Resolución de Problemas PLC: Dominando Entradas Sumidero vs Fuente

¿Dónde comienza cuando resuelve una falla 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. Usualmente, el problema proviene de los dispositivos de campo o los módulos de E/S del PLC.

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

Empecemos con los términos Sumidero y Fuente, que a menudo pueden ser confusos.

Sumidero y fuente

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

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.

Bien, supongamos que el Dispositivo #1 es un dispositivo de campo de entrada, como un interruptor, y el Dispositivo #2 es un módulo de entrada digital PLC. Si la corriente fluye del interruptor al módulo de entrada, entonces el interruptor es la fuente y el módulo de entrada es el sumidero.

Si la corriente fluye del 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 sumidero como fuente.

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

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

Dispositivos de campo de entrada

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

Dispositivos de 2 hilos

La mayoría de los dispositivos de 2 hilos son pasivos, lo que significa que no requieren energía para operar y simplemente abren o cierran un circuito. Ejemplos incluyen pulsadores, interruptores de límite y otros dispositivos mecánicos. Podemos considerar dispositivos pasivos de 2 hilos como sumidero o fuente.

También hay dispositivos activos de 2 hilos que requieren energía para operar y pueden ser dependientes de polaridad.

Dispositivos de 3 hilos

Los dispositivos de 3 hilos son parte de la familia de dispositivos activos que requieren energía para operar. Ejemplos incluyen sensores de proximidad e interruptores fotoeléctricos.

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

Los dispositivos activos de 3 hilos son either sumidero o fuente.

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

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

Muchos resolutores de problemas de PLC aprovechan los indicadores LED del módulo de entrada. Dicho esto, es esencial entender lo que los indicadores LED le están diciendo y cómo pueden ser engañosos.

Uso de LEDs para resolución de problemas

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

Cada circuito de entrada tiene un LED ST asociado que pretende 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 usará para operar dentro del programa PLC.

Si el LED 0 está apagado, a menudo se asume 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 'asumir' significa.

Dijimos antes que los indicadores LED pueden ser engañosos. ¿Por qué es eso? Bueno, el LED puede estar encendido, pero el voltaje presente puede no ser lo que espera. Lo mismo se puede decir cuando el LED está APAGADO.

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

Según las especificaciones de entrada 1756-IB16, cualquier voltaje de entrada por encima del umbral de 10 voltios será detectado como ENCENDIDO por el módulo. Una entrada de 15 voltios será interpretada como un "1" lógico en el programa PLC. Sin embargo, esto puede indicar problemas con el dispositivo de campo, cableado o posible corrosión.

Una entrada por debajo de 5 voltios será reconocida como APAGADA por el módulo. ¿Cómo es posible que el voltaje en la entrada del módulo esté cerca de 5 voltios cuando el sensor fuente está apagado?

Un sensor fuente se apaga abriendo un interruptor semiconductor interno, no poniéndolo a tierra. La entrada del módulo está flotando, haciéndola susceptible a voltajes causados por corriente de fuga normal del sensor.

Sensores sumidero con entradas PLC fuente

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

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

El módulo interpreta esto como un "1" lógico y lo usa para operar dentro del programa PLC.

Si el LED 0 está apagado, la salida del dispositivo de entrada sumidero está efectivamente abierta, causando que la entrada del módulo flote, lo que el programa PLC interpretará como un "0" lógico.

Si decide medir los voltajes de entrada para los estados de LED ENCENDIDO y APAGADO, no se deje engañar. Son lo opuesto a la combinación sensor fuente/módulo de entrada sumidero que discutimos anteriormente. Cuando el LED está encendido, el voltaje de entrada estará cerca de 0. Cuando está apagado, el voltaje de entrada será de aproximadamente +24 voltios.

Según las especificaciones de entrada 1756-IV16, un voltaje de entrada que exceda 5 voltios ya no será considerado ENCENDIDO y será reconocido como APAGADO.

¿Cómo puede un voltaje de entrada subir por encima de 5 voltios cuando parece estar puesto a tierra a cero a través del sensor sumidero? A menudo es causado por problemas de alta resistencia, como corrosión en puntos de conexión a tierra o tramos de cable de tierra muy largos.

Resumen

Este es un buen lugar para concluir.

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

Entender entradas sumidero y fuente y los rangos de voltaje esperados en módulos le llevará lejos en su viaje de resolución de problemas.