Los diagramas de cableado son esenciales para el correcto funcionamiento de los sistemas de control, como los PLC (Controladores Lógicos Programables) y los DCS (Sistemas de Control Distribuido). En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de señales utilizadas en estos sistemas, desde las entradas y salidas digitales (DI y DO) hasta las entradas y salidas analógicas (AI y AO). Aprenderemos cómo se conectan estos dispositivos y cómo se asegura la comunicación efectiva entre ellos, lo que permitirá un control preciso y confiable de los procesos industriales.
Este artículo describe el diagrama de cableado de PLC y DCS para señales de entrada digital (DI), salida digital (DO), entrada analógica (AI) y salida analógica (AO).
Tipos de entrada y salida en PLC y DCS
Hay cuatro tipos de entradas y salidas en los sistemas PLC y DCS.
- Entrada digital
- Salida digital
- Entrada analogica
- Salida analógica
1. Entrada digital
Los instrumentos como el interruptor de presión, el interruptor de nivel, el interruptor de temperatura, el interruptor de flujo, el interruptor de vibración, la retroalimentación de encendido y apagado de la válvula, una indicación de funcionamiento de cualquier unidad, etc., están conectados a la tarjeta de entrada digital del PLC y DCS.
2. Salida digital
La tarjeta de salida digital del PLC y DCS se utiliza para dar comandos a la válvula de apertura y cierre para abrir y cerrar, para dar un comando de arranque a cualquier variador o detener cualquier variador.
3. Entrada analógica
Principalmente, los transmisores como transmisores de presión, transmisores de nivel, transmisores de temperatura, transmisores de flujo, transmisores de vibración, retroalimentación de apertura de válvula de control, corriente del variador en funcionamiento, etc. están conectados a la tarjeta de entrada analógica del PLC y DCS.
4. Salida analógica
El comando de apertura de la válvula de control y el cambio de carga de un variador que funciona con VFD se conectan a la tarjeta de salida analógica del PLC y DCS.
Veamos las conexiones de los instrumentos de campo con las tarjetas que mencionamos anteriormente.
(Tenga en cuenta que en los bucles que se mencionan a continuación, solo se proporciona la idea básica de los bucles. En el campo o en las plantas, los bucles reales tienen componentes como fusibles, barreras, aisladores y repetidores. Además, se utilizan cables multinúcleo. los cables multinúcleo provenientes del campo terminan en el conjunto de terminación de campo (FTA) y un tipo especial de cable conecta el FTA con las tarjetas de E/S)
Diagramas de cableado de PLC y DCS con instrumentos de campo
Los diferentes esquemas de cableado de los instrumentos de campo con PLC y DCS son los siguientes.
1. Cableado de señal de entrada digital con PLC y DCS
1.1 Conexión de dos hilos
La figura anterior muestra una conexión de dos hilos para una entrada digital al PLC. La tarjeta de entrada digital del PLC se utiliza para monitorear un contacto digital en el campo. Cada vez que cambia el contacto en el campo, la tarjeta de entrada digital detecta un cambio en el voltaje. Supongamos que el contacto de campo de cualquier interruptor está abierto, entonces el canal de la tarjeta de entrada digital no recibirá ningún voltaje de vuelta. Cuando el mismo contacto se cierra, el voltaje regresa al canal de la tarjeta de entrada digital.
1.2 Conexión de dos hilos con control de bucle
La conexión de dos hilos con control de bucle es la versión especial de la conexión de dos hilos mencionada anteriormente.
¿Por qué se requiere este tipo de configuración?
Supongamos que en el primer caso, si se usa el contacto normalmente abierto y en caso de que el parámetro sea alto, el contacto se cerrará. Al detectar contacto cerrado, la planta debe dispararse. En este caso, si el cable está roto, ¿qué sucederá? La tarjeta de entrada digital siempre recibirá contacto abierto y nunca disparará la planta. Por lo tanto, las resistencias utilizadas en el circuito entrarán en escena para una conexión de dos hilos con una configuración de monitoreo de bucle.
La tarjeta de entrada digital siempre tendrá un valor bruto en lugar de un contacto abierto. Por lo tanto, siempre que se rompa el cable, el valor bruto de la tarjeta de entrada digital será cero y la tarjeta de entrada digital considerará una especie de falla. Por lo tanto, estas resistencias ayudarán en la identificación de la rotura del cable.
1.3 Conexión tipo contacto húmedo
2. Cableado de señal de salida digital con PLC y DCS
2.1 Conexión de dos hilos
La forma simple de una conexión de salida digital se muestra arriba. La tarjeta de salida digital suministrará el voltaje de salida. Este voltaje de salida accionará directamente el instrumento de campo. Generalmente, el voltaje de salida está limitado a 24 voltios.
2.2 Conexión tipo contacto húmedo
Esta es otra forma de conexión de salida digital. Este tipo de conexión de salida digital requiere un relé entre el instrumento de campo y la tarjeta de salida digital. La tarjeta de salida digital accionará la bobina del relé como se muestra en la figura. El voltaje mostrado por + – (puede ser 110 VCC, 24 VCC o cualquier otro voltaje) se suministrará al instrumento de campo. Cuando el relé se desactiva, en ese momento no irá voltaje al instrumento de campo. De esta manera podemos operar un instrumento operativo de alto voltaje usando un PLC o una tarjeta DCS DO.
3. Cableado de señal de entrada analógica con PLC y DCS
En general, se utiliza un bucle de 4 mA a 20 mA en la conexión del tipo de señal de entrada analógica. En un bucle de 4 mA a 20 mA, 24 VCC I es el voltaje de suministro de la tarjeta de entrada analógica. Debido al cambio en la cantidad física detectada por el instrumento de campo, la corriente de bucle también varía (la electrónica del transmisor hace este trabajo de convertir la cantidad física en corriente eléctrica). Ahora, esta corriente de bucle es detectada por la tarjeta de entrada analógica conectada al PLC o al DCS.
4. Cableado de señal de salida analógica con PLC y DCS
La tarjeta de salida analógica hace lo contrario que la tarjeta de entrada analógica. La tarjeta genera de 4 mA a 20 mA según el PLC o el comando DCS. Esta corriente se transmite directamente al instrumento de campo, que generalmente es una válvula de control.