Solución de problemas de PLC:dominar las entradas de hundimiento frente a abastecimiento

¿Por dónde empezar a la hora de solucionar un fallo en un sistema controlado por PLC? Un problema con el programa PLC rara vez es la causa de la falla a menos que haya sido alterado por intervención humana. Normalmente, el problema surge de los dispositivos de campo o de los módulos de E/S del PLC.

En este artículo, explicaremos las características de las entradas de PLC receptoras y receptoras para que pueda solucionar problemas e identificar de manera efectiva dónde se origina la falla.

Comencemos con los términos Sinking y Sourcing, que a menudo pueden resultar confusos.

Hundimiento y abastecimiento

En términos simples, se trata de definir la dirección del flujo de corriente convencional entre dos dispositivos.

Si la corriente fluye desde el dispositivo n.° 1 al dispositivo n.° 2, el dispositivo n.° 1 genera la corriente y el dispositivo n.° 2 la absorbe.

Muy bien, supongamos que el Dispositivo n.° 1 es un dispositivo de campo de entrada, como un interruptor, y el Dispositivo n.° 2 es un módulo de entrada digital PLC. Si la corriente fluye desde el interruptor al módulo de entrada, entonces el interruptor es la fuente y el módulo de entrada es el sumidero.

Si la corriente fluye desde el módulo de entrada al interruptor, entonces el módulo de entrada es la fuente y el interruptor es el sumidero.

Los proveedores de PLC ofrecen módulos de entrada tanto de hundimiento como de abastecimiento.

Por ejemplo, el Allen-Bradley 1756-IB16 es un módulo de entrada disipador de 24 voltios y 16 entradas.

El Allen-Bradley 1756-IV16 es un módulo de entrada fuente de 16 entradas y 24 voltios.

Dispositivos de campo de entrada

Pasemos a una discusión sobre los dispositivos de campo de entrada de 2 y 3 cables.

Dispositivos de 2 hilos

La mayoría de los dispositivos de 2 cables son pasivos, lo que significa que no requieren energía para funcionar y simplemente abren o cierran un circuito. Los ejemplos incluyen botones pulsadores, interruptores de límite y otros dispositivos mecánicos. Podemos considerar que los dispositivos pasivos de 2 cables son de hundimiento o de abastecimiento.

También hay dispositivos activos de 2 cables que requieren energía para funcionar y pueden depender de la polaridad.

Dispositivos de 3 hilos

Los dispositivos de 3 cables forman parte de la familia de dispositivos activos que requieren energía para funcionar. Los ejemplos incluyen sensores de proximidad e interruptores fotoeléctricos.

Los colores de los cables siguen un estándar. El cable marrón se conecta al suministro positivo, generalmente +24 voltios CC. El cable azul se conecta al retorno de la fuente de alimentación. El cable negro actúa como salida de señal y suministra entrada a otro dispositivo, como un módulo de entrada PLC.

Los dispositivos activos de 3 cables se están hundiendo o abasteciendo.

Es vital verificar que los dispositivos de 3 cables sean compatibles con los módulos de entrada previstos.

Un sensor de fuente de 3 cables, también llamado sensor PNP, debe conectarse a un módulo de entrada de fuente. Un sensor de sumidero de 3 cables, también llamado sensor NPN, debe conectarse a un módulo de entrada de abastecimiento.

Muchos solucionadores de problemas de PLC aprovechan los indicadores LED del módulo de entrada. Dicho esto, es esencial comprender qué le dicen los indicadores LED y cómo pueden ser engañosos.

Uso de LED para solucionar problemas

Comencemos con un sensor de fuente conectado a la entrada 0 en un módulo de entrada de fuente. Usaremos el módulo de entrada digital AB 1756-IB16 como ejemplo.

Cada circuito de entrada tiene un LED ST asociado cuyo objetivo es indicar el estado de la entrada.

Si el LED 0 está encendido, sugiere que el dispositivo de entrada fuente está suministrando +24 voltios al terminal de entrada 0 del módulo. El módulo interpretará este voltaje como un "1" lógico y lo utilizará para operar dentro del programa PLC.

Si el LED 0 está apagado, a menudo se supone que el dispositivo de entrada fuente está proporcionando 0 voltios al terminal de entrada 0 del módulo, lo que el programa PLC interpretará como un "0" lógico. Sin embargo, todos entendemos lo que significa "asumir".

Dijimos anteriormente que los indicadores LED pueden inducir a error. ¿Porqué es eso? Bueno, es posible que el LED esté encendido, pero que el voltaje presente no sea el esperado. Lo mismo puede decirse cuando el LED está APAGADO.

La única forma de estar seguro es medir el voltaje en el terminal del módulo de entrada.

De acuerdo con las especificaciones de entrada 1756-IB16, el módulo detectará como ENCENDIDO cualquier voltaje de entrada por encima del umbral de 10 voltios. Una entrada de 15 voltios se interpretará como un “1” lógico en el programa del PLC. Sin embargo, esto puede indicar problemas con el dispositivo de campo, el cableado o una posible corrosión.

El módulo reconocerá una entrada inferior a 5 voltios como APAGADA. ¿Cómo es posible que el voltaje en la entrada del módulo esté cerca de 5 voltios cuando el sensor de fuente está apagado?

Un sensor de abastecimiento se apaga abriendo un interruptor semiconductor interno, no conectándolo a tierra. La entrada del módulo es flotante, lo que la hace susceptible a los voltajes causados por la corriente de fuga normal del sensor.

Sensores de hundimiento con entradas PLC de abastecimiento

Bien, ahora hablemos de una combinación menos utilizada de un sensor de hundimiento conectado a un módulo de entrada de abastecimiento. Usaremos el módulo de entrada digital AB 1756-IV16 como ejemplo.

Si el LED 0 está encendido, indica que el dispositivo de entrada drenador está proporcionando 0 voltios o tierra al terminal de entrada 0 del módulo.

El módulo interpreta esto como un “1” lógico y lo utiliza para operar dentro del programa PLC.

Si el LED 0 está apagado, la salida del dispositivo de entrada receptor está efectivamente abierta, lo que hace que el módulo de entrada flote, lo que el programa PLC interpretará como un “0” lógico.

Si decide medir los voltajes de entrada para los estados LED ON y OFF, no se deje engañar. Son lo opuesto a la combinación de entrada de sensor de abastecimiento/PLC de sumidero que discutimos anteriormente. Cuando el LED está encendido, el voltaje de entrada será cercano a 0. Cuando está apagado, el voltaje de entrada será de aproximadamente +24 voltios.

Según las especificaciones de entrada del 1756-IV16, un voltaje de entrada que exceda los 5 voltios ya no se considerará ENCENDIDO y se reconocerá como APAGADO.

¿Cómo puede un voltaje de entrada superar los 5 voltios cuando parece estar conectado a tierra a cero a través del sensor de hundimiento? A menudo se debe a problemas de alta resistencia, como corrosión en los puntos de conexión a tierra o cables de tierra muy largos.

Resumen

Este es un buen lugar para concluir.

Como dijimos anteriormente, la mayoría de las fallas del PLC se originan en los dispositivos de campo, el cableado de E/S y, ocasionalmente, en el módulo. El software del PLC rara vez tiene la culpa. Los indicadores LED son sin duda útiles, pero medir el voltaje de entrada real es la única forma confiable de confirmar lo que está sucediendo.

Comprender las entradas de disipación y abastecimiento y los rangos de voltaje esperados en los módulos le llevará un largo camino en su proceso de solución de problemas.