Fuente de alimentación

¿Cómo elegir una fuente de alimentación según tu PLC?

Algo que muchos aspirantes a ser especialistas de automatización se preguntan es cual es el PLC perfecto para aprender. Una elección muy común es el Siemens S7-1200 PLC starter set, LOGO! 8 para empezar. Y yo siempre recomiendo, ya que es de vital importancia al escoger un PLC, fijarse bien en su fuente de alimentación. Y, ¿Cómo escoger la fuente de alimentación adecuada?

Para contestar a esta pregunta, en este artículo vamos a construir nuestro propio conjunto de HMI + PLC, calcularemos el consumo de energía y escogeremos la fuente de alimentación adecuada.

¡Vamos a ello!

Nuestro conjunto va a estar formado por los siguientes equipos:

  • PLC SIEMENS CONTROLLER

SIMATIC S7-1200, CPU1214C DC/DC/RLY

Referencia: 6ES7 214-1HG40-0XB0

6ES7 214-1HG40-0XB0
  • Siemens digital input/output module

SIMATIC Module CB 1241, 8xAI

Referencia: 6ES7231-4HF30-0XB0

6ES7231-4HF30-0XB0
  • Siemens RS485 Comunication Board

SIMATIC Modu le CB 1240, RS485

Referencia: 6ES7241-1CH30-1XB0

6ES7241-1CH30-1XB0
  • Weintek touch panel

Panel eMT3070A 7.0”

Referencia: MT6070IE

MT6070IE

VOLTAJE

Veamos la documentación técnica de cada elemento, echemos un vistazo a todas las instrucciones. Lo primero a lo que debe prestar atención es, por supuesto, el tipo de fuente de alimentación del elemento. Las instrucciones están en inglés, por lo que buscamos palabras clave como: “Power Supply”, “Input Power” o “Supply Voltage”.

CPU 1214C

CPU1214C

SM 12131

SM12131

HMI

CPU1214C

Analizando los datos, podemos concluir que todos los elementos se alimentan con 24VDC, el módulo SIMATIC CB 1241 se ha omitido deliberadamente en la declaración anterior porque no requiere una conexión separada a la fuente de alimentación, que se extrae directamente de la CPU. Además, también podemos ver que partes del manual proporcionan información sobre el rango de tolerancia de voltaje para el funcionamiento normal. Tanto en PLC como en HMI, la tolerancia es de más o menos 20%.

CORRIENTE Y POTENCIA

Yendo más allá, la información que indica el consumo de corriente se oculta bajo las palabras: “Power Consumption” o “Current Consumption”.

CPU 1214C

CPU 1214C

CB 1241

CB 1241

SM 1231

SM 1231

HMI

HMI 2

CPU1214

El consumo medio de energía del controlador es de 500mA. Tenga en cuenta que si está equipado con todos los módulos de expansión, el consumo de corriente aumentará hasta tres veces. Esto debe tenerse en cuenta al elegir la fuente de alimentación. En el caso del deseo de ampliar nuestro conjunto en el futuro con más módulos, la fuente de alimentación que se ha seleccionado sin una gran reserva será insuficiente.

Usando la fórmula para la energía eléctrica P = U * I, calculemos:

Energía consumida por el PLC: 500mA*24VDC = 12W

Módulo de entradas/salidas digitales SM 1231

El consumo de energía promedio del módulo de extensión es de 45 mA. Sin embargo, recuerde el bus de expansión, que consumía una corriente de 90mA a 5 V CC.

Entonces contamos:

La potencia consumida por módulo: 45mA * 24VDC = 1,08W

Energía consumida por el bus de extensión: 90mA * 5VDC = 045W

La potencia total absorbida por el módulo será 1.53W.

Módulo de comunicación CB 1241

El último elemento del grupo de controladores es su módulo de comunicación. Se alimenta del bus de extensión del controlador y toma 50mA a 5V CC. El manual contiene información de que el módulo consume 1.5W de energía, en lugar de cálculos, puede adoptar información del fabricante.

Panel HMI MT6070iE2

La corriente que consume la pantalla táctil en 350mA. Por lo tanto, usamos nuevamente la fórmula P = U * I y obtenemos:

Energía consumida por HMI: 350mA * 24VDC = 8.4W

Potencia del conjunto:

Ya hemos calculado la potencia de los elementos individuales. Ahora tenemos que calcular la potencia total:

Energía consumida por todo el conjunto: 12W + 1.53W + 8.4W = 23.43W

Ahora es el momento de elegir la fuente de alimentación correcta para la potencia calculada del conjunto, que es, redondeada 23.5W. Debemos recordar que la fuente de alimentación produce una potencia media no inferior a 23.5W. Su corriente de salida debe ser mayor que:

23.5W/24V = 0.98A

SELECCIÓN DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Compraremos los parámetros de dos fuentes de alimentación para las necesidades de nuestro conjunto:

Fuente de alimentación Mean Well DR-15-24

Fuente de alimentacion Mean Well DR 15 24

Fuente de alimentación Mean Well RS-50-24

Fuente de alimentación Mean Well RS-50-24

¿Qué estamos buscando? En primer lugar, debemos estar seguros de que podemos suministrar una fuente de alimentación de este tipo. El voltaje más común 230VAC y 50Hz de frecuencia de nuestra toma de corriente doméstica. Veamos qué voltaje necesitan las fuentes de alimentación:

Fuente de alimentación Mean Well DR-15-24

DR-15-24 Power Supply

Fuente de alimentación Mean Well RS-50-24

RS-50-24 Power Supply

Ambas fuentes de alimentación funcionan en rangos de voltaje similares de entre 88-264 VCA y frecuencias entre 48 a 63 Hz. Con respeto a la potencia de entrada, podemos utilizar ambas fuentes de alimentación de forma segura. Ambos coinciden con nuestros conjuntos, ahora debemos verificar sus parámetros de salida. ¿Qué estamos buscando? El primer parámetro más importante es el voltaje de salida. Los elementos de nuestro set están alimentados por voltaje de 24VDC, por lo que debemos buscar el suyo. Los siguientes parámetros serán la potencia de salida y la corriente.

El primero, la fuente de alimentación DR-15-24:

DR-15-24

Voltaje DC: El voltaje en la salida de la fuente de alimentación es de 24VCC, tanto como necesitamos.

Corriente nominal: Alcance actual. El rango de corriente de salida está dentro de 0 – 0.63 A. La corriente que tomará nuestro conjunto de acuerdo con el cálculo es 0.95ª. Llegados a este punto, ya deberíamos rechazar esta fuente de alimentación, pero analicemos otro parámetro que es la potencia producida.

Potencia nominal: La potencia que produce la fuente de alimentación es de 15,2W. Además, esto no es suficiente. La fuente de alimentación es definitivamente demasiado débil para nuestro compromiso con el controlador y el panel.

El segundo, la fuente de alimentación RS-50-24:

 

RS 50 24

La tensión de salida de la fuente de alimentación como en la anterior es de 24VDC.

Los siguientes parámetros más importantes: corriente y potencia.

Corriente de salida promedio dentro de los límites de 2.2A. La energía generada es 52.8W. En el caso de esta fuente de alimentación, los parámetros superan la corriente y la potencia dos veces. Podemos elegirlo cómo último elemento de nuestro conjunto. Está sobredimensionado y por supuesto pagaremos más por él que en el caso de una fuente de alimentación cargada con su corriente nominal. Sin embargo, el beneficio es que: al elegir una fuente de alimentación de este tipo, aumentaremos su confiabilidad y ampliaremos significativamente el tiempo de funcionamiento sin problemas. Una ventaja adicional es la reserva de energía que podemos utilizar en el futuro para ampliar el sistema de control.

Existen varias prácticas y principios para seleccionar la fuente de alimentación, por ejemplo, podemos asumir el principio de que una fuente de alimentación debe seleccionarse con al menos un 20% más de potencia que la demanda nominal del sistema de control. Sin embargo, en la práctica resulta que vale la pena tener más de esta oferta.

Además, vale la pena recordar que debemos proteger tanto la fuente de alimentación (fusible frente a la fuente de alimentación) como proteger de los dispositivos (fusible o fusibles detrás de la fuente de alimentación).

¿Dónde encontrar la fuente de alimentación?

Podemos recomendarle visite nuestra web y nos llame para recomendarle la mejor fuente de alimentación para su caso concreto.

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