ES2338947T3 - Procedimiento de comprobacion de funcionamiento de un modulo de entradas analogicas y modulo de entradas analogicas que utiliza este procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de comprobación del funcionamiento de un módulo de entradas analógicas de un autómata programable, comprendiendo el indicado módulo un convertidor analógico/digital ADC (10) que es apto para convertir una señal analógica recibida en una entrada (11) en una señal digital proporcionada a una salida (12), y que es alimentado por una primera tensión de valor nominal V1, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas que consisten en: - equipar al módulo con un convertidor digital/analógico DAC (20) que comprenda una primera salida (22) conectada con la entrada (11) del convertidor ADC (10) y una entrada (21), siendo el convertidor DAC (20) apto para convertir una señal digital recibida en la entrada (21) en una señal analógica proporcionada a la primera salida (22) y alimentado por una segunda tensión de valor nominal V2 distinta de la primera tensión nominal V1, - aplicar una señal digital de ensayo St a la entrada (21) del convertidor DAC (20) y leer una señal digital de respuesta Sr correspondiente proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10), - comparar la indicada señal de ensayo St con la indicada señal de respuesta Sr, con la ayuda de una relación de correspondencia predeterminada entre las tensiones nominales V1 y V2, para comprobar el funcionamiento del módulo.
Description
Procedimiento de comprobación del funcionamiento
de un módulo de entradas analógicas y módulo de entradas analógicas
que utiliza este procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de ensayo o de comprobación del funcionamiento de un
módulo de entradas analógicas de un autómata programable. La misma
se refiere igualmente a un módulo de entradas analógicas de un
autómata programable apto para realizar dicho procedimiento. La
invención encuentra una aplicación particularmente ventajosa en el
ámbito de los autómatas programables llamados de seguridad.
Un autómata programable o PLC ("Programmable
Logical Controller") es un equipo de automatismo capaz de
dirigir, controlar y/o vigilar uno o varios procedimientos para
automatizar. De construcción generalmente modular, un autómata
programable PLC está compuesto por diferentes módulos colocados en
uno o varios bastidores y que se comunican entre si por un bus de
transmisión, que puede ser particularmente el bus denominado "fond
de panier" (o "backplane" (tarjeta compuesta por un bus) de
un bastidor de fijación de los módulos. El número de módulos
depende bien entendido del tamaño y del tipo de proceso a
automatizar. Típicamente, un autómata programable comprende:
- -
- un módulo de alimentación que proporciona las diferentes tensiones a los demás módulos a través de la tarjeta compuesta por un bus (fond de panier).
- -
- un módulo de unidad central que comprende un logicial montado ("firmware") (microprogramación en memoria muerta) que integra un sistema de explotación (OS) en tiempo real, y un programa de aplicación, o programa de usuario, que contiene las instrucciones a realizar por el logicial montado para realizar las operaciones de automatismo deseadas. El módulo de unidad central comprende también generalmente una conexión frontal a útiles de programación de tipo ordenador personal PC.
- -
- uno o varios módulos de comunicación a redes de comunicación (Ethernet,...) o unidades de interconexión hombre-máquina (pantalla, teclado,...).
- -
- módulos de entradas/salidas E/S de diversos tipos en función del o de los procesos a controlar, tales como E/S digitales, analógicos, de recuento, etc. Estos módulos E/S están conectados a sensores y a accionadores que participan en la gestión automatizada del proceso.
La invención se refiere más particularmente a
los módulos de entradas analógicas, es decir a módulos que reciben
datos analógicos que proceden de sensores externos, sensores de
temperatura, de presión, etc., y que deben convertir estos datos
analógicos en datos digitales antes de transmitirlos generalmente al
módulo de la unidad central.
En el contexto de un automatismo de seguridad
donde al autómata programable debe presentar un nivel de seguridad
reforzado, el buen funcionamiento de los módulos de entradas
analógicas conectados con el autómata debe ser vigilado de forma
que pueda fiarse de los datos analógicos recibidos, los cuales son
conocidos a través de los datos digitales proporcionados por estos
módulos. En efecto, para cada una de sus vías de entrada
analógicas, el módulo de entradas analógicas comprende un
convertidor analógico/digital ADC ("Analog Digital Converter")
que transforma el valor analógico leído en la entrada analógica en
una señal digital con destino al módulo de unidad central del
autómata, por ejemplo por medio de la tarjeta compuesta por un bus
(fond de panier). Un módulo de entradas analógicas de seguridad
puede evidentemente comprender varias vías de entradas analógicas,
por ejemplo 4, 8 ó 16 vías.
Los organismos de control y de certificación
producidos para la seguridad requieren particularmente comprobar
regularmente un cierto número de puntos de medición de
funcionamiento, por ejemplo 5 puntos de medición repartidos por el
conjunto de la escala de una entrada analógica, con el fin de
comprobar particularmente el buen funcionamiento de la conversión
analógica/digital realizada por el convertidor ADC. Se habla
entonces de "módulo de seguridad" para designar un módulo de
entradas analógicas cuyo funcionamiento de la conversión
analógica/digital es así controlado.
La comprobación de un convertidor
analógico/digital es conocida por el documento
US-A-4.580.126.
Sin embargo, para realizar esta comprobación, es
preciso disponer de un dispositivo capaz de crear estos diferentes
puntos de medición de funcionamiento. Es preciso por consiguiente
poder disponer de una tensión de referencia para generar estos
puntos de medición, distinta de la alimentación del módulo, lo cual
crea dificultades en términos de coste, de voluminosidad, de
complejidad, etc.
También, un objeto de la invención es poder
realizar una comprobación del funcionamiento de las mediciones de un
módulo de seguridad para autómata programable, proponiendo un
procedimiento que permitiese responder a las exigencias de
certificación, respecto en particular a la comprobación del buen
funcionamiento y de la correcta alimentación del convertidor
analógico/digital ADC, sin necesitar la utilización de una fuente
de tensión de referencia especifica o sin pasar por una electrónica
de vigilancia de tensión más complicada de realizar, con
amplificadores operacionales, diodos Zener, etc. para realizar una
tensión de referencia.
Para ello, la invención describe un
procedimiento de comprobación del funcionamiento de un módulo de
entradas analógicas de un autómata programable, comprendiendo el
módulo un convertidor analógico/digital ADC que es apto para
convertir una señal analógica recibida en una entrada en una señal
digital proporcionada a una salida, y que es alimentado por una
primera tensión de valor nominal V_{1}. El procedimiento consiste
en equipar al módulo con un convertidor digital/analógico DAC que
comprende una primera salida conectada con la entrada del
convertidor ADC y una entrada, y apto para convertir una señal
digital recibida a la entrada en una señal analógica proporcionada
por la primera salida. El convertidor DAC es alimentado por una
segunda tensión de valor nominal V_{2} distinta de la primera
tensión nominal V_{1}. El procedimiento consiste seguidamente en
aplicar una señal digital de ensayo St al convertidor DAC, leer una
señal digital de respuesta Sr correspondiente proporcionada a la
salida del convertidor ADC y comparar la señal de ensayo St con la
indicada señal de respuesta Sr, con la ayuda de una relación de
correspondencia predeterminada entre las tensiones nominales
V_{1} y V_{2}, para comprobar el funcionamiento del módulo.
Según una característica, el procedimiento prevé
aplicar periódicamente varias señales digitales de ensayo St que
cubren una zona de medición del convertidor ADC, y compara cada
señal de ensayo St con una señal de respuesta correspondiente Sr,
con la ayuda de la relación de correspondencia predeterminada. Esto
permite comprobar el buen funcionamiento del módulo en el conjunto
de la escala de medición de la vía analógica.
Si una de las comparaciones muestra una relación
entre St y Sr diferente de la relación de correspondencia, entonces
eso significa que la vía considerada del módulo es defectuosa. El
procedimiento puede bien entendido ser aplicado a todas las vías de
un módulo de entradas analógicas.
Según otra característica, la entrada del
convertidor ADC está conectada con un borne de entrada de una vía
de medición del módulo a través de una impedancia de adaptación Ra.
El convertidor DAC comprende una segunda salida que está conectada
con la entrada del convertidor ADC por medio de una impedancia de
carga Rs. El procedimiento comprende igualmente las etapas que
consisten en:
- -
- registrar una primera señal digital de medición S por el convertidor ADC después de la conversión de una señal analógica de medición E,
- -
- generar una señal analógica de ensayo E' proporcionada por el convertidor DAC en respuesta a una señal digital de ensayo St' aplicada a la entrada del convertidor DAC,
- -
- registrar una segunda señal digital S' proporcionada por el convertidor ADC después de la conversión de una señal analógica resultante de la combinación de la señal analógica E de medición y de la señal analógica de ensayo E',
- -
- comparar las señales digitales S y S', con la ayuda de los valores nominales de las impedancias de adaptación Ra y de carga R_{s} y del valor de la señal digital de ensayo St', para comprobar el funcionamiento del módulo.
La invención describe igualmente un módulo de
entradas analógicas susceptible de poner en práctica dicho
procedimiento de comprobación.
Otras características y ventajas aparecerán en
la descripción detallada que sigue haciendo referencia a un modo de
realización dado a título de ejemplo y representado por los dibujos
adjuntos en los cuales la figura 1 representa un esquema funcional
simplificado de una vía de un módulo de entradas analógicas conforme
a la invención.
Un módulo de entradas analógicas de un autómata
programable comprende una o varias vías de entrada. Con referencia
a la figura 1, cada vía de entrada del módulo comprende un borne de
entrada 41 destinado para recibir en forma analógica una señal de
medición proporcionada por un sensor 40 de medición tal como un
sensor de temperatura, un sensor de presión, etc.
De forma usual, el borne de entrada 41 de la vía
se conecta seguidamente a una entrada 11 de un convertidor
analógico/digital ADC 10 por medio de una impedancia de adaptación
Ra. El convertidor ADC 10 está destinado para convertir la señal de
medición analógica recibida en su entrada 11 en una señal digital
proporcionada en su salida 12. El módulo de entradas analógicas
comprende por consiguiente generalmente un convertidor
analógico/digital ADC 10 por vía. La salida 12 del convertidor ADC
10 se conecta seguidamente a una entrada 51 de una unidad de
control 50 del módulo. La unidad de control 50 transmite
seguidamente esta señal digital a su puerto de salida 52, con
destino al módulo de la unidad central del autómata programable, por
medio por ejemplo de la tarjeta compuesta por un bus (fond de
panier).
El convertidor ADC 10 es alimentado por un
primer regulador 15 de tensión bajo una tensión de alimentación
cuyo valor nominal es igual a V_{1}. A título de ejemplo, la
indicada tensión nominal de alimentación V_{1} será tomada igual
a 4 V. Este primer regulador 15 de tensión es de preferencia un
regulador de tensión preciso que debe proporcionar una referencia
de tensión precisa al convertidor ADC 10 con el fin de tener una
buena precisión en la medición de la entrada analógica.
Como lo muestra la figura 1, el módulo de
entradas analógicas de seguridad comprende igualmente un convertidor
digital/analógico DAC 20 que comprende una entrada 21 y una primera
salida 22. El convertidor DAC 20 está destinado para convertir una
señal digital recibida en la entrada 21 en una señal analógica
proporcionada a la salida 22. Esta primera salida 22 se conecta
directamente con la entrada 11 del convertidor ADC 10 bajo baja
impedancia, es decir con una impedancia de salida muy baja ante la
impedancia de adaptación Ra, de forma que cuando se active, la
salida. 22 se comporte como un generador de tensión para el
convertidor ADC 10. Así, cuando el convertidor DAC 20 envía una
tensión dada a su salida 22, esta tensión fuerza a la entrada 11
del convertidor ADC 10, incluso si se aplica una señal en el borne
de entrada analógica 41 del módulo pues esta tiene una impedancia
más elevada debido a la impedancia de adaptación Ra.
El convertidor DAC 20 se alimenta por un segundo
regulador 25 de tensión bajo una tensión de alimentación cuyo valor
nominal es igual a V_{2} que se elige distinta de la tensión
nominal de alimentación V_{1} del convertidor ADC 10 (por ejemplo
V_{2} = 5 V). Se verá más adelante la razón de esta elección de
tensiones nominales de alimentación V_{1} y V_{2} distintas
para los dos convertidores.
Así, cuando el convertidor DAC 20 recibe una
tensión igual a su tensión nominal de alimentación V_{2} de 5 V,
proporciona una tensión de 5 V en su salida 22 cuando recibe una
señal digital en plena escala en su entrada 21. Cuando el
convertidor ADC 10 recibe una tensión igual a su tensión nominal de
alimentación V_{1} de 4 V, proporciona una señal digital a plena
escala en su salida 12 una vez que recibe 4 V en su entrada 11.
Un primer ensayo de integridad permite
particularmente comprobar el buen funcionamiento de los
convertidores ADC 10 y DAC 20 y la buena alimentación de estos
convertidores. Para realizar este primer ensayo de integridad, la
unidad de control 50 envía una señal digital de ensayo St a la
entrada 21 del convertidor DAC 20. La señal St se transforma por el
convertidor DAC 20 en una señal analógica en su primera salida 22 y
es por consiguiente enviada a la entrada 11 del convertidor ADC 10.
En respuesta, éste proporciona a su salida 12 una señal digital de
respuesta Sr transmitida a la unidad de control 50.
Por otro lado, la unidad de control 50 está
provista de medios de tratamiento y de memorización que le permiten
comparar cada señal digital de ensayo St enviada al convertidor DAC
20 con una señal digital correspondiente de respuesta Sr
proporcionada por el convertidor ADC 10. Esta comparación se realiza
con la ayuda de una relación de correspondencia predeterminada
entre las tensiones nominales de alimentación V_{1} y V_{2}
proporcionadas por los reguladores 15, 25.
En el ejemplo seleccionado, las tensiones
nominales V_{1} y V_{2} son respectivamente iguales a 4 V y 5
V. En este caso, la relación de correspondencia predeterminada es
igual a 4/5, lo que significa que si ningún disfuncionamiento del
módulo se produce, tanto a nivel de los convertidores 10 y 20, como
a nivel de los valores de las tensiones de alimentación
proporcionadas por los reguladores 15, 25, debe existir una
relación de 4/5 entre una señal digital de ensayo St enviada y la
señal de respuesta Sr correspondiente.
En efecto, si la unidad de control 50 envía una
señal St = 80 (es decir por ejemplo un 80% de la escala llena), el
convertidor DAC proporcionará entonces a la salida una tensión igual
al 80% de su plena escala, a saber 5 V * 80% = 4 V. Esta señal
analógica de 4 V se encuentra de nuevo a la entrada del convertidor
ADC 10 y corresponde al 100% de la escala del convertidor ADC 10.
Este proporcionará por consiguiente una señal digital de respuesta
Sr = 100. Así, la relación entre St y Sr es igual a 80/100, o sea
4/5.
Cuando la comparación proporciona una relación
entre St y Sr igual a la relación de correspondencia predeterminada,
el ensayo de integridad es correcto. En el caso contrario, la unidad
de control 50 es particularmente capaz de enviar un mensaje de
defecto o de alerta a la unidad central del PLC para señalar un
disfuncionamiento de la vía en cuestión del módulo.
El primer ensayo de integridad se realiza
preferentemente por la unidad de control 50 aplicando a la entrada
21 del convertidor DAC 20 diferentes señales digitales de ensayo St
que corresponden, por ejemplo a N puntos de medición (i = 1,
2,...,N) que cubren la totalidad o parte de la zona de medición de
la vía. Si por ejemplo N = 5 para cubrir de preferencia toda la
escala del convertidor ADC 10, entonces las señales de ensayo
analógicas aplicadas a le entrada 11 del convertidor ADC 10 pueden
en este caso tener como valor: 0 V, 1 V; 2 V, 3 V y 4 V. Estas
señales digitales de ensayo se disparan periódicamente por la unidad
de control 50 para ensayar regularmente las mediciones realizadas
en esta vía, por ejemplo cada diez segundos. La unidad de control
50 puede evidentemente ensayar del mismo modo las demás vías del
módulo.
Para que este procedimiento de comprobación del
funcionamiento del módulo conduzca al resultado esperado, se ha
visto que es conveniente que las tensiones de alimentación de los
convertidores ADC 10 y DAC 20 sean distintas. Por "distintas",
se entiende que una variación de una de las dos tensiones de
alimentación no debe generar una variación proporcional de la otra
y que una variación de la fuente externa común 31 no debe generar
variaciones de las dos tensiones de alimentación proporcionales
entre si, de forma que la relación de correspondencia no sea ya
comprobada cuando una de las tensiones de alimentación varía.
Un modo sencillo de disponer de tensiones de
alimentación de los convertidores ADC 10 y DAC 20 distintas es
disponer de tensiones nominales V_{1} y V_{2} de valores
diferentes, por ejemplo 4 V y 5 V.
Estas condiciones se traducen por el hecho de
que la relación St/Sr no es igual a la relación de correspondencia
predeterminada de las tensiones de alimentación de los dos
convertidores si el funcionamiento del módulo es correcto.
La figura 1 muestra que las tensiones nominales
de alimentación V_{1} y V_{2} pueden ser obtenidas a partir de
una fuente 31 de tensión común y externa al módulo, a saber por
ejemplo una tensión de 12 V que circula por la tarjeta compuesta
por un bus (fond de panier) del autómata y a partir de un
transformador 30, con el fin de aislar las tensiones de la fuente
de tensión externa y del módulo.
Según una primera variante, el segundo regulador
25 es directamente alimentado por el secundario del transformador
30 y proporciona en salida una tensión regulada de 5 V que alimenta
a la vez el convertidor DAC 20 así como la entrada del primer
regulador 15 con 4 V.
Según una segunda variante, el segundo regulador
25 es directamente alimentado por un devanado secundario del
transformador 30 y el primer regulador 15' (indicado con lineas de
trazo interrumpido en la figura 1) es igualmente directamente
alimentado por otro devanado secundario del transformador 30. Otra
configuración equivalente posible, no representada, consistiría en
alimentar los reguladores 15' y 25 en paralelo sobre el mismo
secundario del transformador 30, teniendo estos dos reguladores
tensiones de salida diferentes, por ejemplo de 4 V y 5 V
respectivamente.
Se mostrarán ahora en algunos ejemplos de
disfuncionamiento simples cómo la puesta en práctica del
procedimiento según la invención permite comprobar el ensayo de
integridad del módulo. Supongamos que la tensión nominal de la
fuente externa 31 es de 12 V (= primario del transformador 30), que
el secundario del transformador 30 proporciona por ejemplo una
tensión igual a 6 V y que los reguladores 15 y 25 están montados en
cascada como en la figura 1, es decir que el segundo regulador 25 es
alimentado por el secundario del transformador 30 y que el primer
regulador 15 es alimentado por la tensión de salida del segundo
regulador 25.
- -
- Si la tensión de la fuente externa 31 disminuye ligeramente pasando de 12 V a 11 V por ejemplo, entonces el secundario del transformador 30 proporciona una tensión aproximadamente igual a 6 V* (11/12), o sea 5,5 V. El segundo regulador 25 se encuentra entonces siempre en posición de proporcionar una tensión nominal de 5 V y el primer regulador 15 una tensión nominal de 4 V. Por consiguiente los convertidores ADC 10 y DAC 20 son correctamente alimentados con su tensión nominal y el funcionamiento del módulo es correcto. La unidad de control 50 detecta bien una relación St/Sr igual a la relación de correspondencia 4/5.
- -
- Si la tensión de la fuente externa 31 disminuye a 9 V, entonces el secundario del transformador 30 proporciona una tensión aproximadamente igual a 6 V* (9/12), o sea 4,5 V solamente. En este caso, la salida del segundo regulador 25 está limitada a 4,5 V y la tensión de alimentación del convertidor ADC 10 está limitada a 4,5 V lo cual produce errores en la conversión de mediciones analógicas. Sin embargo, esta tensión de 4,5 V es suficiente para que el primer regulador 15 continúe proporcionando una tensión nominal de 4 V al convertidor DAC 20. En este caso, la relación St/Sr es igual a solamente 4/4,5, es decir diferente de la relación de correspondencia 4/5. La unidad de control 50 es por consiguiente capaz de detectar este mal funcionamiento.
- -
- Si la tensión de la fuente externa 31 disminuye a 7 V, entonces el secundario del transformador 30 proporciona una tensión aproximadamente igual a 6 V*(7/12), o sea 3,5 V solamente. En este caso, la salida del segundo regulador 25 está limitada a 3,5 V y la tensión de alimentación del convertidor ADC 10 está limitada a 3,5 V lo cual produce errores en la conversión de las mediciones analógicas. Esta tensión de 3,5 V no es tampoco suficiente para que el primer regulador 15 continúe proporcionando una tensión nominal de 4 V al convertidor DAC 20. El primer regulador 15 solo proporciona 3,5 V al convertidor DAC 20. En este caso, la relación St/Sr será igual a 3,5/3,5, o sea 1, es decir diferente de la relación de correspondencia 4/5. La unidad de control 50 es también capaz de detectar este mal funcionamiento.
Por otra parte, se puede comprobar que:
- -
- Si un defecto del regulador 15 genera una tensión de alimentación del convertidor ADC 10 diferente de su valor nominal V_{1} de 4 V mientras que la tensión de alimentación del convertidor DAC 20 es igual a su valor nominal V_{2} de 5 V, la relación St/Sr será igualmente falsa. Un defecto de la vía del módulo se detecta entonces por la unidad de control 50.
- -
- De igual modo, si un defecto del regulador 25 genera una tensión de alimentación del convertidor DAC 20 diferente de su valor nominal V_{2} de 5 V mientras que la tensión de alimentación del convertidor ADC 10 es igual a su valor nominal V_{1} de 4 V, la relación St/Sr será igualmente falsa. Un defecto de la vía del módulo se detecta entonces por la unidad de control 50.
- -
- Además, si el funcionamiento interno de uno de los convertidores 10 ó 20 no es correcto o si la comunicación se hace imposible con al menos uno de los convertidores 10, 20 entonces la relación St/Sr será igualmente falsa.
Así, se aprecia que todos estos casos de
disfuncionamiento modifican la relación St/Sr respecto a la relación
de correspondencia teórica de V_{1}/V_{2}, siendo esta
modificación detectada por la unidad de control 50. La arquitectura
del módulo de seguridad propuesta por la invención permite por
consiguiente realizar este primer ensayo de integridad.
El procedimiento prevé igualmente un segundo
ensayo complementario que permite comprobar el funcionamiento de la
cadena de medición de cada vía del módulo de entradas analógicas, es
decir en particular la conformidad de la impedancia R_{a} de
adaptación a su valor nominal. Para ello, el módulo comprende un
convertidor DAC 20 dual de dos salidas, es decir que comprende dos
salidas independientes 22 y 23. El pilotaje de una u otra de estas
salidas 22, 23 puede ser realizado por la unidad de control 50, por
ejemplo por medio de la señal digital de entrada recibida en la
entrada 21 o por medio de una señal de control distinta. Para el
segundo ensayo, es la segunda salida 23 la que se utiliza mientras
que para el primer ensayo, es la primera salida 22 la que se
utiliza.
La salida 23 está conectada con la entrada 11
del convertidor ADC 10 a través de una impedancia de carga Rs, como
se ha indicado en la figura 1, que es de preferencia una simple
resistencia. Por consiguiente, a causa de esta resistencia Rs,
cuando se activa una señal analógica en la segunda salida 23, esta
señal analógica solo hace modificar el valor leído por el
convertidor ADC 10 de una señal de medición presente en el borne de
entrada 41 de la vía, contrariamente al primer ensayo de integridad
en el cual la salida 22 del convertidor DAC 20 estaba directamente
conectada en baja impedancia con la entrada 11 del convertidor ADC
10, con el fin de forzar el valor leído por el convertidor ADC
10.
Bien entendido, en lugar de un convertidor DAC
dual de dos salidas, se podría utilizar un segundo convertidor DAC
distinto del convertidor DAC 20, pero esta solución es más cara y
más voluminosa. En efecto, un convertidor DAC de dos salidas
presenta la ventaja de ser un producto corriente, no más voluminoso
que un convertidor DAC de una sola salida.
En funcionamiento normal, el sensor analógico 40
proporciona una señal analógica E de medición. De hecho, de forma
clásica, el sensor 40 proporciona una corriente en la gama
4-20 mA que se transforma seguidamente en tensión.
Si el módulo funciona correctamente, la señal digital S leída por la
unidad de control 50 en su entrada 51 reproduce la señal de
medición E convertida en forma digital. Para simplificar, se
escribirá S = E.
Para realizar este segundo ensayo, la unidad de
control 50 aplica una señal digital de ensayo St' a la entrada 21
del convertidor DAC 20 y controla la segunda salida 23 del
convertidor DAC 20. En respuesta a esta señal de ensayo St', el
convertidor DAC 20 proporciona en su segunda salida 23 una señal
analógica de ensayo E'. La señal digital resultante S' leída por la
unidad de control 50 proviene entonces de la conversión digital de
la combinación de señales E y E', a saber:
En estas ecuaciones, los parámetros R_{a} y
R_{s} son conocidos. La señal analógica de ensayo E' es
igualmente conocida pues la unidad de control 50 aplica una señal
digital de ensayo St' conocida. Por otro lado, se supone que E es
medido y permanece constante durante el ensayo, es decir antes y
después de la aplicación de la señal E'. La diferencia S' - S es
entonces facilitada por:
Los medios de tratamiento y de memorización de
la unidad de control 50 son evidentemente capaces de leer y
memorizar las señales S y S', de memorizar valores nominales de
R_{a} y R_{s}, y de comparar los valores de las señales S y S'
para comprobar que estos valores son conformes a las ecuaciones
indicadas anteriormente.
El segundo ensayo puede por consiguiente ser
realizado de forma extremadamente sencilla: el procedimiento
consiste por consiguiente únicamente en leer y registrar una primera
señal digital de medición S representativa de la señal analógica de
medición E procedente del sensor 40 mientras que la salida 23 del
convertidor DAC 20 no está activada, luego en aplicar una señal
digital de ensayo St' de valor conocido a la entrada 21 del
convertidor DAC 20 con el fin de generar una señal analógica de
ensayo E', luego en leer y registrar una segunda señal digital S'
resultante de la combinación de señales analógicas E y E', y por
último en comparar las señales registradas S y S' para asegurar que
las ecuaciones indicadas anteriormente son respetadas, con el fin de
comprobar el funcionamiento del módulo.
Sí el valor S - S' no es el esperado, entonces
eso significa que el valor de la impedancia R_{a} de adaptación o
el de la resistencia R_{s} de carga, no es conforme. La unidad de
control 50 es entonces capaz de señalar este defecto a la unidad
central del autómata programable.
Así, es posible comprobar completamente el buen
funcionamiento del módulo de entradas analógicas, sabiendo por otro
lado que como las entradas analógicas están calibradas entre 4 y 20
mA, el defecto de "hilo cortado" entre el sensor 40 y la
entrada del convertidor ADC 10 se detecta cuando una tensión
correspondiente a una corriente de 0 mA se mide en el convertidor
ADC 10.
Claims (8)
1. Procedimiento de comprobación del
funcionamiento de un módulo de entradas analógicas de un autómata
programable, comprendiendo el indicado módulo un convertidor
analógico/digital ADC (10) que es apto para convertir una señal
analógica recibida en una entrada (11) en una señal digital
proporcionada a una salida (12), y que es alimentado por una primera
tensión de valor nominal V_{1}, caracterizado porque el
procedimiento comprende las etapas que consisten en:
- -
- equipar al módulo con un convertidor digital/analógico DAC (20) que comprenda una primera salida (22) conectada con la entrada (11) del convertidor ADC (10) y una entrada (21), siendo el convertidor DAC (20) apto para convertir una señal digital recibida en la entrada (21) en una señal analógica proporcionada a la primera salida (22) y alimentado por una segunda tensión de valor nominal V_{2} distinta de la primera tensión nominal V_{1},
- -
- aplicar una señal digital de ensayo St a la entrada (21) del convertidor DAC (20) y leer una señal digital de respuesta Sr correspondiente proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10),
- -
- comparar la indicada señal de ensayo St con la indicada señal de respuesta Sr, con la ayuda de una relación de correspondencia predeterminada entre las tensiones nominales V_{1} y V_{2}, para comprobar el funcionamiento del módulo.
2. Procedimiento de comprobación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento
aplica periódicamente varias señales digitales de ensayo St que
cubren una zona de medición del convertidor ADC (10), y compara
cada señal de ensayo St con una señal de respuesta correspondiente
Sr, con la ayuda de la relación de correspondencia
predeterminada.
3. Procedimiento de comprobación según la
reivindicación 1, en el cual la entrada (11) del convertidor ADC
(10) está conectada con un borne de entrada (41) de una vía de
medición del módulo a través de una impedancia de adaptación Ra,
caracterizado porque el indicado procedimiento comprende
igualmente las etapas que consisten en:
- -
- conectar una segunda salida (23) del convertidor DAC (20) con la entrada (11) del convertidor ADC (10) por medio de una impedancia de carga Rs,
- -
- leer una primera señal digital de medición S proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10) después de la conversión por el convertidor ADC (10) de una señal analógica E de medición aplicada al indicado borne de entrada (41),
- -
- generar una señal analógica de ensayo E' proporcionada por el convertidor DAC (20) en respuesta a una señal digital de ensayo St' aplicada a la entrada (21) del convertidor DAC (20),
- -
- leer una segunda señal digital S' proporcionada a la salida (12) después de la conversión por el convertidor ADC (10) de una señal analógica proporcionada a la entrada (11) del convertidor ADC (10) resultante de la combinación de dicha señal analógica E de medición y dicha señal analógica de ensayo E',
- -
- comparar la primera señal digital S con la segunda señal digital S', con la ayuda de los valores nominales de las impedancias de adaptación Ra y de carga R_{s} y del valor de la señal digital de ensayo St', para comprobar el funcionamiento del módulo.
4. Módulo de entradas analógicas de un autómata
programable, que comprende un convertidor analógico/digital ADC
(10) que es apto para convertir una señal analógica recibida en una
entrada (11) en una señal digital proporcionada a una salida (12) y
que es alimentado por un primer regulador de tensión (15) bajo una
primera tensión de valor nominal V_{1}, caracterizado
porque el módulo comprende:
- -
- un convertidor digital/analógico DAC (20) que comprende una primera salida (22) conectada con la entrada (11) del convertidor ADC (10) y una entrada (21), siendo el convertidor DAC (20) apto para convertir una señal digital recibida en la entrada (21) en una señal analógica proporcionada en la primera salida (22), y que es alimentado por un segundo regulador de tensión (25) bajo una segunda tensión de valor nominal V_{2} distinta de la primera tensión nominal V_{1},
- -
- una unidad de control (50) que es apta para aplicar una señal digital de ensayo St a la entrada (21) del convertidor DAC (20), para leer una señal digital de respuesta Sr correspondiente proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10), y para comparar la indicada señal de ensayo St con la mencionada señal de respuesta Sr, con la ayuda de una relación de correspondencia predeterminada entre las tensiones nominales V_{1} y V_{2}, para comprobar el funcionamiento del módulo.
5. Módulo de entradas analógicas según la
reivindicación 4, caracterizado porque el primer regulador de
tensión (15) es alimentado por la tensión de salida del segundo
regulador de tensión (25).
6. Módulo de entradas analógicas según la
reivindicación 4, caracterizado porque los primero (15) y
segundo (25) reguladores de tensión son alimentados en paralelo bajo
una misma tensión de entrada.
7. Módulo de entradas analógicas según la
reivindicación 4, caracterizado porque el convertidor DAC
(20) es un convertidor DAC de tipo dual que comprende la primera
salida (22) así como una segunda parte (23) conectada con la
entrada (11) del convertidor ADC (10) a través de una impedancia de
carga Rs.
8. Módulo de entradas analógicas según la
reivindicación 7, en el cual el módulo comprende un borne de entrada
(41) de una vía de medición que está conectada con la entrada (11)
del convertidor ADC (10) a través de una impedancia de adaptación
Ra, caracterizado porque una unidad de control (50) es apta
para:
- -
- leer una primera señal digital de medición S proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10) después de la conversión de una señal analógica de medición E aplicada el borne de entrada (41) del módulo,
- -
- aplicar una señal digital de ensayo St' a la entrada (21) del convertidor DAC (20) para generar una señal analógica de ensayo E' en la segunda salida (23) del convertidor DAC (20),
- -
- leer una segunda señal digital de respuesta S' correspondiente proporcionada a la salida (12) del convertidor ADC (10), resultante de la combinación entre la señal analógica de medición E y la señal analógica de ensayo E',
- -
- comparar la primera señal digital S con la segunda señal digital S', con la ayuda de los valores nominales de las impedancias de adaptación Ra y de carga R_{s} y del valor de la señal digital de ensayo St', para comprobar el funcionamiento del módulo.
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