¿Sabes la importancia del escalado de una señal análoga?

Su aplicación varía entre diferentes procesos, consiste en establecer una relación de una cantidad física y una señal eléctrica: voltaje o corriente.

Asignando valores digitales dependiendo de la entrada del sensor, ejecutando accionamientos de variables, según nuestra lógica desarrollada en PLC. 

E/S analógicas (Voltaje y Corriente)

Independientemente del tipo de E/S analógica que se use, las matemáticas detrás del proceso de escalado son las mismas.

Se puede elegir una E/S de tensión o de corriente en función de las características del sistema controlado.

La transmisión de señales analógicas de voltaje es confiable solo en distancias cortas. Cuanto más largo sea el cable, más significativa será la caída de voltaje debido a la mayor resistencia del cableado.

El rango operativo común de una E/S de voltaje es de 0 a 10 V, por lo que un cambio de incluso una fracción de voltio puede causar una grave inexactitud de la señal.

La transmisión de la señal de corriente no sufre degradación a distancias más largas, siendo una salida de corriente constante que ajusta su propio voltaje de salida a medida que cambia la resistencia de la longitud del cable.

Además, la mayoría de las señales analógicas utilizan niveles de voltaje de pares diferenciales, lo que elimina muchos efectos EMI (Interferencia Electromagnética) que influirían en las señales de voltaje.

 Adicionalmente de soportar distancias más largas y ser más resistentes a la interferencia de ruido, las señales actuales también tienen una característica de seguridad llamada “cero en vivo”. El rango de operación estándar de una señal de corriente es de 4 mA a 20 mA. El límite inferior de 4 mA significa que todavía hay salida del sensor incluso si la cantidad física está en su valor más bajo.

Por el contrario, el límite inferior de una señal de voltaje es 0 V, y no hay certeza absoluta de que los 0 V sean causados ​​por una lectura del sensor o una conexión rota.

Las señales de corriente también necesitan menos energía que las señales de voltaje y permiten la conexión de múltiples dispositivos en serie porque la caída de voltaje es un factor menor.

Todas estas son consideraciones de diseño importantes, pero también afectan el escalado. Por ejemplo, si tenemos una señal de voltaje sujeta a ruido electromagnético, los niveles de salida del sensor serían inconsistentes. La ecuación resultante sería incorrecta si escalamos el sensor en estas condiciones.

Escalamiento en Siemens-TIA Portal

Necesitamos las instrucciones SCALE_X y NORM_X para escalar una señal analógica en TIA Portal.

Primero, NORM_X normaliza la entrada de la función y devuelve un valor entre 0.0 y 1.0, dependiendo de la configuración de los parámetros MIN y MAX.

En otras palabras, esta función devuelve un número que representa el porcentaje que la entrada es para el rango operativo, lo cual es útil porque hace que el proceso de escalado sea independiente de la unidad de medida de la cantidad física.

La salida normalizada se convierte entonces en la entrada de la instrucción SCALE_X convierte la entrada en el tipo de datos de la salida, y el factor de conversión depende de los valores MIN y MAX de esta instrucción.

Las funciones funcionan tanto para entrada como para salida. Para la entrada, NORM_X normalizará las lecturas de un sensor, mientras que, para la salida, SCALE_X hará lo mismo con la cantidad física en su unidad de medida original.

Escalamiento en Rockwell Automation (Allen-Bradley) -RSLogix 500

RSLogix 500 viene con la función SCP, conocida como "escala con parámetros". SCP es muy sencillo. La entrada MIN y la entrada MAX definen el rango operativo de la variable de entrada, mientras que MIN escalado y MAX escalado definen el mismo rango, pero en las unidades de medida de la salida. Esto es equivalente a especificar dos puntos de una línea recta.

Te invito a comentar si ¿has desarrollado un escalamiento de señal análoga dentro de tus procesos industriales?