mA corresponderían a 0 bares y 20 mA corresponderían a 6 bares, también se indica que el sensor debe conectarse a dos hilos.

Con estos datos ya podemos configurar nuestra entrada analógica.

Seleccionamos la tarjeta de entradas analógicas y accedemos a la ventana de propriedades, seleccionamos la pestaña general y abrimos el apartado de entradas, como en este caso solo tenemos una entrada analógica solo configuraremos el canal 0, lo seleccionamos y lo primero que hacemos es cambiar "Ajustes de parámetros" de "De plantilla" a  "Manual" (ver imagen 2), esto nos permitirá modificar los parámetros de medición del canal 0 de forma individual.

Configurar una entrada analógica tia portal v14
Imagen 2. Configurar una entrada analógica

Una vez hecho esto avanzamos hasta el apartado de medición, en "Tipo de medición" seleccionamos "Intensidad (transductor de medida a 2 hilos)", que es lo que corresponde para nuestro tipo de sensor según la documentación del sensor. Por último en "Rango de medición" seleccionamos 4...20 mA, (ver imagen 3).

Configurar parámetros de medición de una entra analógica tia portal v14
Imagen 3. Configurar parámetros de medición de una entra analógica


PROGRAMAR EL ESCALADO DE UNA ENTRADA ANALÓGICA


En primer lugar agregaremos a la tabla de variables una nueva variable para nuestra entrada analógica de tipo Int, y con la dirección, en mi caso, %IW0 que es la que correspondería al canal 0 de mi tarjeta de entradas analógicas.

Para saber con exactitud que dirección de entrada corresponde a un canal de una tarjeta de entradas analógicas, podemos acceder a las propiedades de la tarjeta de entradas analógicas y seleccionar la pestaña variables IO (ver imagen 5), nos aparecerá una tabla con las direcciones de las entradas analógicas de ese módulo, podemos añadir y editar las variables desde esa misma tabla.


Añadir variable para entrada analógica tia portal v14
Imagen 4. Añadir variable para entrada analógica

Añadir variable para entrada analógica tia portal v14
Imagen 5. Añadir variable para entrada analógica

Una vez agregada la variable de entrada para identificar la entrada analógica agregaremos a nuestro proyecto un FC donde programaremos el escalado de la entrada analógica, llamaremos ha este FC dentro del OB1, también agregaremos un DB donde guardaremos los datos de nuestra entrada analógica.

Imagen 6. Agrear FC y DB

Abrimos el DB que hemos agregado y generamos dos variables de tipo real (ver imagen 7), estás serán las variables que utilicemos para realizar el escalado de la entrada analógica.

Agregar variables en el DB tia portal v14
Imagen 7. Agregar variables en el DB

Una vez terminados todos los paso anteriores abrimos el FC que hemos agregado para comenzar a programar el escalado de la entrada analógica.

Para realizar el escalado utilizaremos dos funciones propias de TIA Portal, NORM_X y SCALE_X.


NORM_X: NORMALIZAR


Parámetros de la instrucción (ver imagen 8):

Función NORM_X tia portal v14
Imagen 8. Función NORM_X
EN: Entrada de habilitación
MIN: Límite inferior de la escala, en nuestro caso será 0, el porque de este valor lo veremos más adelante.
VALUE: Valor que se quiere normalizar, en nuestro caso será la dirección de la entrada analógica.
MAX: Límite superior de la escala, en nuestro caso será 27648, el porque de este valor lo veremos más adelante.
ENO: Salida de habilitación.
OUT: Valor de salida normalizado, este parámetro siempre devuelve un valor entre 0.0 y 1.0 ,aquí utilizaremos una de las variables que hemos creado en el DB anteriormente para guardar el dato.

Funcionamiento de la instrucción:


La instrucción “Normalizar” normaliza el valor de la variable de la entrada VALUE representándolo en una escala lineal. Los parámetros MIN y MAX sirven para definir los límites de un rango de valores que se refleja en la escala.
En función de la posición del valor que se debe normalizar en este rango de valores, se calcula el resultado y se deposita como número en coma flotante en la salida OUT.
Si el valor que se debe normalizar es igual al valor de la entrada MIN, la salida OUT devuelve el valor “0.0”. Si el valor que se debe normalizar es igual al valor de la entrada MAX, la salida OUT devuelve el valor “1.0”.

SCALE_X: ESCALAR


Parámetros de la instrucción (ver imagen 8):

Función SCALE_X tia portal v14
Imagen 9. Función SCALE_X

EN: Entrada de habilitación
MIN: Límite inferior del rango de valores, en nuestro caso será 0, que se correspondería con los 0 bares de nuestro sensor de presión, cuando este devuelve 4 mA.
VALUE: Valor que se quiere escalar, en nuestro caso utilizaremos la misma variable que utilizamos en el parámetro OUT de la función NORM_X, esta variable siempre debe tener un valor de entre 0.0 y 1.0.
MAX: Límite superior del rango de valores, en nuestro caso será 6, que se correspondería con los 6 bares de nuestro senor de presión, cuando este devuelve 20 mA.
ENO: Salida de habilitación.
OUT: Valor de salida escalado, este será el parámetro que nos de el valor de la entrada analógica escalado, en nuestro caso será un valor de entre 0 y 6 bares, en este parámetro utilizaremos la otra variable que hemos creado anteriormente en el DB.

Funcionamiento de la instrucción:


La instrucción “Escalar” escala el valor de la entrada VALUE mapeándolo en un determinado rango de valores. Al ejecutar la instrucción “Escalar”, el número en coma flotante de la entrada VALUE se escala al rango de valores definido por los parámetros MIN y MAX. El resultado de la escala es un número entero o en coma flotante que se deposita en la salida OUT.

Realizar el programa
Conociendo ya el funcionamiento de las funciones NORM_X y SCALE_X procedemos a programar el escalado de la entrada analógica.
Abrimos el FC donde programaremos nuestro escalado y agregamos las funciones NORM_X y SCALE_X con sus correspondientes parámetros, podemos encontrarlas en el apartado de instrucciones dentro de la carpeta de conversión, o mediante un cuadro vacío escribiendo NORM_X o SCALE_X.
En el caso de la función NORM_X debemos prestar especial atención a los parámetros MIN y MAX, como he explicado anteriormente en nuestro caso utilizaremos 0 para el parámetro MIN y 27648 para el parámetro MAX, para conocer este rango debemos consultar la documentación de nuestra tarjeta de entradas analógicas, en ella encontramos, que para nuestro tipo de configuración, intensidad y 4...20 mA, el rango de valores que lee nuestro PLC en la entrada analógica es de 0 a 27648, en un funcionamiento normal de la entrada analógica, un valor de 0 correspondería a 4 mA y 27648 correspondería a 20 mA (ver imagen 10).
Rangos de medida para intensidad tia portal v14
Imagen 10. Rangos de medida para intensidad

Realizamos la programación (ver imagen 11).
Escalado mediante las funciones NORM_X y SCALE_X tia portal v14
Imagen 11. Escalado mediante las funciones NORM_X y SCALE_X

Por último podemos utilizar el simulador para comprobar que nuestro escalado funciona correctamente, forzando valores en la entrada analógica de entre 0 y 27648.
Escalado de un sensor de presión

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