Explicación para realizar un escalado de señal analógica para los PLCs, revisando las diferentes conversiones de datos

1. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
RAMON FERNANDEZ

2. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Hay autómatas que tienen librerías donde
tienen bloques específicos para realizar
automáticamente el escalado solo
introduciendo los datos, en el caso de
Step7 Microwin de Siemens.
 3.1 Descripción de la librería "Scale"
La librería "scale.mwl" contiene módulos de
función para convertir el escalado de tipo
INTEGER a REAL (S_ITR), de tipo REAL a
REAL (S_RTR) y de tipo REAL a INTEGER
(S_RTI).
2

3. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 3.2 Escalado de la entrada
analógica al formato de datos
de salida REAL (S_ITR)
Las funciones S_ITR ofrecen la
posibilidad de convertir señales de
entradas analógicas en valores
normalizados entre 0.0 y 1.0 (tipo
REAL).
3
 3.3 Modificación del escalado al
formato de tipo de datos REAL
(S_RTR)
Las funciones S_RTR ofrecen la
posibilidad de convertir rangos de
valores enteros de formato REAL (por
ejemplo, los valores de entrada entre
0.0 y 1.0 a la zona de salida en
porcentaje).
Figura 05
Figura 06

4. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
4
 3.4 Conversión al formato de
escalado de salidas analógicas
INTEGER (S_RTI)
Las funciones S_RTI convierten un
número real en el tipo de datos de
salida analógica INTEGER.
 Se tiene un fluido determinado dentro de un
contenedor cerrado.
 El conversor de medida de diferencia de presión
suministra una intensidad (4 - 20 mA) a la
entrada del módulo de entradas analógicas. La
intensidad es proporcional al nivel de llenado del
contenedor.
 El módulo analógico EM 235 se tiene que
calibrar de tal manera que el valor analógico de
20 mA, con un nivel de llenado de 10 m, se
convierta al valor digital 32.000. Con un nivel de
llenado de 0 m, el valor analógico de 4 mA se
convierte al valor digital 6.400. El programa
realiza la escala de los valores digitales
convertidos en altura en metros.
Figura 07

5. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 La tensión para el señalizador del nivel de llenado se tiene que crear a través del módulo
de salidas analógicas. Esta tensión se crea escribiendo el valor digital correspondiente en
una palabra de salidas analógicas (AAW).
 El módulo de salidas analógicas suministra la altura del nivel de llenado (entre 0 y 10
metros) al equipo de medida en forma de una tensión entre 0V y 10V. La señalización
analógica del equipo de medida reacciona a la tensión con un movimiento de la aguja que
es proporcional al nivel de llenado.
 La fórmula escala cada valor que se encuentra entre un valor de escalado máximo y
mínimo. Este programa recibe la palabra de entradas analógicas (AEW) y la escala para el
módulo de salidas analógicas.
 Primero, el programa lee la palabraAEW, es decir un valor entre 4 y 20 mA (6.400 y
32.000), y escala el valor a un número normalizado entre 0.0 y 1.0 (consulte la figura
05). Este valor se escala para el rango de 0.0 a 100.0 (consulte la figura 06) y de 0 a
32.000 (consulte la figura 07).
5

6. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Fórmula
La siguiente fórmula se deduce del diagrama para el cálculo del valor escalado:
 Ov = (Osh - Osl) / (Ish - Isl) * (Iv - Isl) + Osl
6

7. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
7
0 V
 COMO SE REALIZA EL ESCALADO
 FORMULA
10 V 350ºC
0ºC
X Y
5,3V
10ºV ----------- 350ºC
5,3V ----------- Y0
X0 = Y0
Xmax ----------- Ymax
X0 ----------- Y0

8. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
8
0 V
 FORMULA
 UNA REGLA DETRES.
10 V 350ºC
0ºC
X Y
5,3V
10V ----------- 350ºC
5,3V ----------- Y0
X0 = Y0
Y0 = 5,3 * 350 = 185ºC
10

9. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
9
0 V
 Esto hay que introducirlo en una formula que va dentro del PLC
10 V 350ºC
0ºC
X Y
5,3VX0 = Y0
Y0 = (350) * (X0)
10
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax

10. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
10
0 V
 Comprobación de la formula, en varios puntos para comprobar que funciona.
 Ejemplo= Con las escalas de mínimo, máximo, un punto medio.
10 V 350ºC
0ºC
X Y
X0 Y0
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax
Mínimo Y0 = (350) * (0) =
10
0
10 = 0

11. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
11
0 V
 Comprobación de la formula, en varios puntos para comprobar que funciona.
 Ejemplo= Con las escalas de mínimo, máximo, un punto medio.
10 V 350ºC
0ºC
X Y
X0 Y0
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax
Máximo Y0 = (350) * (10) =
10
3500
10
= 350

12. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
12
0 V
 Comprobación de la formula, en varios puntos para comprobar que funciona.
 Ejemplo= Con las escalas de mínimo, máximo, un punto medio.
10 V 350ºC
0ºC
X Y
X0 Y0
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax
Medio Y0 = (350) * (5) =
10
1750
10
= 175

13. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
13
X máxima Y máxima
X0Variable
Iremos cambiando
Y0 Resultado
salida

14. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
14
PLC
VOLTAJE ENTRADA ANALÓGICA
SE CONVIERTE EN UN NÚMERO
UN REGISTRO

15. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
15
X máxima Y máxima
X0Variable
Iremos cambiando
Y0 Resultado
salida
R10 R12
R14 R16
Van de 2 en 2 porque, normalmente en los
PLC, las palabras se escriben en 32 bits

16. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
16
MULTIPLICACIÓNON
MULTIPLICACIÓN
EL RESULTADO DE LA
MULTIPLICACIÓNYmax
X0
El producto de la multiplicación
hay que guardarlo en una
variable que esté libre
R20
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax

17. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
17
ON
MULTIPLICACIÓN
EL RESULTADO DE LA
MULTIPLICACIÓNR12
R14
El producto de la multiplicación
hay que guardarlo en una
variable que esté libre
R20
ON
DIVISIÓN
EL RESULTADO DE LA
DIVISIÓNR20
R10
Y0 = (Ymax* (X0)
Xmax
ES ELVALOR DE Y0

18. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
18
0ºC
 FORMULA CUANDO UNA DE LAS ESCALAS NO EMPIEZA EN CERO
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
100ºC ----------- 212ºF
20ºC ----------- Y020ºCX0
Y0
Xmax ----------- Ymax
X0 ----------- Y0

19. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
19
0ºC
 FORMULA CUANDO UNA DE LAS ESCALAS NO EMPIEZA EN CERO
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
100ºC ----------- 212ºF
20ºC ----------- Y0
20ºCX0 =
Y0 =
Y0 = 20* 212 = 42,4ºF
100
68ºF
VALOR
FALSOValor
O.K.
42,4ºF

20. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
20
0ºC
 FORMULA CUANDO UNA DE LAS ESCALAS NO EMPIEZA EN CERO
 Buscar la equivalencia con el valor mínimo.
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
0ºCX0
Y0
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax
Mínimo Y0 = (212) * (0) =
100
0
10
= 0ºF
VALOR
FALSO

21. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
21
0ºC
 FORMULA CUANDO UNA DE LAS ESCALAS NO EMPIEZA EN CERO
 Buscar la equivalencia con el valor máximo.
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
100ºCX0
Y0
Y0 = (Ymax) * (X0)
Xmax
Máximo Y0 = (212) * (100) =
100
21200
100
= 212ºF
VALOR
CORRECTO
Pero basta con que una de las
operaciones de comprobación el
resultado no sea correcto para que
no funcione

22. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Cuando las escalas de comparación no empiezan en 0.
 Aplicar la regla de tres no sirve.
 Por lo tanto hay que aplicar otra formula que será la del
Escalamiento o Rango.
22
20
60 90
30
X Y
Imaginemos que 20 personas en 8h
de trabajo montan 60 neveras.
Cuando necesitamos más
producción ponemos 30 personas
en 8h de trabajo montaran 90
neveras.
¿Cuántas neveras hace una
persona en las 8 horas de
trabajo?
30
20
= 1,5 Neveras
90
60
= 1,5 Neveras
Personas Neveras
Tiempo
establecido

23. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 FORMULA CUANDO UNA DE LAS ESCALAS NO EMPIEZA EN CERO
23
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
212
100
= 2,12ºF
32
0
= Error/infinito

24. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Para que funcione la proporcionalidad hay que realizar
otra formula buscando los RANGOS.
24
20
60 90
30
X Y
90 neveras menos 30 neveras = 60
Si dividimos 60 entre 40 = 1,5 Neveras
Personas Neveras
Tiempo
establecido
60 neveras menos 20 neveras = 40

25. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Para que funcione la proporcionalidad hay que realizar
otra formula buscando los rangos.
 Apliquemos la formula a la escala de grados Cº y Fº
25
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y 100ºC menos 0ºC = 100
Si dividimos 180 entre 100 = 1,8º
CENTIGRADOS FAHRENHEIT
212ºF menos 32ºF = 180
Tenemos que conocer los límites
superior e inferior y realizar
RANGOS

26. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Para que funcione la proporcionalidad hay que realizar otra
formula buscando los rangos.
 Busquemos ahora una variable X0 = 20ºC
26
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
CENTIGRADOS FAHRENHEIT
20ºC
Y0 = (Ymax- Ymin)
(Xmax- Xmin)
x (X0)
Y0
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (20) = 36ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) = 0ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) = 180ºF
Y0 = O.K.
68ºF
Comprobar
variable
máxima
Comprobar
variable
mínima
Comprobar
variable
intermedia 20ºC

27. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Para que funcione la proporcionalidad hay que realizar otra
formula buscando los rangos.
 Busquemos ahora una variable X0
27
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
CENTIGRADOS FAHRENHEIT
20ºC
Y0 = (Ymax- Ymin)
(Xmax- Xmin)
x (X0)
Y0
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (20) = 36ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) = 0ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) = 180ºF
Y0 = O.K.
68ºF
Comprobar
variable
máxima
Comprobar
variable
mínima
Comprobar
variable
intermedia
¿Cuánto falta para
llegar a la cifra
verdadera?
32
32
32
32

28. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Al no empezar la segunda de las escalas en 0, una vez realizado el calculo se
le tiene que sumar el valor mínimo de la escala que empieza con el valor
superior a cero.
 De esta manera la equivalencia se mantendrá.
 Si aplicamos esta misma formula a aquellas escalas que las dos si empiezan
por cero, va ha funcionar igual, ya que si le sumamos un cero no cambiará el
valor.
 Por lo tanto esta formula queda de la siguiente manera.
28
Y0 = (Ymax- Ymin)
(Xmax- Xmin)
x (X0) + Ymin

29. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Para que funcione la proporcionalidad hay que realizar otra
formula buscando los rangos.
 Busquemos ahora una variable X0 = 20ºC
29
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
CENTIGRADOS FAHRENHEIT
20ºC
Y0 = (Ymax- Ymin)
(Xmax- Xmin)
x (X0) +Ymin
Y0
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (20) +32 = 68ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) + 32 = 32ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0) + 32 = 212ºF
Y0 = O.K.
68ºF
Comprobar
variable
máxima
Comprobar
variable
mínima
Comprobar
variable
intermedia
X0 =20ºC

30.  Pero nos queda el último caso, aquellos que la primera escala no empieza
por cero.
30
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
212ºF
32ºF
X
FAHRENHEIT
0ºC
Y
CENTIGRADOS
Y0 = (100- 0)
(212- 32)
x (32) + 0 = 17,76Comprobar
variable
mínima
Y0 = (Ymax- Ymin)
(Xmax- Xmin)
x (X0) + Ymin
100ºC
Y0 = (100- 0)
(212- 32)
x (212) + 0 =117,66Comprobar
variable
máximo
VALORES
FALSOS
Si la primera escala el valor
mínimo no empieza por 0.
La formula anterior vemos que
no funciona.

31.  Pero nos queda el último caso, aquellos que la primera escala no empieza
por cero.
31
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
212ºF
32ºF
X
FAHRENHEIT
0ºC
Y
CENTIGRADOS
Y0 = (100 - 0)
(212- 32)
x (32-32) + 0 = 0ºCComprobar
variable
mínima
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin
100ºC
Y0 = (100 - 0)
(212- 32)
x (212-32) + 0 =100ºCComprobar
variable
máximo

32.  Pero nos queda el último caso, aquellos que la primera escala no empieza
por cero.
32
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
212ºF
32ºF
X
FAHRENHEIT
0ºC
Y
CENTIGRADOS
Y0 = (100 - 0)
(212- 32)
x (68-32) + 0 =Comprobar
variable 68ºF
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin
100ºC
Y0 = (100)
(180)
x (36) + 0 =Comprobar
variable 68ºF
Y0 = (0,55555556 X 36) + 0 = 20ºCComprobar
variable 68ºF
68ºF
Y0 = 20ºC

33. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 LA NUEVA FORMULA SIRVE PARA TODOS LOS CASOS
 Probemos otra vez una variable que empiece con
la primera columna de escala en 0.
 Busquemos la variable intermedia X0 = 20ºC
33
0ºC
100ºC 212ºF
32ºF
X Y
CENTIGRADOS FAHRENHEIT
20ºC
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (20 - 0) +32 = 68ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0 - 0) + 32 = 32ºF
Y0 = (212- 32)
(100- 0)
x (0 - 0) + 32 = 212ºF
Y0 = 68ºF
Comprobar
variable
máxima
Comprobar
variable
mínima
Comprobar
variable
intermedia
X0 =20ºC
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin

34. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 PROCESO COMPLETO DE SEÑAL ANALÓGICA
34

35. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
35
PLC
VOLTAJE ENTRADA ANALÓGICA
SE CONVIERTE EN UN NÚMERO
0 - Mínimo
1000 -
Máximo
Dentro del PLC, hay un convertidor analógico/digital el cual monitorea el
registro y dentro hay un valor que cuando es 0 es el mínimo y cuando es 1000
es el máximo, y esta es nuestra VARIABLE PRINCIPAL
0
1000
NOTA
Cada PLC
tiene su
escala.
Hay que saber
que voltaje llega
cuando está a 0
Hay que saber
que voltaje llega
cuando está a
1000

36. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
36
PLC
VOLTAJE ENTRADA ANALÓGICA
SE CONVIERTE EN UN NÚMERO
0 - Mínimo
1000 -
Máximo
0
100010V
0V
VARIABLE
DE VOLTAJE
VARIABLE
DEL PLC
VARIABLE
TEMPERATURA
100º
-50º

37. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Datos para suministrar al sistema (datos de entrada, registros)
 Los registros irán de 2 en 2 porque utilizaremos 32 bits (Utilizar cualquier Registro siempre que vayan de 2 en
2 y configurar con coma flotante,para que guarde los decimales en las operaciones.)
37
Unidad de
conversión del
PLC
Máxima
Voltaje
Máximo
Unidad de
conversión del
PLC
Mínima
Voltaje
Mínimo
Registro – R10
Temperatura
Máxima
Temperatura
Mínima
Registro – R12
Registro – R20
Registro – R22
Registro – R50
Registro – R52
Variable
Analógica
de entrada
Y
Y
X
X Z
Z
X0
Variable de
Voltaje que
equivale
Se la asigna el proceso
Registro – R40
Y0
Variable de
Temperatura
que equivale
Registro – R60
Z0
Registro
R30

38. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
38
S7
R24
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR20
R22 RANGO
DE Y
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR10
R12 RANGO
DE X
R14
SIGUE
S7
R16
DIV - DIVIDIR
RESULTADO
DE LA
DIVISIÓN
R24
R14 RESOLU
CIÓN
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR30
R12 RANGO
DE Y
R18
(Ymax - Ymin) (Xmax - Xmin)
(X0 - Xmin)(Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)

39. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
39
S7
R26
MUL - MULTIPLICAR
RESULTADO DE LA
MULTIPLICACIÓNR16
R18 MULT.
X -Y
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin
ADD- SUMA
RESULTADO
DE LA SUMA
R26
R22
RESULTADO
Y0
R40
(Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin) x (X0 – Xmin) + Ymin(Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin)

40. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Datos para suministrar al sistema (datos de entrada, registros)
 Los registros irán de 2 en 2 porque utilizaremos 32 bits (Utilizar cualquier Registro siempre que vayan de 2 en
2 y configurar con coma flotante,para que guarde los decimales en las operaciones.)
40
Unidad de
conversión del
PLC
Máxima
Voltaje
Máximo
Unidad de
conversión del
PLC
Mínima
Voltaje
Mínimo
Registro – R10
Temperatura
Máxima
Temperatura
Mínima
Registro – R12
Registro – R20
Registro – R22
Registro – R50
Registro – R52
Variable
Analógica
de entrada
Y
Y
X
X Z
Z
X0
Variable de
Voltaje que
equivale
Se la asigna el proceso
Registro – R40
Y0
Variable de
Temperatura
que equivale
Registro – R60
Z0
Registro
R30

41. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
41
S7
74
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR70
R72 RANGO
DE Z
Z0 = (Zmax - Zmin)
(Ymax - Ymin)
x (Y0 – Ymin) + Zmin
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR20
R22 RANGO
DE Y
R24
SIGUE
S7
R76
DIV - DIVIDIR
RESULTADO
DE LA
DIVISIÓN
R74
R24 RESOLU
CIÓN
SUB - RESTA
RESULTADO
DE LA RESTAR40
R22 RANGO
DE Z
R78
(Zmax - Zmin) (Ymax - Ymin)
(Y0 - Ymin)(Zmax - Zmin)
(Ymax –Ymin)

42. .
.
ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 Escribir la formula en un PLC, en los bloques de datos.
42
S7
R80
MUL - MULTIPLICAR
RESULTADO DE LA
MULTIPLICACIÓNR76
R78 MULT.
X -Y
Z0 = (Zmax - Zmin)
(Ymax - Ymin)
x (Y0 – Ymin) + Zmin
ADD- SUMA
RESULTADO
DE LA SUMA
R80
R52
RESULTADO
Z0
R60
(Zmax - Zmin)
(Ymax - Ymin) x (Y0 – Ymin) + Zmin(Zmax - Zmin)
(Ymax - Ymin)
x (Y0 – Ymin)

43. ESCALADO DE SEÑAL ANALÓGICA
 LA NUEVA FORMULA SIRVE PARA TODOS LOS CASOS
 Probemos con números negativos.
 La primera columna X de escala en 0 a 1000
 La segunda columnaY de escala -50 a 100ºC
43
0
1000 100ºC
-50ºC
X Y
Valor numerico Grados centígrados
500
Y0 = (100 - -50)
(1000 - 0)
x (500 - 0) +-50 = 25ºC
Y0 = (100 - -50)
(1000 - 0)
x (0 - 0) + - 50 = -50ºC
Y0 = (100 - -50)
(1000 - 0)
x (1000 - 0) + -50 = 100ºF
Y0 = 25ºC
Comprobar
variable
máxima
Comprobar
variable
mínima
Comprobar
variable
intermedia
X0 =20ºC
Y0 = (Ymax - Ymin)
(Xmax - Xmin)
x (X0 – Xmin) + Ymin
0ºC
X0