Medida de voltajes de entrada y salida de los PLC´S

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Medida de voltajes de entrada y salida de los PLC´S”
INTRODUCCION:
En el siguiente documento estudiaremos acerca de los PLC´S, sus componentes
externos y todo lo que esto implica, nos centraremos principalmente en las señales de
entrada y de salida que estos arrojan, es decir, sus voltajes y analizaremos porque cada
PLC posee diferentes resultados y el porqué de esos resultados.
Conoceremos el funcionamiento de los PLC´S del laboratorio y de todos los dispositivos
que lo componen, principalmente los externos, destaparemos las compuertas de los
PLC´S con el fin de observar y analizar cómo están construidos y conformados.
Esto nos dará un amplio panorama del funcionamiento de cada dispositivo, como se
comportan en la vida real, cuáles son sus partes, cuáles son sus limitaciones en la
práctica.
Se adquirirán conocimientos y habilidades para el uso adecuado de dichos
instrumentos, es decir, que dispositivos conectar a las entradas y cuales a las salidas ya
que cada elemento maneja diferentes voltajes y si es necesario se deben de usar otros
dispositivos con el fin de amplificar o disminuir las señales provenientes de los PLC´S
para evitar cortocircuitos, principalmente proteger nuestras tarjetas y otros
elementos, algunos elementos secundarios usados comúnmente para proteger los
elementos son los opto acopladores, relevadores, amplificadores, fuentes externas,
etc.
 TEORIA (SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDA DE LOS PLC´S)
Las entradas y salidas a un PLC le sirven para controlar y monitorear las máquinas y
procesos. Existen básicamente dos tipos de entradas / salidas a los PLC´S: Entradas-
Salidas discretas, y Entradas-Salidas analógicas.
Las entradas discretas, también conocidas como entradas digitales, son las que poseen
dos estados: ON u OFF. Provienen de Pushbottons, detectores de proximidad,
interruptores de posición, etc. En la condición de ON, una entrada discreta puede ser
llamada como un 1 o como un ALTO, mientras que en la condición de OFF se conoce
como un 0 o como un BAJO.
Las salidas discretas tienen también dos condiciones posibles: ON u OFF. Ellas van a
servir a las bobinas de los contactores, a válvulas solenoides, a luces pilotos, etc. Por su
parte las entradas analógicas son voltajes o corrientes continuas que provienen de
procesos de control de temperatura, presión, flujo, nivel, etc. Típicamente son señales
cuyo rango es de 4 a 20 mA DC, o señales de rango de 0 a10 voltios DC.
Las salidas analógicas son señales de corriente o voltaje continuo. Pueden ser tan
simples como un nivel de 0 a 10 voltios que maneje un voltímetro analógico, o un poco
más complejas como señales de corriente que manejen convertidores corriente-
presión de aire que a su vez sirvan a actuadores como lo son Servo válvulas para el
control de flujo. Igualmente, con la interface adecuada, servirían a otros tipos de
actuadores dentro de esos mismos procesos como lo son: servomotores, control es de
potencia de hornos, etc.
Entradas al PLC.
Las entradas a los PLC´S son poco variadas. Las más populares son las DC (Fuente o
Sumidero) y las AC. Los rangos típicos de voltajes de entrada listados en orden
de popularidad son los siguientes:
•12 – 24 Vdc
•100-120 Vac
•5 Vdc (TTL)
•200-240 Vac
•48 Vdc
•24 Vac 
El PLC debe convertir esta variedad de niveles lógicos de voltaje a niveles de voltaje de
lógica TTL (5 Vdc). Para lograr esto utiliza dos interfaces circuitales típicas: DC a TTL, y
AC a TTL.
Los opto acopladores son usados para aislar la circuitería interna de las tensiones de
alimentación externas. Esto elimina la posibilidad de que cualquier voltaje dañino o
cualquier ruido alcance los circuitos lógicos internos del PLC. Los opto acopladores
convierten la señal eléctrica de corriente o voltaje a una señal luminosa, y luego la
transforman de luminosa a eléctrica para que así los circuitos lógicos del PLC puedan
procesarla.
Entradas DC.
Típicamente existen módulos de entradas DC que trabajan a 5, 12, 24, o 48 voltios,
pero el de uso más popular es el de 24 VDC. Los módulos de entradas DC permiten
conectar sensores transistorizados del tipo PNP (fuente) o NPN (sumidero). Si se está
usando un switch convencional (interruptores opushbutton) no hay cuidado si las
entradas son NPN o PNP. Sin embargo, si se está usando un sensor electrónico
(fotoeléctricos, de proximidad, etc.) se debe tener cuidado que su configuración de
salida sea compatible con el tipo de entrada (NPN o PNP) del PLC.
Entradas AC.
En voltaje AC es uno que no posee polaridad, es decir, no hay positivo o negativo por el
cual preocuparse a la hora de la conexión. Sin embargo este tipo de entrada posee la
desventaja de ser algo peligrosa (SHOCK eléctrico) si no se toman las precauciones
debidas. Los módulos de entrada AC que existen típicamente trabajan con voltajes de
24, 48, 110, y 220 voltios. Los módulos de entradas AC son menos comunes que los de
entrada DC. La razón es que la gran mayoría de los sensores actuales utilizan salidas
transistorizadas (NPN o PNP), y un transistor no trabaja con polarizaciones AC
Salidas del PLC.
Los módulos de salida raras veces o nunca suplen potencia a las cargas, más bien ellos
actúan como switches. Fuentes externas son conectadas a las tarjetas de salida de los
PLC´S y entonces ellas se encargan de conmutarla potencia (ON u OFF) hacia cada
salida. Los rangos típicos de voltajes típicos que son conmutados en los módulos de
salida son lo que se listan a continuación:
•120 VAC
•24 VDC
•220 VAC
•12 – 48 VAC
•12 – 48 VDC
•5 VDC (TTL)
Los módulos de salida normalmente tienen de 8 a 16 salidas de un mismo tipo: a relés,
a transistores, o a TRIACs. Los PLCs deben convertir los niveles lógicos TTL (5 VDC)
presente en el bus de datos a niveles de voltaje externos. Esto se logra con el uso de
circuitos de interface como los mostrados a continuación, los cuales además de usar
básicamente un opto acoplador para conmutar la circuitería externa, también utilizan
algunos componentes para proteger la circuitería de voltajes excesivos y de polaridad
inversa.
Salidas a relé.
Uno de los tipos más populares de salidas disponibles son las de relé. Esto se debe a
que un relé puede ser usado tanto con cargas AC como con cargas DC. Algunas de las
formas más comunes de cargas son solenoides, lámparas, motores, etc.; las cuales
vienen en muchos tamaños eléctricos. Por esta razón siempre hay que chequear las
especificaciones de la carga antes deSconectarla a la salida del PLC, a fin de asegurar
que la corriente máxima que ellas consumen estará dentro de los límites permitidos en
las especificaciones de las salidas del PLC.
Salidas a transistores.
Un transistor solo puede conmutar en circuitos de corriente directa. Por esta razón el
transistor no puede ser usado con voltajes de corriente alterna (AC). En este tipo de
aplicación, el transistor es tratado como un switch de estado sólido. Una pequeña
corriente aplicada a la “base” del transistor permite conmutar una corriente
considerablemente mayor a través de su unión Colector-Emisor. Basado en este
fundamento, Cuando la lógica programada en el PLC indica que se debe activar una
salida física, el PLC aplica una pequeña corriente a la base del transistor de la
salida en cuestión y así la misma “cierra sus contactos”. Una vez establecido el flujo
eléctrico a través de los contactos de la salida activada, la carga conectada a esta salida
se activara también.
 (Rabiee, Max et al. Programmable logic controller: Hardware and Programming.
Enero 2000.)
 MATERIAL Y EQUIPO:
o Instrumentos y equipo de laboratorio.
o Tablero didáctico.
o Multimetro.
o PLC´S del laboratorio. 
DESARROLLO:
A continuación mostraremos las conexiones externas de cada PLC del laboratorio y
algunos diagramas básicos de conexión y protección de los dispositivos. 
SIMATIC S7-200; CPU 222.
SIMATIC S7-200; CPU 224.
LOGO! 23 ORC.
SIMATIC S7-1200. CPU 1214C.
MicroLogix 1200.
Micro Logix 240.
Ahora mostraremos algunos ejemplos de circuitos de protección y de conexiones de
algunas salidas:
Alambrado de un interruptor.
Conexión de cargas resistivas de CA.
Circuito de protección (opto acoplador).
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
Una vez obtenidas la mediciones se pudo ver que cada PLC tiene diferencias en cuanto
a las señales de salida y entradas que arrojan (voltaje) esto dependerá de sus
características y su función, también se observo que por lo regular los PLC´S trabajan
con señales TTL o con 24 volts DC, por lo tanto existen un sinfín de dispositivos
secundarios los cuales se le adaptan al PLC o a los circuitos de conexión con la finalidad
de obtener las señales voltajes y funciones deseadas como es el caso de los relés o
transistores, o para protección de los elementos los opto acopladores, etc. 
En general se observo con qué tipo de señales trabaja un PLC y se adquirieron
habilidades y conocimientos sobre estas ya que en la vida cotidiana nos
encontraremos con todo tipo de dispositivos que usen diferentes voltajes o señales a
los cuales tenemos que adaptar elementos y circuitería necesaria para su correcto
funcionamiento sin dañar los dispositivos.
BIBLIOGRAFIA:
 Micro autómata TSX 17.Manual de Instalación: Telemecanique. Manual 
1989.6. Petrozella, Frank:
 Programmable logic controller.
 Enero 1997.7. Rabiee, Max et al.:
 Programmable logic controller: Hardware and Programming.
 Enero 2000.8. Relé programable ZELIO LOGIC. Telemecanique. Manual
Enero, 2000.