Control de lógica programable por MITSUBISHI PLC FX3U-4AD

Mitsubishi FX3U-4AD-ADP | MELSEC-F Serie FX3U Adaptador de Entrada Analógica de 4 Canales — 0–10VCC / 4–20mA, Voltaje de 12 bits / Corriente de 11 bits, Sin Programación, 24VCC, 27.4×90×75mm

Descripción General

El Mitsubishi FX3U-4AD-ADP es un adaptador de entrada analógica de cuatro canales para la familia de PLC compactos MELSEC FX3U. La designación "ADP" distingue este módulo del tipo estándar "unidad de función especial" — donde una unidad de función especial se conecta al lado derecho de la unidad principal FX3U en el riel DIN y cuenta para el presupuesto de unidades de expansión del PLC, un adaptador ADP se acopla físicamente al lado izquierdo de la unidad principal FX3U y opera a través de una conexión directa que no consume puntos de E/S ni ranuras de unidades de función especial.

Este método de conexión es lo que hace que el FX3U-4AD-ADP sea particularmente atractivo para aplicaciones de control de máquinas compactas donde el FX3U ya está cerca de su límite de expansión, o donde la adición de capacidad analógica sin consumo de puntos de E/S es una prioridad de diseño del sistema.

Una máquina que utiliza un FX3U con un conjunto completo de módulos de expansión digital aún puede agregar el FX3U-4AD-ADP para obtener cuatro entradas analógicas sin rediseñar la asignación de E/S ni la cadena de unidades de función especial.

La operación sin programación lleva esta conveniencia aún más lejos. En una unidad de función especial estándar, el programador del PLC escribe instrucciones dedicadas FROM/TO (o comandos de memoria de búfer) para leer valores analógicos del módulo y escribirlos en los registros de datos del programa principal.

El FX3U-4AD-ADP omite este requisito por completo: una vez instalado y configurado, el adaptador transfiere automáticamente sus cuatro lecturas analógicas a registros de datos especiales predefinidos (D8280 a D8299 para el primer adaptador, con adaptadores subsiguientes en rangos de registro definidos).

El programa del PLC simplemente lee estos registros con instrucciones MOV o aritméticas estándar — no se necesitan instrucciones de comunicación analógica dedicadas.

Especificaciones Clave

Selección de Modo por Canal — Voltaje o Corriente

El FX3U-4AD-ADP maneja señales de voltaje y corriente, pero la selección es por canal, no por módulo. Cada uno de los cuatro canales puede configurarse independientemente para voltaje (0–10V CC) o corriente (4–20mA), lo que permite que un solo adaptador acepte simultáneamente señales de transmisores de salida de voltaje y de salida de corriente en la misma máquina.

La configuración se realiza a través del programa del PLC, escribiendo en los registros de datos especiales apropiados que controlan el modo de operación del FX3U-4AD-ADP. Una vez configurado, el modo permanece vigente en todos los ciclos de encendido siempre que la configuración se escriba en el procesamiento inicial del PLC.

Para máquinas con tipos de sensores mixtos — algunos sensores que emiten 0–10V (amplificadores de proximidad tipo voltaje, algunos transmisores de temperatura) y otros que emiten 4–20mA (la mayoría de los transmisores industriales alimentados por bucle) — esta flexibilidad por canal significa que un FX3U-4AD-ADP cubre el requisito completo de entrada analógica sin necesidad de módulos separados para cada tipo de señal.

Resolución de Voltaje de 12 bits — Precisión de Medición

La conversión analógica a digital de 12 bits para entradas de voltaje divide el rango de 0–10V en 4096 pasos discretos, lo que da una resolución de voltaje de aproximadamente 2.5mV por paso.

Para la mayoría de las aplicaciones de medición de procesos — temperatura de un transmisor PT100, presión de un transductor de presión de 0–10V, posición de un potenciómetro lineal — esta resolución es más que suficiente.

Un transmisor de presión de 0–10V que mide 0–10 bar con conversión de 12 bits resuelve la presión a aproximadamente 2.4mbar, lo que es más fino que la precisión de la mayoría de los transmisores de presión.

La resolución de entrada de corriente a 11 bits es ligeramente más gruesa — dividiendo el rango de 4–20mA en 2048 pasos, lo que corresponde a aproximadamente 7.8µA por paso.

En un rango típico de 4–20mA que representa un rango de proceso de 0–100%, esto es equivalente a una resolución de aproximadamente el 0.05% de la escala completa, nuevamente más preciso que la especificación de precisión de ±0.5–1.0% del propio adaptador.

En la práctica, la incertidumbre de medición está determinada por la especificación de precisión en lugar de la resolución para aplicaciones industriales normales.

Instalación y Cableado

El FX3U-4AD-ADP se conecta al lado izquierdo de la unidad principal FX3U a través de un conector de adaptador dedicado — la misma interfaz mecánica utilizada por los adaptadores de comunicación (RS-232C, RS-485, USB) y otros adaptadores especiales en el rango de expansión del lado izquierdo del FX3U. Se pueden conectar hasta cuatro unidades adaptadoras en esta cadena, con los adaptadores numerados de izquierda a derecha (Nº 1 más cercano a la unidad principal, Nº 4 más a la izquierda).

El cableado de campo se conecta a través de los terminales de tornillo en el bloque de terminales del FX3U-4AD-ADP.

Cada canal tiene terminales de entrada de voltaje designados (VIN+ y COM) y terminales de entrada de corriente (IIN y COM).

La fuente de alimentación externa de 24V CC requerida por el adaptador se conecta a través de terminales de alimentación designados.

Esta fuente de 24V es separada de la propia fuente de alimentación del FX3U, aunque en la práctica la misma fuente de panel de 24V CC suele alimentar ambas.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Funciona el FX3U-4AD-ADP con las series de PLC más antiguas FX2N o FX1N?

No. El FX3U-4AD-ADP está diseñado mecánica y eléctricamente para el sistema de conexión de adaptadores FX3U, que es específico para las plataformas FX3U, FX3UC, FX3G, FX3GE y FX3S. Las series FX2N y FX1N utilizan un sistema de expansión diferente (unidades/bloques de extensión del lado derecho) y no tienen el conector de adaptador del lado izquierdo necesario para los módulos tipo ADP.

Para entrada analógica en sistemas FX2N, los módulos FX2N-4AD (unidad de función especial) o FX2N-4AD-TC (termopar) son las opciones apropiadas.

P2: ¿Cuántas unidades FX3U-4AD-ADP se pueden conectar a una unidad principal FX3U?

Se pueden conectar hasta cuatro unidades adaptadoras ADP en total al lado izquierdo de una unidad principal FX3U (combinando todos los tipos de adaptadores — entrada analógica, salida analógica, comunicación, etc.).

Dentro de este límite, se pueden usar múltiples unidades FX3U-4AD-ADP — por ejemplo, dos adaptadores FX3U-4AD-ADP proporcionan ocho canales de entrada analógica mientras consumen cero puntos de E/S.

Si se necesitan ocho o más canales analógicos en una sola unidad principal FX3U, puede ser necesaria una combinación de adaptadores ADP y unidades de función especial (FX3U-4AD o FX3U-8AD).

P3: ¿Puede el FX3U-4AD-ADP manejar entradas de voltaje negativas (por debajo de 0V) o señales fuera de los rangos de 0–10V / 4–20mA?

El FX3U-4AD-ADP está diseñado para señales unipolares en los rangos de 0–10V y 4–20mA. Los voltajes negativos o las señales por debajo de 4mA (para modo de corriente) están fuera del rango de entrada especificado del módulo.

Para aplicaciones que requieren medición de voltaje bipolar (–10V a +10V) o el rango completo de corriente de –20mA a +20mA, el FX3U-4AD (unidad de función especial estándar) admite estos rangos más amplios con resolución de 15 bits y 14 bits.

Cuando las señales de entrada puedan caer fuera del rango de 4–20mA (por ejemplo, en una condición de falla del sensor donde un transmisor podría emitir 0–3.6mA para señalización de falla), se debe implementar lógica de limitación de entrada y detección de fallas en el programa del PLC.

P4: Las especificaciones indican una precisión de ±0.5% para voltaje y ±1.0% para corriente. ¿Cuáles son las condiciones para estas cifras?

Las cifras de precisión se aplican a 25°C de temperatura ambiente con el PLC en su orientación de operación normal y con una fuente de alimentación estable. A temperaturas distintas de 25°C, la precisión se degrada con el coeficiente de temperatura — típicamente unas pocas centésimas de porcentaje por grado Celsius.

La menor precisión de la entrada de corriente (±1.0%) en comparación con el voltaje (±0.5%) refleja la incertidumbre adicional introducida por la resistencia shunt utilizada para la medición de corriente.

Para mediciones críticas donde ±1.0% es insuficiente, se debe considerar un convertidor de corriente a voltaje aguas arriba del adaptador o una unidad de función especial de mayor precisión (FX3U-4AD) con su mayor profundidad de bits.

P5: ¿Se requiere programación especial para leer los valores analógicos del FX3U-4AD-ADP en el programa de escalera del PLC?

No se necesitan instrucciones de programación analógica dedicadas. La operación sin programación del FX3U-4AD-ADP significa que los valores de conversión digital se escriben automáticamente en registros de datos especiales (D8280–D8283 para los canales 1–4 del primer adaptador, con adaptadores subsiguientes utilizando desplazamientos de registro definidos).

El programa de escalera del PLC lee estos registros utilizando instrucciones de transferencia de datos estándar (MOV, operaciones aritméticas, contactos de comparación) como si fueran cualquier otro registro de datos en la memoria del FX3U.

La configuración del modo (voltaje vs corriente por canal) se establece escribiendo en los registros de configuración correspondientes al inicio del programa.