PLC I / O es la parte del PLC que conecta el cerebro del PLC, la CPU, con el mundo exterior, las máquinas. En un sistema PLC, generalmente habrá módulos dedicados para entradas y módulos dedicados para salidas. Un módulo de entrada detecta el estado de las señales de entrada como botones, interruptores, sensores de temperatura, etc. Un módulo de salida controla dispositivos como relés, arrancadores de motor, luces, etc.
El tipo más común de PLC I / O es E / S discreta. A veces, las E / S discretas se denominan E / S digitales. El concepto es simple, las E / S discretas son señales que están activadas o desactivadas. Algunos ejemplos de dispositivos de entrada discretos serían cosas como interruptores de luz, botones e interruptores de proximidad.
Ejemplos de dispositivos de salida discretos son luces, relés y arrancadores de motor. Según nuestro ejemplo de lavavajillas en la Parte 1 , algunas de las entradas discretas serían el botón de inicio, el interruptor de la puerta y el interruptor del nivel del agua. Algunas de las salidas discretas serían la válvula de llenado de agua, la válvula de drenaje de agua y el elemento calefactor.
Algunos ejemplos específicos del mundo real de entradas discretas a un PLC serían interruptores automáticos abiertos o cerrados, generadores en funcionamiento o detenidos, un sensor de posición de la cinta transportadora o un sensor de nivel del tanque de agua. Algunas aplicaciones específicas de salidas discretas serían cerrar o abrir interruptores automáticos, arrancar o detener generadores, abrir o cerrar válvulas de agua o encender y apagar luces de alarma.
Una vez más, este concepto es realmente simple, por lo que no lo describiré. Solo piense en las E / S discretas como siempre activadas o desactivadas. No hay nada intermedio. Debido a esto, las señales discretas son fáciles de procesar para una computadora o PLC. Otras formas de describir una señal discreta son decir que es verdadera o falsa, 1 o 0, abierta o cerrada.
NOTA: Muchas personas tienen preguntas sobre hundimiento versus abastecimiento de E / S discretas. Lamentablemente, este tema causa mucha confusión. Sin embargo, el concepto es bastante simple. La teoría eléctrica básica dice que la corriente CC debe fluir de CC + a través de una carga a CC-. Tienes que tener un circuito completo para que la corriente fluya, ¿verdad? El hundimiento y el abastecimiento solo tienen que ver con qué lado del circuito está completandopara detectar su entrada o activar su salida. El dispositivo de hundimiento es el dispositivo que está conectado al DC- y el dispositivo de abastecimiento es el dispositivo que está conectado al lado DC + del circuito. En los Estados Unidos, la mayoría de los sistemas PLC / PAC están diseñados con módulos de entrada de hundimiento y módulos de salida de abastecimiento. Esto me parece intuitivo; hundiéndose, abasteciéndose. Si desea leer más sobre este tema, consulte esta lección gráfica aquí .
La otra forma común de E / S de PLC es E / S analógica. La E / S analógica se refiere a señales que tienen un rango de valores mucho mayor que solo 1 o 0. Por ejemplo, una señal analógica podría producir un voltaje en cualquier lugar en el rango de 0-10 V CC. La señal podría ser de 2 V, 3 V, 8,5 V, etc. En el mundo del PLC, los módulos de entrada analógica generalmente miden las entradas analógicas en una de las siguientes formas: -10 a 10 VCC, 0-10 VCC, 1 a 5 VCC, 0 a 1 mA, o 4 - 20 mA. Básicamente, el módulo de entrada analógica mide el voltaje o la corriente del dispositivo de entrada. Existen otros tipos de señales analógicas, pero estas son definitivamente las más comunes. Del mismo modo, el módulo de salida analógica puede suministrar señales de voltaje o corriente en uno de los rangos que mencioné anteriormente.
Una señal analógica con la que la mayoría de nosotros estamos familiarizados es el atenuador de luz. A medida que ajuste la perilla o el control deslizante del atenuador, la luz se atenuará o brillará más dependiendo de la dirección del ajuste. Del mismo modo, una entrada analógica en el PLC puede aumentar o disminuir en incrementos muy pequeños y el PLC puede producir una salida analógica que actúa de la misma manera.
Algunos ejemplos reales de entradas analógicas en un entorno industrial incluirían sensores de temperatura del motor (RTD, termopares, etc.), sensores de presión de aceite y balanzas. Un sensor de temperatura puede informar un rango de temperatura de -50 a 150 grados C correspondiente a 4-20 mA. Una báscula puede informar un rango de 0 a 1000 lb correspondiente a 0 a 10V. Y así sucesivamente y así sucesivamente. Las salidas analógicas se pueden usar para controlar la salida de potencia en un generador, la posición de una aguja en un medidor de presión analógico y mucho más. Se puede usar una salida analógica de 0-3 V CC para controlar un generador de 0 a 2000 kW o una salida analógica de 4-20 mA para controlar el medidor de temperatura de -20 a 200 grados F. Como puede ver, hay muchas posibilidades para aplicaciones de entradas y salidas analógicas!
Las E / S discretas y analógicas constituyen la mayoría de las E / S en la mayoría de los sistemas PLC. Sin embargo, un tema que quiero discutir brevemente son las comunicaciones y los datos de E / S que se pueden transmitir o recibir a / desde otros controladores y dispositivos a través de protocolos de comunicación industrial. Este es un tema muy amplio, pero al menos quiero presentarlo en esta publicación.
Existen muchos protocolos de comunicaciones industriales: Modbus, DNP, BACnet, ControlNet, EtherNet / IP y muchos más. Uno de los protocolos de comunicaciones industriales más antiguos es Modbus. Modbus todavía se usa ampliamente en muchos dispositivos y PLC debido a su simplicidad y su amplia aceptación. Es un buen protocolo para aprender cuando está comenzando con las comunicaciones industriales.
Modbus es un protocolo de tipo maestro-esclavo donde un dispositivo es el maestro y todos los demás dispositivos en la red Modbus son esclavos. El maestro Modbus puede leer o escribir en el dispositivo dependiendo de las capacidades del dispositivo esclavo.
Entonces, ¿cómo se relaciona esto con las E / S del PLC? Muchos dispositivos como PLC, medidores digitales, sistemas SCADA, VFD y controladores de grupos electrógenos se han diseñado con un mapa de datos interno de puntos de entrada y salida. El diseñador del dispositivo decide cómo se asignan los datos. Por ejemplo, en mi trabajo, comúnmente leo datos Modbus en mi sistema PLC / PAC desde medidores de potencia para poder conocer los kilovatios, voltaje, amperios, etc. en un circuito o generador. En este caso, el PLC actúa como maestro Modbus y el medidor de potencia es el dispositivo esclavo Modbus. Cada fabricante de dispositivos ordenará los datos de manera diferente en el mapa Modbus de su dispositivo, pero el protocolo de comunicaciones sigue siendo el mismo.
Los dispositivos maestros también pueden escribir datos en dispositivos esclavos. Por ejemplo, un PLC puede configurarse como un maestro Modbus que escribe datos para iniciar, detener o cambiar la velocidad de un variador de frecuencia (VFD). Si desea obtener más información sobre Modbus, vea este video de John Rinaldi en Real Time Automation: Modbus RTU Protocol . John lo mantiene interesante y divertido.
Aunque todos los protocolos de comunicación funcionan de manera diferente, todos están diseñados para hacer básicamente lo mismo. Los dispositivos de comunicaciones industriales leen y escriben valores analógicos o discretos desde y hacia otros PLC / dispositivos sin la necesidad de cablear cada punto de entrada y salida entre los PLC / dispositivos.
NOTA: La mayoría de los PLC / PAC de Allen-Bradley deben usar un módulo o dispositivo de puerta de enlace de terceros para comunicarse a través de Modbus. Hay muchos de estos dispositivos disponibles en el mercado de compañías como Prosoft Technology, Sierra Monitor y Real Time Automation.
Como puede ver, no solo puede conectar entradas y salidas cableadas a su PLC, sino que también puede leer datos de entrada y escribir datos de salida en dispositivos a través de Modbus y otros protocolos de comunicaciones industriales. Esta versatilidad permite que la mayoría de los PLC / PAC interactúen con casi cualquier dispositivo en un entorno industrial.