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Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición. SOFTWARE HARDWARE VARIADOR RPM MOTOR.

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1 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición. SOFTWARE HARDWARE VARIADOR RPM MOTOR 3F-3HP

2 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS BASADA EN EL MICROCONTROLADOR 16F877. Características Técnicas de la Tarjeta. Entradas digitales. Entradas analógicas. Salidas digitales. Salida analógica.

3 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Características Técnicas de la Tarjeta. ENTRADAS DIGITALES Constan de tres entradas digitales. Las entradas corresponden al puerto E, pines 8,9 y 10 del PIC16F877A. Voltaje de polarización 5 Vdc. Las entradas se encuentran aisladas por opto-acopladores. ENTRADAS ANALOGICAS Consta de tres entradas analógicas. Las entradas corresponden al puerto A, pines 2,3 y 4 del PIC16F877A. Voltaje de polarización de 0-5Vdc.

4 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS ENTRADAS DIGITALES OPTO-ACOPLADORES OPTO-ACOPLADORES 4N25 4N25

5 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS ENTRADAS ANALOGICAS ENTRADAS ANALOGICASPOTENCIOMETROS OPA4342 OPA4342

6 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Características Técnicas de la Tarjeta. SALIDAS DIGITALES Constan de cuatro salidas digitales a relé. Las salidas se encuentran configuradas en el puerto B, pines 33 al 36 del PIC16F877A. Voltaje de polarización +12 Vdc. Regulador Las salidas se encuentran aisladas de los relés por el integrado ULN2003AN. SALIDA ANALOGICA Consta de una salida analógica. La salida analógica se la obtiene mediante un conversor digital analógico TLC7628CN. La salida se encuentra configurada en el puerto D, pines 19 al 22 y del 27 al 30 del PIC16F877A. Para obtener un voltaje de salida de 0-10 Vdc fue necesario utilizar el integrado TL084.

7 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS SALIDA DIGITAL SALIDA DIGITAL BANCO DE RELES BANCO DE RELES ULN2003AN ULN2003AN REGULADOR REGULADOR

8 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS Salida Analógica Conversor D/A TLC7628CN

9 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Alimentación. La alimentación de la tarjeta es de 120 Vac. En el interior se encuentran tres fuentes de +12, -12 y +5Vdc. Para obtener estos voltajes se tuvo que trabajar con los reguladores 7812, 7912 y La fuente de -12 Vdc fue necesaria para polarizar el integrado TL084. La fuente de +12 Vdc fue necesaria para polarizar los demás integrados y los relés. La fuente de +5 Vdc fue necesaria para polarizar el PIC.

10 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS TL

11 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS PIC16F877A ULN2003 SWITCHES POTENCIOMETROS OPTO-ACOPLADORES BANCO DE RELES

12 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Descripción del Microcontrolador. ENTRADASDIGITALES ENTRADASANALOGICAS SALIDASDIGITALES SALIDAANALOGICA SALIDAANALOGICA

13 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Módulo de comunicación serial. Los PIC16F877A contienen un módulo MSSP con dos puertas para comunicación serie, o sea, con señal de reloj. También disponen de un módulo USART capaz de soportar la comunicación serie síncrona y asíncrona. Las transferencias de información se realizan sobre dos líneas Tx (Transmisión) y Rx (Recepción). Los cuatros bloques que configuran la arquitectura del USART, en modo asíncrono son: Circuito de muestreo. Generador de Baudios. Transmisor asíncrono. Receptor asíncrono.

14 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Circuito de Muestreo. El circuito de muestreo actúa sobre la patita RC7/RX/DT, que es por donde se recibe el bit de información o control y se encarga de muestrear tres veces su valor, para decidir éste por mayoría. E/S digital o receptor del USART

15 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Generador de Baudios El USART dispone de un Generador de Frecuencias en Baudios, BRG, cuyo valor es controlado por el contenido grabado en el registro SPBRG. Además del valor X cargado en el registro SPBRG, la frecuencia en baudios del generador depende del bit BRGH del registro TXSTA. Donde X es el valor cargado en el registro SPBRG. Si BRGH=0, baja velocidad y K=64 modo asíncrono. Si BRGH=1, alta velocidad y K=16 modo asíncrono. El valor con el que se debe cargar el registro SPBRG esta dado por la ecuación: Para nuestro diseño se utilizó una frecuencia de oscilación de 4MHz y alta velocidad de transmisión con una constante K=16, lo que originó una frecuencia en Baudios de: Para nuestro diseño se utilizó una frecuencia de oscilación de 4MHz y alta velocidad de transmisión con una constante K=16, lo que originó una frecuencia en Baudios de:

16 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Transmisor Asíncrono. Los datos que se desean transmitir por el USART se depositan en el registro de desplazamientos TSR. En nuestro diseño la comunicación de transmisión es de 8 bits, 1 bit de paro y sin bit de paridad. E/S digital o transmisor del USART

17 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales REGISTRO TXSTA BRGH: Bit de selección de la velocidad de baudios. Modo asíncrono: 1= Alta velocidad 1= Alta velocidad 0= Baja velocidad 0= Baja velocidad Modo síncrono: no utilizado TXEN: Activa transmisión. 1= Transmisión Activada.

18 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Receptor Asíncrono. Los datos se reciben en serie, bit a bit, por la patita RC7/RX/DT. Se introducen secuencialmente en el registro desplazamiento RSR. Funciona a una frecuencia 16 veces más rápida que la de trabajo. Cuando el dato consta de 9 bits hay que programar el bit RX9=1 y el noveno bit de información se colocará en el bit RX9D del registro RCSTA. En nuestro diseño la comunicación de recepción es de 8 bits. E/S digital o receptor del USART

19 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales REGISTRO RCSTA SPEN: Habilitación del puerto serie. 1= Puerto serie habilitado CREN: Configura la recepción continua. 1= Habilita la recepción continua

20 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Conversor A/D. El funcionamiento del conversor A/D requiere la manipulación de cuatro registros: ADRESH: parte alta del resultado de la conversión. ADRESL: parte baja del resultado de la conversión. ADCON0: registro de control 0. ADCON1: registro de control 1. En la pareja de registros ADRESH: ADRESL, se deposita el resultado de la conversión. El registro ADCON0 controla la operación del C A/D, mientras que el ADCON1 sirve para configurar las patitas de la puerta A como entradas analógicas o E/S digitales.

21 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales REGISTRO ADCON0 REGISTRO ADCON1 REGISTRO ADCON Canal 0 (RA0/AN0). Canal 1 (RA1/AN1). Canal 2 (RA2/AN2). ADFM: Selecciona el formato del resultado de la conversión. 1= El resultado está justificado en el registro ADRESH. 0= El resultado está justificado sobre el registro ADRESL. GO/DONE#: Es el bit de estado de la conversión. 1= Se inicia la conversión. 0= Finaliza la conversión.

22 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Diseño del Software para el PIC Comandos que recibe el PIC para actuar en las salidas digitales. Comandos que recibe el PIC para actuar en la salida analógica.

23 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Diseño del Software para el PIC Comandos que recibe el PIC para actuar en las entradas analógicas. Programación en MPLAB El programa principal. Servicios de Interrupción. La conversión de los valores Analógicos a Digital. Codificación e Identificación de los valores recibidos desde la PC. Envío de los datos a través del puerto serie a la PC. Las rutinas de retardo.

24 Industrial Automation Systems Automatizacion de Procesos Industriales Conclusiones y Recomendaciones Una de las ventaja que podemos tener implementando una tarjeta de adquisición de datos es que sus aplicaciones son usadas en procesos que tengan que ver con la automatización industrial y las investigaciones que incluyan señales digitales para ser visualizadas y controladas en respuestas a cambios en otros parámetros como válvulas, ventiladores, lámparas, relés, solenoides, etc.


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