Cómo realizar el escalado de una señal analógica en TIA Portal

El escalado de una señal analógica es una cosa bastante habitual. Estoy seguro que en tu empresa, tienes más de un  sensor o actuador analógico conectado a un PLC.

Es normal, el escalado de una señal analógica es bastante habitual, también en los PLC Siemens, y cómo no, en las automatizaciones en TIA Portal.

Por tanto, y si aún no sabes cómo hacerlo, te voy a enseñar dos formas de realizar este escalado de señales analógico para que lo implantes en tus proyectos con autómatas Siemens bajo TIA Portal.

Escalado de una señal analógica de forma calculada

Para realizar un escalado, sea cual sea, tampoco deberías tener muchos problemas. Si desempolvas tus apuntes de cuando eras más joven, no más que calcular una recta que pasa por dos puntos.

Para empezar, imaginemos que tenemos un valor analógico de una sonda de presión entre 0 y 6bar que nos da la medida en 4-20mA.

Necesitaremos dos parejas de puntos para poder calcular la relación:

• El valor mínimo del la entrada analógica (para los 4mA) y el valor ingenieril que toma (0 bares)
• El valor máximo de la entrada analógica (para los 20mA) y el valor asociado (6 bares)

Las tarjetas de las CPU 1200

Aquí debemos tener una consideración.

Las tarjetas de entradas analógicas para las CPU 1200 sólo están disponibles en 0-20mA.

Actualizado: ya existen tarjetas en 4-20mA, si bien el ejemplo en 0-20mA es totalmente válido igualmente.

¿Es esto un problema?

En absoluto. Sólo que lo tienes que tener en cuenta.

El PLC lee valores entre [0 ; 27648] como valores dentro de rango. Una lectura fuera de este rango es que hay algún problema (rotura de hilo, por ejemplo)

Ahora bien, puede que la tarjeta solo admita 0-20mA o esté configurada entre 0-20mA (cosa que vamos a suponer para darle más interés).  El «0», por tanto, está pensado para 0mA, y nosotros vamos a tener un rango de 4-20mA como entrada.

Pues bien, los 4mA se corresponden con 5530. Lógicamente si la configuración de la tarjeta estuviera en vez de 0-20mA en 4-20mA, esto desaparece, y el límite inferior será un 0.

Pero como hay tarjetas aún por ahí que sólo tienen 0-20mA, vamos a suponer este caso, ya que es un poco más especial, y a la vez, más genérico.

Por tanto, nuestro valor mínimo va a ser 5530 (4mA) para 0 Bar ¿sí?

Ahora aplicaremos la famosa fórmula de recta que pasa por dos puntos:

Y ahora, usaremos la función CALCULATE de TIA Portal:

La fórmula que usaremos será: IN1 +(IN2-IN1)*(IN3-IN4)/(IN5-IN4)

En el valor mínimo de la escala meteremos 0 Bar en este caso, y 6 Bar en el Valor máximo escalado.

Lógicamente en #Valor_analógico introduciremos la lectura del sensor, y en #»Valor escalado» obtendremos un valor entre 0 y 6 bares.

Escalado usando SCALE_X y NORM_X

Dentro del amplísimo curso de TIA Portal sobre programación de TIA Portal, he revisado junto a mis alumnos  que no existe una función que escale las señales analógicas directamente para CPU de la serie 1200, como lo hay para las CPU 300 y 400.

Pero lo que sí podemos usar las funciones que aporta de serie TIA Portal, Scale_X y Norm_X para realizar el escalado de la señal.

Para que se entienda bien, se usan estas dos herramientas ya que el escalado se hace en dos pasos:

• Pasamos nuestro valor entre 5530 y 27648 a un valor real entre 0 y 1.
• Tomamos este valor entre 0 y 1 y que nos de un valor proporcional en nuestro ejemplo entre 0 y 6 bares.

NORM_X: Normalizar

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».

La figura siguiente muestra un ejemplo de cómo pueden normalizarse los valores:

SCALE_X: Escalar

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 que se deposita en la salida OUT.

Con lo cual, combinando estas dos operaciones vamos a poder escalar una señal analógica en TIA Portal sin ningún problema:

Escalar una salida analógica

Evidentemente, al revés ambos casos son válidos: podremos escalar una señal analógica pasando de un valor físico a la señal que hay que mandar a la tarjeta analógica.

A continuación, tienes el ejemplo de cómo realizar el escalado inverso:

Tienes más información en: FAQ Siemens

Y tú… ¿cómo realizas los escalados de señal en tus proyectos? ¿Habías usado alguna vez Norm_X y Scale_X?