Dominando la Resolución de Problemas en PLC: Decodificando Salidas Sumidero vs Fuente

La resolución de problemas en sistemas PLC debe comenzar investigando los dispositivos de campo y módulos de E/S, no el programa PLC. El 70-80% de las fallas se originan en dispositivos de campo y cableado asociado, fuentes de alimentación y otro hardware relacionado. Las fallas en el programa PLC son raras a menos que alguien haya estado haciendo cambios.

En este artículo, explicaremos las características de las salidas PLC sumidero y fuente para que pueda resolver problemas eficazmente e identificar la fuente de la falla.

Empecemos con los términos Sumidero y Fuente.

Sumidero y Fuente

Muchos de nosotros aprendimos la verdad de que el flujo de corriente de electrones de negativo a positivo es un hecho. Cuando hablamos de sumidero y fuente, nos referimos al flujo de corriente convencional de positivo a negativo.

¿Por qué se usa la terminología de corriente convencional para describir sumidero y fuente? Se trata de tradición, ya que los conceptos y estándares se establecieron mucho antes de que se entendieran los electrones.

Si la corriente fluye del Dispositivo #1 al Dispositivo #2, el Dispositivo #1 está suministrando (fuente) la corriente, y el Dispositivo #2 está absorbiendo (sumidero) la corriente.

Supongamos que el Dispositivo #1 es un dispositivo de campo de salida, como una bobina de relé, y el Dispositivo #2 es un módulo de salida digital PLC. Si la corriente fluye de la bobina del relé al módulo de salida, la bobina del relé es la fuente y el módulo de salida es el sumidero.

Si la corriente fluye del módulo de salida a la bobina del relé, entonces el módulo es la fuente, y la bobina del relé es el sumidero.

Tipos de módulos de salida

Los proveedores de PLC ofrecen módulos de salida de estado sólido tanto sumidero como fuente. La acción de conmutación real la realizan componentes de estado sólido, típicamente BJTs o FETs, que encienden o apagan el voltaje de carga electrónicamente.

Debido a la conmutación de estado sólido, la dirección del flujo de corriente importa al hacer coincidir el módulo con el tipo de dispositivo de campo que se controla.

El relé seco es un tercer tipo de módulo de salida. Fue el estándar original para E/S fijas de PLC, usando contactos mecánicos que conmutan cargas AC y DC independientemente de la polaridad o dirección de corriente.

En muchos PLC, puede escuchar el clic de los contactos del relé cerrándose. El módulo de salida de relé seco puede actuar como sumidero o fuente. Sigue siendo popular hoy en aplicaciones con tipos de carga mixtos o corrientes más altas.

La resolución de problemas de un módulo de salida de relé seco no es diferente a la resolución de problemas de cualquier otro circuito de relé. Así que nos centraremos en la resolución de problemas de módulos de estado sólido.

Los sistemas industriales modernos requieren altas velocidades de conmutación y, por lo tanto, dependen de módulos de salida de estado sólido que operan más confiablemente que los relés mecánicos.

Módulos de salida

Los módulos de salida sumidero y fuente se cablean de manera diferente. Los módulos fuente conectarán la carga a un voltaje de suministro. Los módulos sumidero conectarán la carga a un retorno de fuente de alimentación o tierra.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Empezaremos con el Allen-Bradley 1756-OB16D, que es un módulo de salida fuente de 16 salidas. La letra "D" significa diagnóstico, lo que coloca a este módulo en una categoría superior a muchas otras.

Como con muchos módulos de salida, cada salida tiene un LED ST que indica el estado del comando de salida. Para ayudar con la resolución de problemas, este módulo tiene LEDs FLT que indican problemas potenciales con los dispositivos de campo y hardware asociado.

Si el LED ST 0 está encendido, refleja el comando de lógica ON como lo dirige el programa PLC. El interruptor de estado sólido interno cierra, proporcionando aproximadamente +24 voltios a la carga conectada al terminal de salida 0.

• Allen-Bradley 1756-OB16D

Bajo condiciones normales de operación, el interruptor de estado sólido interno cae aproximadamente 1.2 voltios a través de él, reduciendo así el voltaje de carga.

El voltaje permanece presente incluso si la carga está abierta o un cable está roto. Ahí es donde los LEDs FLT pueden ayudar con la resolución de problemas. Si el LED FLT 0 está encendido, indica una condición de falla en esa salida, como una carga abierta o cable roto.

• Resolución de problemas de salida PLC

Si el LED ST 0 está APAGADO, el interruptor de estado sólido está abierto, removiendo el camino de corriente al circuito externo. Esperaría que el voltaje de salida fuera cero.

Sin embargo, debido a la electrónica de diagnóstico interna, puede ver una lectura de voltaje significativa en su multímetro digital de alta impedancia. No se deje engañar por esta lectura.

Muchos módulos de salida, como el Allen-Bradley 1769-OB16, tienen solo LEDs ST que indican el estado de la lógica de comando como lo dirige el programa PLC. La resolución de problemas es un poco más desafiante y usualmente requiere más mediciones de voltaje.

Allen-Bradley 1756-OV16E

El Allen-Bradley 1756-OV16E es un módulo de 16 salidas sumidero. La letra "E" significa fusible electrónico.

Este módulo requiere una fuente de +24V para alimentar la electrónica interna, pero absorbe la corriente de carga en la salida del módulo.

Si el LED ST 0 está encendido, el interruptor de estado sólido interno cierra, proporcionando un camino de corriente a través de la carga a tierra. El LED iluminado no indica que el circuito de salida esté operando normalmente; solo muestra que el PLC ha ordenado al interruptor interno cerrarse.

• Allen-Bradley 1756-OV16E

Tenga cuidado al medir el voltaje de salida. Bajo condiciones normales de operación, cuando el LED 0 está apagado, el voltaje de salida será de 24 voltios. Si el LED 0 está encendido, el voltaje de salida estará cerca de cero. El módulo no suministra los 24 voltios, ya que se originan en la carga.

Resumen

Hay un par de cosas a tener en cuenta. Las cargas de módulos de salida de estado sólido suelen estar fusionadas externamente a menos que el módulo tenga fusible electrónico incorporado, como el Allen-Bradley 1756-OV16E.

Estos módulos solo pueden manejar cargas de baja corriente. En general, cualquier carga que no dependa de conmutación de alta velocidad y consuma más corriente que una lámpara simple requiere un relé de interposición.

Entender sumidero y fuente es crucial para la resolución de problemas exitosa en PLC. Los LEDs de estado son un excelente recurso para los resolutores de problemas, pero entender lo que indican es esencial.

Familiarizarse con las características de condiciones normales y de falla le ayudará a evitar malinterpretar condiciones de LED y lecturas de voltaje.