Cómo puedes medir temperatura en PLC utilizando TIA Portal y una CPU S7-1200 donde vamos a conectar unas sondas de temperatura de tipo termorresistencia. La señal de las sondas la interpreta TIA Portal y en la programación utilizamos el valor para realizar comparaciones y programar acciones según el valor de la temperatura.

¿Para qué quiero medir temperatura en PLC en TIA Portal?

En ocasiones necesitamos incorporar a nuestro proyecto sondas de todo tipo, según la automatización, para medir temperatura de un motor, presión de agua del circuito, humedad del ambiente, etc. Por ello, en este caso nos centramos en el estudio de controlar una señal de temperatura directamente del sensor a nuestro PLC S7-1200 sin necesidad de pasar por un tercer dispositivo. Como resultado, con el valor real de la temperatura en todo momento, podemos crear un código de programación en el cual, si la temperatura está fuera de un rango que parezca una alarma, o si la temperatura es excesiva activar una ventilación, etc.

¿Qué vamos a tratar en este documento para conseguir valor de temperatura en TIA Portal?

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Qué sensores de temperatura vamos a utilizar.

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Cómo añadir un módulo RTD para temperatura en TIA Portal.

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Cómo configurar un módulo RTD para medir temperatura en TIA Portal.

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Cómo leer los valores de temperatura de las sondas al PLC en TIA Portal.

¿Qué sensores puedo utilizar para medir temperatura en PLC?

Ciertamente existen muchos tipos de sondas para medir temperatura y utilizar sus valores en el PLC. Puede que para cada tipo de proyecto o instalación tengas que utilizar un tipo de sonda de temperatura diferente. Por ejemplo, puedes utilizar una sonda con un convertidor de señal analógico, con lo cual tendrías que cablear la sonda a una entrada analógica del PLC y programar esa señal analógica en TIA Portal. En cambio, existen otro tipo de sondas, las cuales no tienen conversor analógica y simplemente te dan una señal por termorresistencia.

Tipos de sondas de temperatura para enviar señal al PLC en TIA Portal

Ya que tenemos la imagen de arriba, podemos ver que existen sondas de temperatura de tipo PTC, sondas PT1000, o incluso sondas Termopares que podemos acoplar a cualquier instalación, por ejemplo, a un motor para conocer su temperatura. Es más, si te das cuenta, estas sondas no nos van a dar un valor analógico, con lo cual no podemos utilizar entradas analógicas del PLC. Utilizan un valor de resistencia variable, con valores de resistencia que fluctúan dependiendo de la temperatura que están recibiendo, puedes verlo en las tablas de la sonda. Por lo tanto, necesitamos un módulo RTD en TIA Portal capaz de medir ese valor de resistencia y transformarlo a un valor que nosotros consideramos como temperatura.

Valores de resistencia de las sondas a cierta temperatura

Vamos a añadir un módulo RTD a nuestro proyecto TIA Portal.

En primer lugar, para añadir un módulo RTD en nuestro proyecto TIA Portal, tenemos que ir al catalogo Hardware y buscar el módulo y referencia específicos. Si no conocemos la referencia exacta, podemos buscar dentro de los módulos AI que te muestra el Hardware. Normalmente, antes de empezar un proyecto debemos saber la referencia de cada uno de los módulos a acoplar a la CPU, ya que, si elegimos una referencia diferente, tendremos problemas.

Seleccionar módulo RTD en Hardware para medir temperatura en PLC de termorresistencias

Ya que vamos a hacer un ejemplo, hemos seleccionado la referencia 6ES7 231-5PD30-0XB0 que contiene 4 entradas RTD, suficientes para nuestras pruebas. En cambio, si para tu proyecto necesitas más controles de temperatura y vas a utilizar más de 4 sondas, tienes la opción de escoger el otro módulo RTD donde te deja trabajar con 8 sondas de temperatura.

Puedes elegir un módulo RTD para controlar 8 sondas de temperatura en TIA Portal

Finalmente, con el módulo Hardware seleccionado, arrastramos a nuestro slot al lado del PLC y automáticamente se insertará en nuestro proyecto TIA Portal. Por consiguiente, ahora tendremos el módulo junto al PLC y podremos entrar a sus propiedades para configurar las entradas según el tipo de sonda de temperatura que hayamos escogido.

Módulo RTD TIA Portal para medir temperatura en PLC S71200

Cómo configurar el módulo RTD para una termorresistencia en TIA Portal.

Parece que ya tenemos nuestro módulo RTD en la configuración de dispositivos de nuestro proyecto TIA Portal, junto con una CPU S7-1200. Por lo tanto, el siguiente paso es configurar una entrada del modulo RTD para la termorresistencia que vamos a utilizar. Como ejemplo, hoy vamos a utilizar una sonda PT1000, catalogada también como termorresistencia. En la siguiente tabla podremos ver las características de la sonda, datos muy importantes a la hora de la configuración en TIA Portal.

Datos técnicos de la Sonda termorresistencia escogida para acoplar al módulo RTD TIA Portal

Recuerda que para la programación de señales después tendrás que trabajar con variables del PLC para poder guardar los valores, comparar valores, etc. Recuerda que es aconsejable utilizar variables remanentes y siempre mejor utilizar un DB de datos para trabajar en el programa. Te explico todo lo que necesitas saber de un DB en otro documento, sus valores de ajuste, instantáneo, etc. No te lo pierdas: 

Configurar las entradas del módulo RTD.

Ciertamente, cada tipo de sonda tendrá unas características diferentes y, por ello, debemos fijarnos siempre en la hoja de características del sensor que hemos comprado. Mientras tanto, seguimos configurando en TIA Portal, entrando en las propiedades del módulo RTD. En primer lugar, tenemos que fijarnos, dentro de las propiedades, en la pestaña “General” y en el subapartado llamado “Direcciones E/S”.

Asignar direcciones a las entradas del módulo RTD para medir temperatura en PLC TIA Portal

Tal y como vemos en la imagen anterior, tenemos definidas una dirección inicial y una dirección final. Debido a esto, se entiende que, debido a que tenemos 4 entradas RTD en el módulo, significa que disponemos de 4 canales. Cada canal ocupa un INT, y de ahí viene que las direcciones se reparten desde el INT 96 al INT 103. Por lo tanto, el canal 0 del módulo RTD tendrá asignada la entrada IW96. Asimismo, el canal 2 tendrá la entrada IW98, el canal 3 la IW100 y finalmente el canal3 tendrá la IW102.

Disponibilidad de las entradas RTD dividida en los canales de tipo INT

Configurar el tipo de sonda en cada canal del módulo RTD.

Ya que tenemos claro la utilización del valor de la entrada analógica del módulo RTD, el siguiente paso es configurar el tipo de sonda en cada canal. Debido a que hemos puesto como ejemplo la utilización de una sonda PT1000, nos fijamos también en la tabla de las imágenes anteriores donde nos indica que es una termorresistencia de 2 hilos. Por consiguiente, tenemos que seleccionar estas opciones en la configuración del canal 0.

Seleccionar el tipo de sonda con la cual queremos medir temperatura en PLC

Como puedes ver, en el apartado “Termorresistencia” tienes todos los tipos de sondas que puedes acoplar al módulo RTD. Por lo tanto, considera que, si quieres medir la temperatura de un motor con una sonda de temperatura, tendrás que elegir una sonda que esté en esta lista para no tener problemas.

Tipos de sondas que admite el módulo RTD TIA Portal

Filtrado de las señales en el módulo RTD.

Además, tenemos otras opciones que van a servir para la ayuda del tratamiento de la señal, como el “Filtrado”, donde podemos escoger varias opciones referentes a la capacidad de lectura de la señal. Yo normalmente utilizo la señal “Débil (4 ciclos)” para mis aplicaciones y de momento no he tenido problemas.

Filtrado de las señales del módulo RTD

Asimismo, tenemos para seleccionar la “Escala de temperatura” donde te dejará escoger entre grados “Celsius” o grados “Fahrenheit”. Igualmente tenemos un “Coeficiente de temperatura” donde tenemos unas escalas para escoger. Habrá que averiguar en las hojas de características de la sonda qué coeficiente tenemos.

Coeficiente y grados celsius para propiedades y medir temperatura en PLC

Diagnóstico de errores para el módulo RTD en TIA Portal y medir temperatura en PLC.

Finalmente tenemos varias opciones que pueden ayudarnos en la detección de errores de lectura de la señal de temperatura. Es interesante la opción de activar diagnostico de rotura de hilo ya que el canal podrá detectar si la señal está llegando correctamente.

Diagnóstico de rotura de hilo para el canal de entrada de la RTD en TIA Portal

¿Y cómo vamos a leer esta señal en el programa para medir temperatura en PLC?

Como resultado de la parametrización ya lo tenemos todo preparado para leer la señal de temperatura y tratarla en el programa. Por lo tanto, una ejecución fácil sería leer directamente la señal del “Canal 0” que es donde tenemos la sonda de temperatura. Ya que te lo he explicado antes, tienes que recordar que el “Canal 0” tenía asignado la INT “IW96”. Por lo tanto, en mi caso la lectura que me daba la entrada estaba un poco desfasada, concretamente un punto decimal, así que solamente he tenido que dividir el valor entre 10 y conseguía un valor de temperatura correcto.

Medir temperatura en PLC mediante el valor del canal RTD en TIA Portal

En cambio, si tu sonda de temperatura no te da esos valores tan concretos, quizás tengas que utilizar las funciones NORM_X y SCALE_X para generar un rango mínimo y máximo de temperatura en el que pueda trabajar el canal. Lo mejor es probar con la sonda de temperatura y ver qué valores reales te ofrece y después calcular.

Finalmente, una vez tienes esa temperatura real guardada en una variable del PLC, puedes inventarte cualquier código para realizar una automatización, como, por ejemplo, cuando la temperatura sobrepase el valor de 62 grados Celsius, tu motor se está sobre calentando y puedes activar una alarma.

Medir temperatura en PLC y utilizar el valor real para automatizar un proceso

Te aconsejo que sigas leyendo otro documento donde te explico con detalle todo lo que debes saber para conectarte desde TIA Portal a tu PLC. No pierdas tiempo en conexiones fallidas, ya que aquí te explico todos los pasos y trucos a seguir para no fallar en la conexión: 

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