Industrial Automation Systems
Automatizacion de Procesos Industriales
Diagrama de Bloques del Sistema de Adquisición.
SOFTWARESOFTWAREHARDWAREHARDWARE
VARIADOR RPMVARIADOR RPM
MOTOR 3F-3HPMOTOR 3F-3HP
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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.
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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.
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CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
ENTRADAS DIGITALESENTRADAS DIGITALES OPTO-ACOPLADORESOPTO-ACOPLADORES 4N254N25
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CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
ENTRADAS ANALOGICASENTRADAS ANALOGICASPOTENCIOMETROSPOTENCIOMETROS
OPA4342OPA4342
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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 7912.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.
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CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
SALIDA DIGITALSALIDA DIGITAL BANCO DE RELESBANCO DE RELES
ULN2003ANULN2003AN
REGULADORREGULADOR 79127912
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CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
Salida Analógica Salida Analógica Conversor D/A TLC7628CNConversor D/A TLC7628CN
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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 7805.
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.
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CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
TL084TL084
79127912
78127812
78057805
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DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS
PPIICC1166FF887777AA
UULLNN22000033
SWITCHESSWITCHES
POTENCIOMETROSPOTENCIOMETROS
OPTO-ACOPLADORESOPTO-ACOPLADORES
BANCO DE RELESBANCO DE RELES
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Descripción del Microcontrolador.
ENTRADAS ENTRADAS DIGITALESDIGITALES
ENTRADAS ENTRADAS ANALOGICASANALOGICAS
SALIDASSALIDASDIGITALESDIGITALES
SALIDASALIDAANALOGICAANALOGICA
SALIDASALIDAANALOGICAANALOGICA
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Módulo de comunicación serial.
Los PIC16F877A contienen un módulo MSSP con dos puertas para comunicación serie <síncrona>, 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.
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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 E/S digital o receptor o receptor del USARTdel USART
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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.
Frecuencia en Baudios=Fosc
(K*(X+1))
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:
X=Fosc
1(K,Frecuencia Baudios)
Para nuestro diseño se utilizó una frecuencia de oscilación de 4MHz y alta 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 velocidad de transmisión con una constante K=16, lo que originó una frecuencia en Baudios de:frecuencia en Baudios de:
Frecuencia en Baudios=4000000
16.(25+1)
Frecuencia en Baudios= 9615 baudios
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Transmisor Asíncrono.
Los datos que se desean transmitir por el USART se depositan en el Los datos que se desean transmitir por el USART se depositan en el registro de desplazamientos TSR.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 E/S digital o transmisor transmisor del USARTdel USART
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REGISTRO TXSTA
BRGH:BRGH: Bit de selección de la velocidad de baudios.Bit de selección de la velocidad de baudios.
Modo asíncrono:Modo asíncrono: 1= Alta velocidad1= Alta velocidad 0= Baja velocidad0= Baja velocidad
Modo síncrono: Modo síncrono: no utilizado.no utilizado.
00 11 00 11 00 00
TXEN:TXEN: Activa transmisión.Activa transmisión.
1= Transmisión Activada.1= Transmisión Activada.
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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 E/S digital o receptor o receptor del USARTdel USART
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REGISTRO RCSTA
SPEN:SPEN: Habilitación del puerto serie.Habilitación del puerto serie.
1= Puerto serie habilitado1= Puerto serie habilitado
CREN:CREN: Configura la recepción continua.Configura la recepción continua.
1= Habilita la recepción continua.1= Habilita la recepción continua.
11 1100 00 00 00 00 00
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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.
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REGISTRO ADCON0
REGISTRO ADCON1REGISTRO ADCON1
11 1100
00 00 11 1111
00 00 00
00 00
0000
11
11
Canal 0 (RA0/AN0).Canal 0 (RA0/AN0).
Canal 1 (RA1/AN1).Canal 1 (RA1/AN1).
Canal 2 (RA2/AN2).Canal 2 (RA2/AN2).
ADFM: ADFM: Selecciona el formato del resultado de la conversión.Selecciona el formato del resultado de la conversión.
1= El resultado está justificado en el registro ADRESH.1= El resultado está justificado en el registro ADRESH.0= El resultado está justificado sobre el registro ADRESL.0= El resultado está justificado sobre el registro ADRESL.
GO/DONE#: GO/DONE#: Es el bit de estado de la conversiónEs el bit de estado de la conversión..
1= Se inicia la conversión.1= Se inicia la conversión.0= Finaliza la conversión.0= Finaliza la conversión.
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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.
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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.
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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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