muy buen documento

1. Ingreso Aula Virtual
Los encoders y el PLC. Conexión y cálculos
Continuando sobre el tema anterior nos quedó para explicitar la forma en la que se conecta
un encoder a las entradas de un PLC.
Además se necesita saber cómo se debe proceder para determinar la frecuencia de las
señales que van a ingresar a dichas entradas de manera tal de poder corroborar la
viabilidad de nuestra arquitectura de PLC. Todo un tema, pero no es tan difícil.
Como concepto general estoy buscando que se lleven las herramientas básicas con las que puedan lidiar con
su primer encoder sin mayores problemas. Esto no quiere decir que no los van a encontrar, ya que su
aplicación posiblemente difiera de la que les voy a mostrar aquí, y por lo tanto, surjan otras consideraciones a
tener en cuenta. Todos los casos son diferentes.
Para no repetir conceptos les dejo aquí el link del post anterior con lo que se escribió al respecto.
Conexión al PLC
En este caso particular que les voy a mostrar se conectó un encoder incremental de baja resolución, de sólo
360 PPR. Además, no se necesitaba saber el sentido de giro, por lo que sólo se utilizó un canal, y en este caso
el canal A. La idea era tener una idea precisa e la posición durante cada ciclo de la leva.
Adicionalmente a lo dicho también hacía falta saber el momento por el cual el encoder pasaba por cero y
empezaba a contar de nuevo, indicando que se había concluido un ciclo y comenzaba otro. Así que se utilizó el
canal Z.
Dada la forma en que se conectó, solidario al eje del motor principal, se sabía de antemano que por la
frecuencia elevada de rotación los datos sólo podían ser tomados a través de la implementación de un
contador rápido, HSC, controlado por la función CTRL_HSC. Por supuesto, en este caso estoy hablando de
una función disponible dentro del editor TIA Portal y en particular para un PLC 1212C de SIEMENS.
Para este PLC, el primer contador rápido, el HSC1 tiene asignado por defecto (y no se puede cambiar), a %I0.1
como entrada de encoder y a %I0.3 como señal de paso por cero. De ahí se explica la conexión que están
viendo en el esquema de abajo. Estas entradas digitales son integradas.

2. Así como para el caso de un sensor inductivo dijimos que era un sensor activo porque necesitaba alimentación
para poder generar su señal, lo mismo ocurre con el encoder. En el esquema se aprecia la alimentación en 24
Vdc, que se corresponde con los cables rojo (RED) y negro (BLK) del encoder.
Cálculo de la frecuencia de la señal del encoder
Primero quiero dejar en claro que ante la necesidad del uso de un encoder va a ser necesario hacer cálculos de
frecuencia y/o de conversión a distancia según sea el caso. Por esta razón incluí este tema acá, como para que
se vayan dando una idea de cómo se procede.
Si bien es cierto que yo ya decidí el uso de un contador rápido puede darse el caso que para montajes donde la
señal de salida del encoder tenga una frecuencia baja, pueda optarse por no usar este tipo de contador
rápido, sólo para simplificar el código ladder en el editor del PLC.
Para poder calcular la frecuencia a la que la señal va a llegar a la entrada digital integrada del PLC, tenemos
que tener en cuenta lo siguiente:
1. La resolución del encoder. En nuestro caso de 360PPR.
2. El lugar de montaje, que nos va a definir la velocidad de giro en rpm (revoluciones por minuto) del
encoder. Ya comenté más arriba que el encoder quedó montado solidario al eje de un motor.
3. La forma de accionamiento del motor, porque para el caso de accionamiento por variador de velocidad
puede darse que el motor gire a velocidades mayores de la nominal. Por lo que deberemos anoticiarnos
de la velocidad máxima del motor para este caso en particular.
Con todos estos datos podemos calcular la frecuencia de la señal de entrada presuponiendo que el motor gira
como máximo a su frecuencia nominal de 50 Hz y que tenemos un motor de 1500 rpm.

3. Tenemos que contestar la siguiente pregunta. Si hago 1500 revoluciones en un minuto, ¿Cuánto tiempo tarda,
en milisegundos, el motor en hacer una sola revolución? (se resuelve por regla de tres simple inversa).
1500 revoluciones –> 1 minuto = 60 segundos
1 revolución –> (1/1500)*60 = 0.040 segundos = 40 milisegundos
Para corroborar este resultado basta con multiplicar 40mseg*1500, y el resultado debe ser 60 segundos. Es
así.
Bueno, pero como dijimos que nuestro encoder tiene una resolución de 360PPR, se debe calcular cada cuánto
tiempo ingresa un pulso del encoder a nuestra entrada digital.
Tiempo entre pulsos = Tp = 40mseg/360 PPR = 0.11mseg.
Cada 0.11 milisegundos tenemos una señal del encoder si es que nuestro motor gira a 1500rpm. Para
encontrar nuestra solución basta con tomar la inversa de este dato para conocer la frecuencia con la esta
señal ingresa a la entrada %I0.1 del PLC.
f = 1/0.11mseg = 9000Hz = 9kHz
Finalmente y con este dato necesitamos corroborar dentro de las especificaciones de las entradas digitales
del PLC si es que se soporta dicha frecuencia de conmutación o si sólo es necesario achicar el tiempo del filtro
de entrada como para que no se pierdan pulsos.
En la foto de abajo se aprecia un extracto de los datos técnicos sacados del “Easy Book” del S7 1200. Se
pueden ver las características de frecuencia de los contadores rápidos. Sé que puedo contar hasta una
velocidad máxima de 100kHz.
Además se especifican los tiempos posibles del filtro de las entradas digitales (también en el Easy Book, Anexo
A.4), tal como se indican en la foto de abajo.
entrada

4. El tiempo de filtro más pequeño es de 0.2 milisegundos, que es mayor que nuestro tiempo entre dos señales
del encoder, de 0.11 milisegundos. Esto descarta totalmente la posibilidad de no usar un contador rápido para
nuestro caso hipotético.
Quiere decir que una entrada normal con el filtro más pequeño va a perder información porque da como
válida la lectura después de que pase el tiempo prefijado en el filtro de entrada. En 0.2 milisegundos el
encoder envía dos pulsos pero la entrada sólo reconoce uno de ellos, el segundo.
Distinto hubiera sido el caso si el encoder se montaba a la salida de un reductor con una relación 1:10, por
ejemplo, logrando que a su salida el eje conectado a la leva girara a 150 rpm. Esto daría como resultado que el
tiempo entre pulsos sería de 1.1 mseg, 10 veces más que en nuestro caso anterior. Aquí, ajustando un filtro de
entrada a 0.4mseg, estoy totalmente seguro que no pierdo ningún pulso del encoder. No hace falta
implementar un contador rápido.
Esto parámetros se encuentran en la Vista de dispositivos, dentro de la parametrización de las entradas
digitales. En la foto de abajo ven que se puede definir un valor de tiempo en grupos de a cuatro entradas
digitales por vez sobre las entradas integradas de la CPU 1212C.
Conclusión
La conexión a las entradas del PLC está prefijada si vamos a utilizar un contador rápido. Esto ocurre con
cualquier marca de PLC. Si tengo que elegir siempre implemento un contador rápido.
Los filtros de entrada están pensados para leer entradas estables, pero puede darse el caso que les toque un
PLC sin la posibilidad de implementar un contador rápido y ahora ya saben como pueden solucionarlo.
Si van a usar un encoder deben estar dispuestos a hacer un par de cálculos. Al principio puede resultar
engorroso pero son cálculos sencillos que deben aprenderse.
Tienen que amigarse con las especificaciones técnicas de las diferentes partes de un PLC, en ente caso vimos
un par de parámetros dentro del Anexo del Easy Book del S7 1200.

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De la ubicación del encoder se desprende la frecuencia de la señal. No es lo mismo la señal a la salida de un
reductor que al eje de un motor.
Esta entrada fue publicada 22 diciembre, 2015
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