Programa PLC de Mantener Nivel de un Tanque

Programa PLC de Mantener Nivel de un Tanque

Descripción del problema

Vamos a crear un programa de PLC en diagrama de escalera para implementar la automatización del mantenimiento de nivel en el tanque.

Solución del problema

Los interruptores de límite de nivel no se pueden usar en este sistema, porque los interruptores no ofrecen un monitoreo continuo del nivel en el tanque. En este caso, vamos a utilizar un sensor ultrásonico para medir el nivel de líquido en el tanque que es muy sensible a variaciones muy pequeñas.

Usando la señal eléctrica estándar 4…20mA, si el tanque está lleno, da una salida de 20 mA y cuando el tanque está vacío, da una salida de 4 mA.

Entonces, en resumen, necesitaremos lo siguiente:

Sensor ultrasónico - Mide continuamente el nivel en el tanque. Funciona con una señal eléctrica estándar de 4-20 mA conectada al módulo de entrada analógica del PLC que procede la conversión de la señal eléctrica estándar 4...20 mA del sensor en señal digital.

Bloques de operación - Se utiliza para captar y convertir señal eléctrica de 4...20mA en registros. Los módulos analógicos de PLC se utilizan para realizar esta conversión.

Módulo de entrada analógica de PLC - Convierte señal eléctrica en números de 16 bits equivalentes. Entonces, cuando la entrada al módulo es 4mA, el módulo registra 0000h en el registro y cuando la entrada al módulo es 20mA, el módulo registra FFFFh. Esta conversión la realiza internamente el convertidor A-to-D del módulo. O simplemente podemos decir que convierte la señal eléctrica 4...20mA en señal digital equivalente. 

Módulo de salida analógica de PLC - Convierte la señal digital en señal eléctrica de corriente equivalente para operar el circuito de alimentación que varía la salida en consecuencia, para impulsar el elemento de control final. En este ejemplo es válvula de llenado.

Convertidor de Corriente a Presión - Convierte la señal de corriente en una señal neumática equivalente a 3-15 psi (0,2 - 1 bar) y ajusta la apertura de la válvula.

Válvula de Llenado - La válvula se abre cuando el nivel de líquido es inferior al nivel preestablecido. Funciona con una señal neumática estándar de 3-15 PSI (0,2 - 1 bar).

Válvula de Descarga - Esta válvula es para este ejemplo manual y operada directamente por el operador.

Lista de entradas/salidas

Palabras de memoria

%MW0 - El valor de la señal digital según de nivel actual
%MW1 - El valor de la señal digital de 1 centímetro del nivel.
%MW2 - El valor preestablecido de la señal digital.

Bits de memoria

%M0 - BOBINA_BIT - Bobina auxiliar de ciclo encendido

Lista de entradas digitales

%I0.0 - STOP - Pulsador de parada 
%I0.1 - START_ - Pulsador de marcha
   

Lista de entradas analógicas

%IW1.0 - SENSOR - Sensor ultrasónico
  
Lista de salidas analógicas
 
%QW1.0 - I_P_CONVERTIDOR - Convertidor de Corriente a Presión
   

Diagrama de escalera de PLC para Mantener Nivel de un Tanque

 

Descripción del programa del PLC

En esta aplicación, utilizamos PLC Modicon M221 y programa EcoStruxure Machine Expert - Basic para la programación.

Rung0

Cuando se cierra el contacto de pulsador de marcha (%I0.1 : START_), la bobina auxiliar (%M0 : BOBINA_BIT) se activa y el piloto de señalización verde (%Q0.2 - H1_ENCENDIDO) se enciende. La bobina %M0 permanece activada ya que el contacto de la bobina está en paralelo con el pulsador %I0.1. De esta forma el sistema se activa y se puede volver a detener abriendo el contacto de pulsador de parada (%I0.0 : STOP). 

Rung1

El bloque de operación se utiliza para asignar el valor de la señal analógica del sensor ultrasónico %IW1.0 (SENSOR) a la palabra de memoria %MW0. El valor que se captura está en el rango de 0 a 32767.

Rung2

El bloque de operación se usa para calcular el valor de la señal digital para 1 centímetro de nivel de líquido en el tanque. El tanque en este ejemplo tiene 400 centímetros de altura. El valor que queremos se puede calcular dividiendo el valor %MW0 por 400 (32767 / 400). Este valor se asigna a la palabra de memoria %MW1. El valor que obtenemos es 82 redondeado.

Rung3

El bloque de operación se utiliza para calcular el valor preestablecido, es decir, el valor del nivel que queremos mantener en el tanque. El nivel que queremos mantener en el tanque es de 380 cm. El valor que queremos obtener se puede calcular multiplicando el valor de %MW1 por 380. El valor de la señal digital del valor preestablecido es 31160. Este valor se asigna a la palabra de memoria %MW2.

Rung4

El bloque de operación se utiliza para asignar el valor preestablecido %MW2 a Convertidor de Corriente a Presión  %QW1.0 (I_P_CONVERTIDOR) que convierte la señal de corriente en una señal neumática equivalente de 3-15 PSI y ajusta la apertura de la válvula. 

La conversión digital a analógica del valor de palabra de memoria %MW2 se realiza dentro de procesador del módulo de salida de PLC y el Convertidor de Corriente a Presión recibe la corriente equivalente en mA.

(Rung1, Rung2, Rung3 and Rung4 cuentan con toda la conversión necesaria para mantener un nivel constante en el tanque.)

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Nota: Este artículo solo tiene fines educativos o de referencia y es posible que el programa no esté completo.

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