Sistema de control continuoSistemas de control de tiempo continuo son aquellos en que todas sus seales y componentes fsicos varan dinmicamente y continuamente con el tiempo. En muchos procesos industriales existe la necesidad de controlar magnitudes del tipo analgica (Velocidad, temperatura, presin, nivel, posicin, etc) El controlador debe actuar sobre el error de tal forma de intentar por medio de alguna ley de control llevarlo a cero. (seal de referencia = seal de salida) Seal de error es la diferencia o desviacin entre la seal deseada de referencia y la seal real de salida.e(t)=r(t)-y(t)Controlador analgicoPlantar(t)y(t)sensor+-ActuadorAmplificadores operacionales

Los sistemas modernos de control utilizan controladores digitales para realizar la tarea de control de un proceso que es inherentemente continuo. Sistema de control digitalLa seal a controlar proveniente de la planta es del tipo analgica. Cuando se utiliza un controlador digital, es necesario realizar la conversin de la seal continua sensada en la salida a una equivalente digital, este proceso de codificacin es conocido como conversin anlogo digital (A/D), una vez que el controlador ejecuta la ley de control sobre la seal de error digital es necesario realizar el proceso de conversin digital anlogo (D/A) para as actuar sobre el elemento actuador. Una seal digital es aquella seal de tiempo discreto cuantificada por medio de una secuencia de nmeros generalmente binarios.

Resolucin de un convertidor anlogo - digital La resolucin de un convertidor se define como el nmero de distintos valores analgicos que se corresponden con los distintos valores digitales de entrada, la resolucin depende del nmero de bits que posee el convertidor. As un convertidor de N bits posee una resolucin Q dado por: n: nmero de bits del conversorA: valor de plena escala de la seal analgica a digitalizarPor ejemplo un convertidor de 4 bits para una seal analgica de voltaje cuya plena escala es 15 V la resolucin ser:

Precisin de un convertidor anlogo - digital La precisin absoluta de un convertidor se define como la diferencia entre la salida esperada y la real. Esta precisin incluye los errores de offset (corrimiento), ganancia, y linealidad.Para mejorar la precisin de un convertidor A/D es necesario reducir los errores de offset y ganancia, para eso previamente se debe realizar el proceso de calibracin del convertidor por medio de una seal de prueba (seal de calibracin), para comparar el valor real de la seal con el valor digitalizado esperado.

Mdulo anlogo EM 235 El mdulo de expansin EM 235 es un conversor A/D y tambin un conversor D/A de 12 bits, posee 4 A/D denominadas como entradas anlogas y 1 D/A denominada como salida analgica.

Especificaciones generalesEntradasunipolarbipolarSeleccionable

Especificaciones generalesSalidas

Especificaciones generalesFormato palabra de datos de entrada:Los 12 bits del valor de conversin analgica/digital (ADC) se justifican a la izquierda en el formato de palabra de datos. El MSB (bit ms significativo) indica el signo, en tanto que cero indica un valor positivo de la palabra de datos.Formato palabra de datos de salida:Los 12 bits del valor de conversin digital/analgica (DAC) se justifican a la izquierda en el formato de palabra de datos de salida. El MSB (bit ms significativo) indica el signo, en tanto que cero indica un valor positivo de la palabra de datos. Los cuatro ceros a la derecha se truncan antes de cargarse en los registros DAC. Estos bits no tienen efecto alguno en el valor de seal de salida.Bit de signo

Configuracin del mdulo de ampliacin EM 235La siguiente tabla muestra cmo configurar el mdulo EM 235 utilizando los interruptores DIP. El rango de las entradas analgicas y la resolucin se seleccionan con los interruptores 1 a 6. Todas las entradas se activan en un mismo rango y formato. La tabla muestra cmo seleccionar el formato unipolar/bipolar (interruptor 6), la ganancia (interruptores 4 y 5) y la atenuacin (interruptores 1, 2 y 3). En la tabla, ON est cerrado y OFF est abierto. Los ajustes de los interruptores se leen slo cuando est conectada la alimentacin.

Configuracin del mdulo de ampliacin EM 235Tabla para Seleccionar rango y resolucin de entradas anlogas.

Entradas analgicas AI: El S7-200 convierte valores reales analgicos en valores digitales en formato de palabra (de 16 bits). A estos valores se accede con un identificador de rea (AI), seguido del tamao de los datos (W) y de la direccin del byte inicial. Puesto que las entradas analgicas son palabras que comienzan siempre en bytes pares (por ejemplo, 0, 2, 4, etc.), es preciso utilizar direcciones con bytes pares (por ejemplo, AIW0, AIW2, AIW4, etc.) para acceder a las mismas. Las entradas analgicas son valores de slo lectura.Acceso a los datos de entrada

SEALDIRECCINMODULO EM235ENTRADA 0AIW0A+ / A-ENTRADA 1AIW2B+ / B-ENTRADA 2AIW4C+ / C-ENTRADA 3AIW6D+ / D-

Acceso a los datos de salidaSalidas analgicas (AQ): El S7-200 convierte valores digitales en formato de palabra (de 16 bits) en valores reales analgicos. Estos valores analgicos son proporcionales a los digitales. A los valores analgicos se accede con un identificador de rea (AQ), seguido del tamao de los datos (W) y de la direccin del byte inicial. Puesto que las salidas analgicas son palabras que comienzan siempre en bytes pares (por ejemplo, 0, 2, 4, etc.), es preciso utilizar direcciones con bytes pares (por ejemplo, AQW0, AQW2, AQW4, etc.) para acceder a las mismas. Las salidas analgicas son valores de slo escritura.

SEALDIRECCINMODULO EM235SALIDAAQW0V0 /I0

Calibracin de las entradasPara calibrar una entrada, proceda de la manera siguiente:

1. Desconecte la alimentacin del mdulo. Seleccione el rango de entrada deseado.2. Conecte la alimentacin de la CPU y del mdulo. Espere unos 15 minutos para que el mdulo pueda estabilizarse.3. Mediante una fuente de tensin o de intensidad, aplique a una de las entradas una seal de valor cero.4. Lea el valor que la CPU ha recibido del correspondiente canal de entrada.5. Con el potencimetro OFFSET, seleccione el valor cero u otro valor digital.6. Aplique una seal de rango mximo a una entrada. Lea el valor que ha recibido la CPU.7. Con el potencimetro GAIN, seleccione el valor 32000 u otro valor digital.8. En caso necesario, vuelva a calibrar el desplazamiento (OFFSET) y la ganancia (GAIN).

Datos del tipo entero Un tipo de dato entero en computacin es un tipo de dato que puede representar un subconjunto finito de los nmeros enteros. El nmero mayor que puede representar depende del tamao del espacio usado por el dato y la posibilidad (o no) de representar nmeros negativos. Por ejemplo para el sistema s7 200 se utilizan 16 bits (formato palabra) para representar un nmero entero. As los nmeros enteros diferentes que se pueden representar son . En una representacin sin signo, esos valores son los enteros entre 0 y 65.535; usando una representacin con signo, el rango de valores posibles va de 32.768 a 32.767.

Datos del tipo real Las computadoras, con un nmero finito de bits, no pueden almacenar todos los nmeros reales en forma exacta. Esto es similar a lo que ocurre con los nmeros irracionales (como pi, raiz(2), etc) o peridicos (1/3, 1/11, ...) en el sistema decimal. La forma convencional de almacenar nmeros reales en la memoria de una computadora es mediante el mtodo llamado de punto flotante (floating point). Uno de los sistemas ms comunes es la representacin de nmeros reales en simple precisin utilizada en la convencin IEEE 754. En dicho sistema cada nmero de precisin simple ocupa (32 bits = palabra doble) que se destinan a: el signo (1 bit), un exponente (8 bits) y la parte fraccionaria de la mantisa (23 bits). S es el bit del signo y, por lo tanto, 0 se entiende como positivo ( -1^0=1 ) y 1 como negativo ( -1^1 = -1 ) .E es el exponente al que se le debe sumar 127 para obtener el equivalente codificadoF es la parte de la fraccin, la nica que se expresa.

Ejemplo: obtener el binario correspondiente al nmero real 525,5 segn la norma IEEE 754. 525,5 es positivo, por lo que el primer bit ser 0.Su representacin en el sistema binario (base 2) es: 1000001101.1 Al normalizarlo, obtenemos: 1.0000011011*2^9 Sumndole 127 al exponente, que es 9, da 136 o, en sistema binario (base 2): 10001000 La mantisa est compuesta por la parte decimal de 525,5 en base 2 normal, que es 0000011011Como la mantisa debe tomar 23 bits, se deben agregar ceros para completarla: 00000110110000000000000La representacin binaria de 525,5 bajo el estndar IEEE 754 es, por lo tanto:

0 1000 1000 00000110110000000000000 Exponente (136)Signo Mantisa

Rangos decimales y hexadecimales para los diferentes tamaos de datos S7-200

Escalado de los datos de entradas a valor realLa representacin de los valores de entradas y salidas analgicas en el mdulo de ampliacin EM 235 as como de la cpu 224, se realiza en formato del tipo palabra INTEGER (entero de 16 bits). Para la interpretacin correcta y consiguiente elaboracin de los datos, es necesaria una conversin a datos del tipo real (escalamiento de los datos tipo palabra simple a real), se pueden definir 3 tipos de escalamiento. Unipolar, bipolar y unipolar con desviacin al 20%.

Escalado unipolar: El escalado unipolar slo se desarrolla en el rango de valores positivos o negativos (la figura muestra un ejemplo para valores de entradas analgicas de 0 a 32000).Funcin lineal de escalamientoIsh = 32000OshOsI = 0IsI = 0Valor de salida escaladoValor de entrada analgica (unipolar)IvOv

Escalado bipolar: El escalado bipolar se desarrolla en el rango de valores positivo y negativo (la figura muestra un ejemplo de un valor de entrada analgica que va de -32000 a 32000).Valor de entrada analgica (bipolar)Valor de salida escalado

Escalado unipolar desviacin 20%: Con un escalado unipolar con una desviacin del 20%, el lmite inferior del rango de valores est al 20% del valor superior (la figura muestra un ejemplo de un valor de entrada analgica que va de 6400 a 32000).Valor de salida escalado