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Módulos de expansión PLC

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¿Sabias que habrá ocasiones en que un plc necesitará aumentar su número de entradas y salidas? Esto ocurre cuando se requiere expandir cierta función de una máquina o proceso. Sin embargo, si pensabas que en este tipo de situaciones tienes que reemplazar esta computadora, estás equivocado, ya que gracias a los módulos de expansión plc es posible realizar estas funciones. En este artículo te explicamos acerca de ellos.

¿Qué son los módulos de expansión plc?

Es el hardware que es agregado en los plc para ampliar sus funcionalidades como las entradas digitales, entradas analógicas, salidas digitales, salidas analógicas, salidas tipo relé y distintos protocolos de comunicación.

¿Para qué sirven los módulos de expansión?

Los módulos de expansión plc permiten ampliar el número de entradas y salidas que este posee, cuando su capacidad no cumple con los requerimientos de una aplicación de automatización.

Tipos de módulos de expansión

Módulos de entradas

Permite al plc aumentar el número de entradas ya sea digitales, analógicas o entradas especiales como tipo Termocupla y RTD.

Módulos de salidas

Agrega al plc un número determinado de salidas que pueden ser digitales, analógicas y algunas otras más comunes como salidas tipo relé.

Módulos mixtos

Este tipo de módulos de expansión plc tiene combinadas entradas y salidas. Normalmente siempre son del mismo tipo, es decir, sólo digitales o analógicas.

Módulos de comunicaciones

Permiten al plc comunicarse mediante distintos tipos de protocolos, como los mencionados a continuación.

Protocolo Modbus RTU

Está basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, permite el intercambio de datos entre los controladores lógicos programables y los ordenadores. Los dispositivos electrónicos pueden recibir y proporcionar información a través de conexiones en serie utilizando este protocolo.

Una de las características que lo distingue es el uso de codificación binaria y una fuerte verificación de errores CRC, por lo que este registro es el más utilizado en aplicaciones industriales e instalaciones de producción automatizada.

Cabe mencionar, que una red Modbus RTU tiene un maestro y uno o más esclavos. Cada esclavo tiene una dirección de dispositivo o número de unidad de 8 bits. Los mensajes enviados por el maestro incluyen la dirección del esclavo al que va dirigido el envío.

El esclavo debe responder sólo si se reconoce su dirección, y debe responder dentro de un cierto período de tiempo o el maestro lo llamará un error de no respuesta.

Protocolo Modbus TCP

Este sistema engloba los bloques de datos de solicitud y respuesta del Modbus RTU en un bloque TCP transmitido a través de redes estándar de Ethernet. El número de unidades sigue estando incluido y su interpretación varía según la aplicación y la dirección de la unidad o del esclavo no es el medio principal de direccionamiento debido a que la dirección más importante aquí es la dirección IP.

El puerto estándar para Modbus TCP es el 502, sin embargo, el número de puerto a menudo puede reasignarse si se desea. Este protocolo provoca que la definición de maestro y esclavo sea menos obvia, porque la Ethernet permite la comunicación entre pares. La definición de cliente y servidor son los elementos más conocidos en las redes basadas en Ethernet.

Por lo tanto, el esclavo se convierte en el servidor y el maestro en el cliente. Puede haber más de un cliente que obtenga datos de un servidor. En términos de Modbus, esto significa que puede haber múltiples maestros así como múltiples esclavos.

El Modbus TCP no sólo se utiliza en los módulos de expansión plc, sino que también en sistemas SCADA y en los sensores y actuadores.

Protocolo Profibus

Profibus son las siglas de Process Field bus, el cual es un estándar de red digital de campo abierto (bus de campo) que se encarga de la comunicación entre los sensores de campo y el sistema de control o los controladores.

Este protocolo de comunicación es adecuado tanto para aplicaciones rápidas y sensibles como para tareas de comunicación complejas. En cuanto a su desarrollo, la tecnología del profibus es estable y está en constante evolución.

La transmisión de datos de proceso se realiza en ciclos, mientras que las alarmas, los parámetros y los diagnósticos se transmiten sólo cuando es necesario, de forma no cíclica. El protocolo profibus ayuda al plc a que se transfiera un gran paquete de datos en varias y potentes funciones de comunicación.

Protocolo Profinet

Profinet son las siglas de Process Field Network, el cual es un protocolo de comunicación Ethernet industrial basado en estándares abiertos TCP/IP e IT y desarrollado con un enfoque en la semejanza a Profibus. Así mismo, es un mecanismo para intercambiar datos entre controladores y dispositivos.

Profinet intercambia datos de forma rápida y precisa. Las velocidades requeridas varían según la aplicación; los instrumentos de proceso se actualizan en cientos de milisegundos, los dispositivos de fábrica proporcionan actualizaciones más rápidas (<10 milisegundos), y la sincronización del control de movimiento es más eficiente.

Protocolo Ethernet/IP

Es capaz de manejar grandes cantidades de datos a velocidades de 10 Mbps o 100 Mbps, y hasta 1500 bytes por paquete. La especificación utiliza un protocolo abierto en la capa de aplicación.

En la industria es especialmente utilizado en aplicaciones de control, debido a que es fácil de configurar, operar, mantener y ampliar. Ethernet se ha infiltrado en la planta de producción como el protocolo de comunicación preferido para los sistemas de automatización y control.

Características de los módulos de expansión PLC

Los módulos de expansión plc se conectan por medio de un conector especial diseñado para tal fin o empleando los conectores disponibles para un protocolo en particular, estos normalmente son del tipo: DB9, MiniDin de 8 pines, Rj12, Rj45 o simplemente bornera.

Los módulos tienen diferentes tamaños y el número de entradas, salidas o protocolos de comunicación varía de acuerdo al  modelo seleccionado.

¿Cuál es el número máximo de módulos de expansión por controlador?

El número máximo varía de acuerdo al modelo, por ejemplo, el autómata Siemens S7-200 está constituido por la CPU S7-200 y una serie de módulos de expansión plc adicionales, hasta un máximo de 7 en el caso de la CPU 224.

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En nuestra tienda industrial en línea podrás encontrar modulos de expansion plc de la marca ALLEN BRADLEY como los siguientes:

1769-IA16

Los módulos se bloquean mecánicamente con un diseño machihembrado y tienen un bus de comunicación integrado que está conectado de módulo a módulo mediante un conector de bus móvil.

1762-IF4

El módulo de entrada 1762 es adecuado para su uso en un entorno industrial cuando se instala de acuerdo con estas instrucciones. Específicamente, este equipo está diseñado para usarse en ambientes limpios y secos (grado de contaminación 2 (1)) y en circuitos que no excedan la Categoría I de sobretensión.

También tenemos módulos disponibles de la reconocida marca SIEMENS:

6ES7331-7KF02-0AB0

Entrada analógica SM 331, aislado galvánicamente, 8 AI, resolución 9/12/14 bits, U/I/termopar/resistencia, alarma, diagnóstico, 1x 20 polos desenchufar/enchufar con bus de fondo activo.

6ES7531-7QD00-0AB0

Módulo de entradas analógicas AI 4 x U/I/RTD/TC ST, resolución de 16 bits, precisión 0.3%, 4 canales en grupos de 4, 2 canales para medición de RTD, tensión en modo común 10V; diagnóstico; alarmas de proceso. El suministro incluye conector frontal de inserción rápida, elemento de alimentación, abrazadera de pantalla y clip de pantalla.

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