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ESCALAMIENTO DE SEÑALES EN MÓDULOS ANÁLOGOS

Rango Señal Entrada: Cuentas Internas -10V a + 10 VDC -32.768 a +32.767 Cuentas0 a +10 VDC 0 a 32.767 Cuentas0 a 5 VDC 0 a 16.384 Cuentas1 a 5 VDC 3.277 a 16.384 Cuentas -20 a +20 mAmp. -16.384 a + 16.384 Cuentas0 a +20 mAmp. 0 a 16.384 Cuentas4 a 20mAmp 3.277 a 16.384 Cuentas

Rango Señal Entrada: Cuentas Internas Tipo Termocupla

-270 a 1370 °C

0 a 16383 (Señal Escalada para PID)

K -32768 a +32767 (Cuantas Proporcionales) -270 a +1370 (Unidades Ing. X10) -2700 a 13700 (Unidades Ing. X 1)

En general, todos los sistemas de PLC, son capaces de medir diversas señales de entradas. Estas señales de entrada pueden estar en magnitudes de corriente o en Voltaje. Las magnitudes de corriente y Voltaje generalmente corresponden a magnitudes de terreno ya procesadas por un transductor (Presión Temperatura, posición, etc) y escaladas linealmente y entregadas al PLC. Las termocuplas son elementos que presentan una curva característica V/T, que no es lineal.Las señales de Temperatura pueden ser procesadas por un transductor, que entregara una repuesta lineal al PLC o procesada directamente por el PLC que transformará internamente la curva no lineal de respuesta V/T en un valor lineal que procesará el sistema.

Las entradas análogas de los PLC convierten la señal de entrada en un rango de CUENTAS, las que representaran linealmente la magnitud de la señal presente en la entrada.

Ejemplo: MODULO ENTRADA ANÁLOGO

Ejemplo: MODULO ENTRADA TERMOCUPLAS

Según las datos anteriores una magnitud de señal de entrada, es convertida en una cuentaproporcional por el modulo.Interesa conocer el valor de la cuenta del PLC para confirmar la magnitud de la señalde entrada. Para esto se deben realizar cálculos utilizando la ecuación de la recta que se explica a continuación.

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ECUACIÓN DE LA RECTA

ecuación 1 aPendiente =

Valor Final Eje X - Valor Inicial Eje XValor Final Eje Y - Valor Inicial Eje Y

ecuación 1 bPendiente =

X1-X0Y1-Y0

CONOCIDA LA SEÑAL DE ENTRADA OBTENER LAS CUENTAS DEL PLC

Utilizando la ecuación 1.b y despejando Y1' se tiene:

P = (X1'-X0)/(Y1'-Y0)P*(Y1'-Y0) = (X1'-X0)Y1'-Y0 = (X1'-X0)/P

ecuación 2 Y1' = Y0 + (X1'-X0)/P

Para nuestro caso practico en el eje X se pondrá el rango de la señal de entrada y en el eje Y el rango de las Cuentas del PLC.Lo anterior es arbitrario porque pueden invertirse los ejes y el resultado es el mismo.

X1

X0

Y0

Y1

X1

X0

Y0

Y1

Señal entrada

Cue

ntas

X1'

Y1'

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CONOCIDAS LAS CUENTAS DEL PLC OBTENER LA SEÑAL DE ENTRADA

Utilizando la ecuación 1.b y despejando X1' se tiene:

P = (X1'-X0)/(Y1'-Y0)P*(Y1'-Y0) = X1'-X0P*(Y1'-Y0)+X0= X1'

ecuación 3 X1' = X0+P*(Y1'-Y0)

Señal entrada: 4 a 20 mAmp.Rango de Cuentas: 3.277 a 16.384 Cuentas

X1 = 20 mAmpX0 = 4 mAmp P = (20-4)/(16384-3277)Y1 = 16384 CuentasY0 = 3277 Cuentas P= 0.0015259022

a) Conocidas las cuentas (=5898 por ejemplo) Calcular la magnitud de la señal de entrada

X1 = ? mAmp.X0 = 4 mAmp.Y1 = 5898 ( Cuentas Conocidas)Y0 = 3277 CuentasP= 0.001525902 (Calculado previamente)

Utilizando la ecuación 3 y reemplazando valores se tiene:

X1' = 4 + 0,0015259*(5300-3277) mAmp.

X1' = 8.00 mAmp.

b) Conocida la señal ( 8 mAmp por Ejemplo) calcular las cuentas del PLC

X1 = 8 mAmp.X0 = 4 mAmp.Y1 = ? ( Cuentas Por Calcular)Y0 = 3277 CuentasP= 0.001525902 (Calculado previamente)

Utilizando la ecuación 2 y reemplazando valores se tiene:

Y1' = 3277+(8-4)/ 0,0015259 Cuentas

Y1' = 5898 Cuentas

Ejemplo: MODULO ENTRADA ANÁLOGO

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Aplicación Módulos Entradas Análogas Entrar ValorValor Calculado

Seleccionar Rango Señal Entrada: Cuentas Internasa -10V a + 10 VDC -32.768 a +32.767 Cuentasb 0 a +10 VDC 0 a 32.767 Cuentasc 0 a 5 VDC 0 a 16.384 Cuentasd 1 a 5 VDC 3.277 a 16.384 Cuentase -20 a +20 mAmp. -16.384 a + 16.384 Cuentasf 0 a +20 mAmp. 0 a 16.384 Cuentasg 4 a 20mAmp 3.277 a 16.384 Cuentas

Seleccione un rango de señal de entrada = d

Rango Señal (V o mAmp) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P5 1 16384 3277 0.0003051804

A) Conocida la señal calcular las cuentas del PLC

Ingrese el valor de señal = 5

Las Cuentas Calculadas son: 16384

Rango Señal (V o mAmp) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P5 1 16384 3277 0.0003051804

A) Conocidas Las Cuentas calcular la señal entrada al PLC

Ingrese el valor de Cuentas= 14390 Valor Fuera Rango Superior!

Las Señal de Entrada es: 4.3914702068

Rango Señal (V o mAmp) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P

4.3914702068 1 14390 3277 0.0003051804

Esta aplicación permite el Cálculo de los valores intermedios de Señal o Cuentas para los valores intermediosde Módulos Análogos.Debe Seleccionar el rango de la señal de entrada que tiene configurado el Modulo en el PLCLuego Calcular las cuentas o la señal.

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Aplicación Módulos Entradas Termocuplas Entrar ValorValor Calculado

Seleccionar a b c d

Seleccionar

°C °C1 J -210 a 760 -2.100 a 7.600 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7672 K -270 a 1.370 -2700 a 13.700 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7673 T -270 a 400 -2.700 a 4.000 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7674 E -270 a 1.000 -2700 a 10.000 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7675 R 0 a 1.768 0 a 17.680 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7676 S 0 a 1.768 0 a 17.680 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7677 B 300 a 1.820 3000 a 18.200 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7678 N 0 a 1.300 0 a 13.000 0 a 16.383 -32.769 a + 32.7679 +-50mV -500 a 500 -5.000 a 5.000 0 a 16.383 -32.769 a + 32.76710 +-100 mV -1.000 a 1.000 -10000 a 10000 0 a 16.383 -32.769 a + 32.76711 CJC Sensor 0 a 85 0 a 850 0 a 16.383 -32.769 a + 32.767

Seleccione un rango de señal de entrada = 2 c

Rango Señal (V o mAmp) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P

1370 -270 16383 0 0.1001037661

A) Conocida la señal calcular las cuentas del PLC

Ingrese el valor de señal (T en °C)= 23

Las Cuentas Calculadas son: 2926.96280488

Rango Señal (°C o mV) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P23 -270 2926.9628049 0 0.1001037661

A) Conocidas Las Cuentas calcular la señal entrada al PLC

Ingrese el valor de Cuentas= 2697 Valor Fuera Rango Superior!

Las Señal de Entrada es: -0.02

Rango Señal (°C o mV) Rango de CuentasX1 X0 Y1 Y0 P

-0.02 -270 2697 0 0.1001037661

Realizado Por Ricardo Celedón Mayo 2008

Esta aplicación permite el Cálculo de los valores intermedios de Señal o Cuentas para los valores intermediosde Módulos de Termocuplas.Debe Seleccionar el Tipo de Termocupla y el rango de la señal configurada en el Modulo del PLCLuego Calcular las cuentas o la señal.

Termocupla Entrada

Unidades ing. x 10

Unidades Ing. x 1

Escalado Para PID

Cuentas Proporcionales

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CABLES COMPENSADOS PARA TERMOCUPLAS:

Datos Termocupla Tipo K

Funda: VerdeCable Positivo: Verde Níquel/CromoCable Negativo:Blanco Níquel/Aluminio

T°a T°Cable Cobre

Metal a

V

Cable Cobre Metal b

V = Vcu,a(Ta) + Va,b(T) + Vb,cu(Ta)V= [Vb,cu(Ta) + Vcu,a(Ta) ] + Va,b(Ta)V= Vb,a(Ta) ] + Va,b(Ta)V=Va,b(T) - Va,b(Ta)

Va,b(T) = V + Vab(Ta)

Donde: V= Voltaje medido en el VoltímetroVa,b(Ta) = Voltaje de la termocupla a la temperatura ambiente (Buscar en Tabla)

NOTA: No interesa la T° del cable compensado de la termocupla entre la Zona a T°C y Ta°C debido a que no se generan termocuplas adicionales al ser el cable compensado similar al Metal a y brespectivamente.

Ejemplo: Termocupla Tipo "K"

V = 1.234 VoltsTa = 18 °C ==> 0,718 mV (Valor de la Tabla )

Va,b(T) V + Va,b(ta) = 1,234+0,718Inferior Superior

Va,b(T) 1.952 miliVolts ===> 48,29°C 1.94 1.981T° Patrón = 50°C dif = 0.041

Buscado Buscado1.952 0.012

Delta0.29 °C

Para conectar las termocuplas debe conectarse el cable positivo de la Termocupla con el Cable positivo del CableCompensado.Los conductores de los cables compensados están hechos con materiales similares a los de la termocupla por loque su conexión no genera una "Junta Fría", convirtiéndose esta unión en una extensión de la Termocupla.

El voltaje que interesa conocer es Va,b(T), para buscar después en la tabla el valor de temperatura despejamos y:

+ -

- -

+ +Vcu,a(Ta)

Vb,cu(Ta)

Va,b(T)

Cable Compensado no genera termocuplas

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LABORATORIO DE MEDICIÓN TERMOCUPLAS

Se realizó un laboratorio de Medición de termocuplas con los esquemas mostrados mas abajo y los resultadosse muestran en la Tabla siguiente.

Donde:Ta = Temperatura Ambiente V = Voltaje Medido en terminales del PLCT = Temperatura a Medir Va,b = Voltaje Medido en terminales de la termocupla

Esquema 1 Esquema 2

PLC Ta

Esquema 3 Esquema 4

PLC Ta

LECTURAS SOLO EN TERMOCUPLA Y T° AMBIENTE LECTURAS EN PLC Y TEMPERATURA AMBIENTE

Esquema Ta [°C] Va,b [mV] T° (Tabla) T° Patrón Ta [°C] V(plc) [mV] T° (Tabla)

N° 1 17.8 0.718 1.234 1.952 48 °C 50°C 17.8 0.718 1.145 1.863 46 °C -20005 49.4N° 2 17.8 0.718 1.232 1.950 49°C 50°C 17.8 0.718 -1.147 -0.429 -11°C -22294 -7,9°C

N° 3 18 0.758 1.236 1.994 49°C 50°C 18 0.758 -1.278 -0.52 -13°C -22435 -13°C

N° 4 17.8 0.718 1.203 1.921 48°C 50°C 17.8 0.718 1.266 1.984 49°C -19866 49°C

N° 1 17.2 0.677 2.285 2.962 73°C 75°C 17.2 0.677 2.247 2.924 72°C -19015 74,2°C

N° 2 16.7 0.677 2.298 2.975 73°C 75°C 16.7 0.677 -2.309 -1.632 -44°C -23657 -42°C

N° 3 16.1 0.637 2.411 3.048 73°C 75°C 16.1 0.637 -2.396 -1.759 -46°C -23822 -46,1°CN° 4 16.3 0.637 2.352 2.989 73°C 75°C 16.3 0.637 2.327 2.964 73°C -19022 74°C

Ta (en mV de Tabla)

mV Corregidos

en termocupla

Ta (en mV de Tabla)

mV Corregidos

en PLC

Cuentas en PLC

T° Leída PLC en ° C

Va,b(T)V

+

-

+

-

++

-

Va,b(T)V

+

-

+

-

++

-

+

+

-

-

Va,b(T)

Va,b(T)

Y17500.00

7734.38

1982.81

5625.00

3750.00

1875.00

Y0 0.00

X0 4 8 12 16 8.23

Pendiente 468.75

Y XIngrese el valor MINIMO aqui 0 4 Ingrese valor MINIMO eje X

Valores calculados arriba 1875.0 8 Ingrese valor conocidos aquí

Valores calculados arriba 3750 12 Ingrese valor conocidos aquí

Valores calculados arriba 5625.0 16 Ingrese valor conocidos aquí

Valores calculados arriba 8.23 Ingrese valor conocidos aquí

Valores calculados arriba Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese el valor SPAN aqui 7500.000 20 Ingrese valor SPAN eje X

206.1919000

20.5 20 X1

Ingrese valor MINIMO eje X

Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese valor conocidos aquí

Ingrese valor SPAN eje X

Cálculo flujo gas natural

Cálculo de volumen a 15°c y a una Atmosfera

Ejemplo

DatosPresión Atmosférica 1 AtmVolumen inicial 1 m3Presión inicial ( manométrica ) 50 kg/cm2 49.39 Atm Presión absolutaTemperatura 1 expandida 15 ° C 288.15 ° K Temperatura estandarizadaT°2 °C y luego conv. A °K 25 °C 298.15 ° K Temperatura absoluta

Presión 1 (expandida) 1 Atm Presión expandidaT° 1 (expandida) ° K 288.15 ° KPresión 2 49.39 AtmT°2 °K 298.15 ° KVolumen 2 1 M3Volumen 1 buscado 47.74 M3

Conversión Kg/cm2 AtmPresión 1 0.97Temperatura °K=°C+273,15 0 273.15

° K ° C

Volumen 1 Volumen 2

P abs= 1 AtmVol.= 47,74 m3

Vol.= 1 m3

T°= 15 ° C

Presión absolutaTemperatura estandarizadaTemperatura absoluta

Presión expandida

Volumen1 = P2*V2*T1P1*T1

P abs= 49,39

T°= 25° C