Guía de Laboratorio – Encoder 2 Fases + VFD ABB + PLC Delta SE

🎯

Objetivos de la Práctica

Identificar físicamente el encoder incremental de 24 V de 2 fases (A y B) y comprender su conexionado al PLC.
Visualizar en osciloscopio las señales A y B, comprendiendo el desfase de 90° para determinar el sentido de giro.
Conectar el encoder al PLC Delta SE (entradas X0 y X1) y configurar la instrucción SPD.
Implementar lógica de contactos con detección de flancos para identificar la dirección de giro.
Escalar la lectura SPD para obtener RPS y RPM con bases de tiempo de 1000, 700, 300 y 200 ms.
Medir el tiempo de establecimiento de la velocidad nominal del motor trifásico.
Registrar los tiempos al alcanzar el 67 % y 23 % de la velocidad nominal (preparación para sintonía PID por método de los dos puntos de Smith, Sesión 2).

01

Forma Física del Encoder Incremental 24 V — 2 Fases

📋 Descripción General

El encoder incremental genera dos señales cuadradas (Fase A y Fase B) desfasadas 90° eléctricos. Adicionalmente suele incluir una señal de referencia Fase Z (pulso único por vuelta) y líneas de alimentación.

⚡

Alimentación

24 V DC

Rango típico 10–30 V DC

📐

PPR

500–1024

Pulsos por revolución

🔁

Resolución ×4

2000–4096

Modo cuádruple (AB ambos flancos)

📡

Frecuencia Máx.

100–300 kHz

Respuesta del encoder

🔌 Identificación de Terminales

Terminal	Color Típico	Función	Conexión
VCC	🟤 Marrón	+24 V DC	Fuente 24 V
GND	🔵 Azul	0 V (masa)	Fuente 0 V / COM PLC
CH-A	⚫ Negro	Fase A (canal A)	X0 (entrada HSC)
CH-B	⚪ Blanco	Fase B (canal B)	X1 (entrada HSC)
CH-Z	🟢 Verde	Fase Z (índice)	X2 (opcional)
SHLD	🛡️ Malla	Tierra de pantalla	Tierra del gabinete

⚠️

Importante Verificar el código de colores en la hoja de datos del encoder específico, ya que puede variar según el fabricante (Omron, Autonics, Pepperl+Fuchs, etc.).

Foto del encoder montado en el motor con bornes etiquetados

1.PNG

Foto del encoder montado en el motor. Etiquetar bornes visibles.

Placa de características del encoder con PPR, VCC y modelo

2.PNG

Detalle de la placa de características (PPR, VCC, modelo, fabricante).

02

Señal del Encoder en Osciloscopio — Sentido de Giro

🔧 Procedimiento

Verificar que el encoder esté correctamente alimentado a 24 V DC.
Conectar Canal 1 → Fase A y Canal 2 → Fase B del osciloscopio (referencia a GND común).
Desde el panel del VFD ABB, poner en marcha el motor en sentido horario (CW) a velocidad nominal.
Capturar la forma de onda y observar el desfase de 90° entre A y B.
Detener el motor y reiniciar en sentido antihorario (CCW).
Capturar nuevamente y comparar: la relación de fase A vs B se invierte.

🔍 Regla de Interpretación

✅ Giro Horario (CW)

La Fase A adelanta a la Fase B — el flanco de subida de A ocurre antes que el flanco de subida de B.

A ↑ antes que B ↑ CW

🔄 Giro Antihorario (CCW)

La Fase B adelanta a la Fase A — el flanco de subida de B ocurre antes que el flanco de subida de A.

B ↑ antes que A ↑ CCW

💡

¿Por qué 90°? El desfase de un cuarto de ciclo entre A y B permite determinar la dirección de rotación. Cuando A adelanta a B, gira en un sentido; cuando B adelanta a A, gira en el sentido contrario.

Osciloscopio mostrando señales del encoder en giro horario CW

3.PNG

Osciloscopio — Giro horario (CW). Señales A (CH1) y B (CH2) con desfase de 90°.

Osciloscopio mostrando señales del encoder en giro antihorario CCW

4.PNG

Osciloscopio — Giro antihorario (CCW). Señales A (CH1) y B (CH2) con desfase invertido.

📝 Tabla de Registro

Sentido	¿Quién adelanta?	Desfase medido (µs)	Frecuencia medida (kHz)
CW (Horario)	A adelanta a B	________	________
CCW (Antihorario)	B adelanta a A	________	________

03

Conexión del Encoder al PLC Delta SE e Instrucción SPD

🔌 Diagrama de Conexión

Las entradas X0 y X1 del PLC Delta SE son entradas de alta velocidad (HSC) capaces de leer señales de encoder.

Señal Encoder	→	Entrada PLC Delta SE	Tipo
Fase A (CH-A)	→	X0	Entrada HSC
Fase B (CH-B)	→	X1	Entrada HSC
GND	→	COM del PLC	Masa común
+24 V	→	Fuente externa	Alimentación encoder

Diagrama de cableado del encoder al PLC Delta SE en entradas X0 y X1

5.PNG

Diagrama de cableado Encoder → PLC Delta SE (X0, X1).

⚡ Instrucción SPD (Speed Detection)

💡

Sintaxis: SPD X0 T D
Cuenta pulsos en la entrada X0 durante T milisegundos y almacena el resultado en el registro D. Se utilizan 4 bases de tiempo distintas (1000, 700, 300 y 200 ms) para comparar resolución vs. velocidad de actualización.

⚙️ Configuración de Entradas de Alta Velocidad

Configurar el modo de conteo AB cuádruple (×4) en el registro especial del PLC para maximizar la resolución de lectura:

⚠️

Nota — El registro especial puede variar según el modelo exacto del PLC Delta SE. Consultar el manual de programación DVP-SE para confirmar la dirección del registro de configuración HSC.

04

Detección de Sentido de Giro — Lógica de Contactos y Flancos

🧠 Principio de Funcionamiento

Al detectar el flanco de subida de la Fase A (X0), se lee el estado de la Fase B (X1):

🟢 X1 = 0 → Giro CW

Si al subir A, B está en nivel bajo (0), el giro es Horario.

🔴 X1 = 1 → Giro CCW

Si al subir A, B está en nivel alto (1), el giro es Antihorario.

💻 Implementación en Ladder

Se utilizan 3 networks: detección de flanco de subida en X0, evaluación de estado de X1 para CW, y evaluación de estado de X1 para CCW.

Programa Ladder para detección de dirección de giro con flancos

6.PNG

Captura del programa Ladder — lógica de detección de dirección de giro con flancos.

🔮

Alternativa: Modo AB del PLC El PLC Delta SE puede configurarse en modo AB para detectar dirección automáticamente. El resultado se lee de un bit de estado asociado al contador de alta velocidad (C251, C252, etc.).

05

Escalado de la Lectura SPD → RPS y RPM

📐 Fórmulas Fundamentales

Ecuaciones de Escalado

Pulsos contados en T ms = D_n

RPS = ( D_n × 1000 ) / ( PPR × 4 × T )

RPM = RPS × 60

PPR = pulsos/revolución | ×4 = modo cuádruple | T = base de tiempo en ms

📊 Tabla de Escalado — Ejemplo: PPR = 1024, Modo Cuádruple → 4096 pulsos/rev

Base T (ms)	Fórmula RPS	Fórmula RPM	Factor de Escala
1000	RPS = D_n × 1000 / (4096 × 1000)	RPM = D_n × 60 / 4096	`D_n / 4096`
700	RPS = D_n × 1000 / (4096 × 700)	RPM = D_n × 60 / 2867.2	`D_n / 2867.2`
300	RPS = D_n × 1000 / (4096 × 300)	RPM = D_n × 60 / 1228.8	`D_n / 1228.8`
200	RPS = D_n × 1000 / (4096 × 200)	RPM = D_n × 60 / 819.2	`D_n / 819.2`

💻 Implementación en PLC (Escalado en Punto Flotante)

El escalado se implementa convirtiendo el conteo entero a punto flotante, dividiendo entre el factor (PPR × 4) y multiplicando por 60 para obtener RPM.

Programa Ladder con bloque de escalado RPS y RPM usando punto flotante

7.PNG

Captura del programa Ladder — bloque completo de escalado RPS / RPM con punto flotante.

📝 Tabla de Resultados Experimentales

Base T (ms)	D_n (pulsos)	RPS	RPM	RPM VFD (ref.)	Error (%)
1000	________	________	________	________	________
700	________	________	________	________	________
300	________	________	________	________	________
200	________	________	________	________	________

06

Tiempo de Establecimiento de la Velocidad del Motor

🔧 Procedimiento

Programar el VFD ABB para arrancar el motor desde 0 Hz hasta la frecuencia nominal (ej. 60 Hz → 1800 RPM para motor de 4 polos).
Iniciar medición de velocidad mediante SPD con base de tiempo 200 ms (mayor resolución temporal).
Al activar la marcha, iniciar un temporizador TMR en el PLC.
Comparar continuamente la velocidad medida con la nominal usando comparadores.
Cuando la velocidad se estabilice dentro de una banda del ±2 % de la nominal, detener el temporizador → registrar el tiempo de establecimiento (t_s).

📐 Banda de Establecimiento (±2 %)

Banda ±2% de la Velocidad Nominal

V_nominal = 1800 RPM (ejemplo 60 Hz, 4 polos)

Límite inferior = 1800 × 0.98 = 1764 RPM

Límite superior = 1800 × 1.02 = 1836 RPM

💻 Ladder — Detección de Establecimiento

Se utilizan 3 networks: temporizador activado por señal de marcha, comparadores de banda (DCMP) para detectar cuándo la velocidad entra en rango [1764, 1836], y parada del timer al estabilizar.

Programa Ladder para detección de tiempo de establecimiento con comparadores

8.PNG

Captura del Ladder — detección de tiempo de establecimiento con comparadores y temporizador.

Gráfica velocidad vs tiempo con marcador del tiempo de establecimiento

9.PNG

Gráfica velocidad vs tiempo registrada desde HMI/SCADA o PLC.

📝 Resultado

Parámetro	Valor
Velocidad nominal (RPM)	________ RPM
Banda de tolerancia	± ____ % → [ ________ , ________ ] RPM
Tiempo de establecimiento (t_s)	________ ms

07

Tiempos al 67 % y 23 % de la Velocidad Nominal

📖 Fundamento Teórico

Estos dos puntos corresponden a la respuesta escalón de un sistema de primer orden con retardo:

🟢 67 % ≈ 1 – e^–1

Corresponde a 1 constante de tiempo (τ)

67% de V_nom

🟣 23 % ≈ 1 – e^–0.25

Corresponde a 0.25 τ (usado en método de dos puntos de Smith)

23% de V_nom

🔮

Próximo paso — Sesión 2 Estos valores alimentarán el método de los dos puntos de Smith para sintonizar un controlador PID que regule la velocidad del motor a través del VFD ABB.

📐 Cálculo de Umbrales

Umbrales de Velocidad

V_nominal = ________ RPM

V_67% = V_nominal × 0.67 = ________ RPM

V_23% = V_nominal × 0.23 = ________ RPM

💻 Ladder — Detección de Cruces de Umbral

Se utilizan 3 networks: temporizador desde la señal de arranque, comparador para cruce del 23 % (almacenar tiempo en D300), y comparador para cruce del 67 % (almacenar tiempo en D310).

Programa Ladder para detección de cruce de umbrales 23% y 67%

10.PNG

Captura del Ladder — detección de cruce de umbrales 23 % y 67 %.

Gráfica velocidad vs tiempo con marcadores visuales al 23% y 67%

11.PNG

Gráfica velocidad vs tiempo con marcadores al 23 % y 67 %.

📝 Tabla de Resultados

Umbral	Porcentaje	Valor (RPM)	Tiempo (ms)	Equivalencia
V_23%	23 %	________	________	≈ 0.25 τ
V_67%	67 %	________	________	≈ 1 τ

🎓

Preparación para la Sesión 2 Con los valores de t_23% y t_67%, aplicaremos el método de los dos puntos de Smith para estimar K, τ y L del modelo FOPDT, y calcular K_p, T_i y T_d del PID.

✅

🚀 Próxima Sesión

🔮

Sesión 2 — Sintonía de PID por Método de los Dos Puntos de Smith
Estimaremos K, τ y L del modelo FOPDT a partir de t_23% y t_67%, y calcularemos las ganancias K_p, T_i y T_d para el PID del control de velocidad del motor trifásico vía VFD ABB.

Encoder Incremental 2 Fases
Medición de Velocidad y Dirección

Motor trifásico con VFD ABB + PLC Delta SE · Análisis del encoder, lectura, escalado y tiempos de respuesta

Objetivos de la Práctica

Forma Física del Encoder Incremental 24 V — 2 Fases

📋 Descripción General

🔌 Identificación de Terminales

Señal del Encoder en Osciloscopio — Sentido de Giro

🔧 Procedimiento

🔍 Regla de Interpretación

✅ Giro Horario (CW)

🔄 Giro Antihorario (CCW)

📝 Tabla de Registro

Conexión del Encoder al PLC Delta SE e Instrucción SPD

🔌 Diagrama de Conexión

⚡ Instrucción SPD (Speed Detection)

⚙️ Configuración de Entradas de Alta Velocidad

Detección de Sentido de Giro — Lógica de Contactos y Flancos

🧠 Principio de Funcionamiento

🟢 X1 = 0 → Giro CW

🔴 X1 = 1 → Giro CCW

💻 Implementación en Ladder

Escalado de la Lectura SPD → RPS y RPM

📐 Fórmulas Fundamentales

📊 Tabla de Escalado — Ejemplo: PPR = 1024, Modo Cuádruple → 4096 pulsos/rev

💻 Implementación en PLC (Escalado en Punto Flotante)

📝 Tabla de Resultados Experimentales

Tiempo de Establecimiento de la Velocidad del Motor

🔧 Procedimiento

📐 Banda de Establecimiento (±2 %)

💻 Ladder — Detección de Establecimiento

📝 Resultado

Tiempos al 67 % y 23 % de la Velocidad Nominal

📖 Fundamento Teórico

🟢 67 % ≈ 1 – e^–1

🟣 23 % ≈ 1 – e^–0.25

📐 Cálculo de Umbrales

💻 Ladder — Detección de Cruces de Umbral

📝 Tabla de Resultados

🚀 Próxima Sesión

Encoder Incremental 2 FasesMedición de Velocidad y Dirección

Motor trifásico con VFD ABB + PLC Delta SE · Análisis del encoder, lectura, escalado y tiempos de respuesta

Objetivos de la Práctica

Forma Física del Encoder Incremental 24 V — 2 Fases

📋 Descripción General

🔌 Identificación de Terminales

Señal del Encoder en Osciloscopio — Sentido de Giro

🔧 Procedimiento

🔍 Regla de Interpretación

✅ Giro Horario (CW)

🔄 Giro Antihorario (CCW)

📝 Tabla de Registro

Conexión del Encoder al PLC Delta SE e Instrucción SPD

🔌 Diagrama de Conexión

⚡ Instrucción SPD (Speed Detection)

⚙️ Configuración de Entradas de Alta Velocidad

Detección de Sentido de Giro — Lógica de Contactos y Flancos

🧠 Principio de Funcionamiento

🟢 X1 = 0 → Giro CW

🔴 X1 = 1 → Giro CCW

💻 Implementación en Ladder

Escalado de la Lectura SPD → RPS y RPM

📐 Fórmulas Fundamentales

📊 Tabla de Escalado — Ejemplo: PPR = 1024, Modo Cuádruple → 4096 pulsos/rev

💻 Implementación en PLC (Escalado en Punto Flotante)

📝 Tabla de Resultados Experimentales

Tiempo de Establecimiento de la Velocidad del Motor

🔧 Procedimiento

📐 Banda de Establecimiento (±2 %)

💻 Ladder — Detección de Establecimiento

📝 Resultado

Tiempos al 67 % y 23 % de la Velocidad Nominal

📖 Fundamento Teórico

🟢 67 % ≈ 1 – e–1

🟣 23 % ≈ 1 – e–0.25

📐 Cálculo de Umbrales

💻 Ladder — Detección de Cruces de Umbral

📝 Tabla de Resultados

🚀 Próxima Sesión

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Medición de Velocidad y Dirección

🟢 67 % ≈ 1 – e^–1

🟣 23 % ≈ 1 – e^–0.25