Dominando a solução de problemas de PLC:decodificação de afundamento versus fornecimento de saídas

A solução de problemas do sistema PLC deve começar pela investigação dos dispositivos de campo e módulos de E/S, e não do programa PLC. 70–80% das falhas têm origem em dispositivos de campo e fiação associada, fontes de alimentação e outros hardwares relacionados. As falhas do programa PLC são raras, a menos que alguém esteja fazendo alterações.

Neste artigo, explicaremos as características de sinking e sourcing das saídas do PLC para que você possa solucionar problemas e identificar com eficácia a origem da falha.

Vamos começar com os termos Sinking e Sourcing.

Afundamento e fornecimento

Muitos de nós aprendemos a verdade de que o fluxo de corrente de elétrons negativos para positivos é um fato. Quando falamos sobre afundamento e abastecimento, nos referimos ao fluxo de corrente positivo para negativo, que é o fluxo de corrente convencional.

Por que a terminologia convencional atual é usada para descrever afundamento e abastecimento? Trata-se de tradição, pois conceitos e padrões foram estabelecidos muito antes de os elétrons serem compreendidos.

Se a corrente estiver fluindo do Dispositivo nº 1 para o Dispositivo nº 2, o Dispositivo nº 1 está fornecendo a corrente e o Dispositivo nº 2 está drenando a corrente.

Suponha que o Dispositivo nº 1 seja um dispositivo de campo de saída, como uma bobina de relé, e o Dispositivo nº 2 seja um módulo de saída digital PLC. Se a corrente flui da bobina do relé para o módulo de saída, a bobina do relé é a fonte e o módulo de saída é o coletor.



Se a corrente flui do módulo de saída para a bobina do relé, então o módulo é a fonte e a bobina do relé é o dissipador.

Tipos de módulos de saída

Os fornecedores de PLC oferecem módulos de saída de drenagem e fornecimento de estado sólido. A ação de comutação real é realizada por componentes de estado sólido, normalmente BJTs ou FETs, que ligam ou desligam a tensão de carga eletronicamente.

Devido à comutação de estado sólido, a direção do fluxo de corrente é importante ao combinar o módulo com o tipo de dispositivo de campo que está sendo controlado.

O relé seco é um terceiro tipo de módulo de saída. Foi o padrão original para E/S fixa de CLP, usando contatos mecânicos que comutam cargas CA e CC independentemente da polaridade ou direção da corrente.

Em muitos CLPs, você pode ouvir o clique dos contatos do relé fechados. O módulo de saída de relé seco pode atuar como coletor ou fonte. Continua popular até hoje em aplicações com tipos de carga mistos ou correntes mais altas.



A solução de problemas de um módulo de saída de relé seco não é diferente da solução de problemas de qualquer outro circuito de relé. Portanto, vamos nos concentrar na solução de problemas de módulos de estado sólido.

Os sistemas industriais modernos exigem altas velocidades de comutação e, portanto, dependem de módulos de saída de estado sólido que operam de forma mais confiável do que os relés mecânicos.

Módulos de saída

Os módulos de saída sinking e sourcing são conectados de maneira diferente. Os módulos de fornecimento conectarão a carga a uma tensão de alimentação. Os módulos coletores conectarão a carga a um retorno ou aterramento da fonte de alimentação.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Começaremos com o Allen-Bradley 1756-OB16D, que é um módulo de saída de 16 saídas. A letra “D” significa diagnóstico, o que coloca este módulo em uma categoria superior a muitos outros.

Tal como acontece com muitos módulos de saída, cada saída possui um LED ST que indica o status do comando de saída. Para auxiliar na solução de problemas, este módulo possui LEDs FLT que indicam possíveis problemas com os dispositivos de campo e hardware associado.

Se o LED ST 0 estiver aceso, ele espelha a lógica do comando ON conforme orientado pelo programa do CLP. A chave interna de estado sólido fecha, fornecendo aproximadamente +24 volts à carga conectada ao terminal de saída 0.

• Allen-Bradley 1756-OB16D

Sob condições normais de operação, a chave de estado sólido cai aproximadamente 1,2 volts, reduzindo assim a tensão de carga.

A tensão permanece presente mesmo se a carga estiver aberta ou se um fio estiver quebrado. É aí que os LEDs FLT podem ajudar na solução de problemas. Se o LED FLT 0 estiver aceso, indica uma condição de falha naquela saída, como carga aberta ou fio rompido.

• Solução de problemas de saída do CLP

Se o LED ST 0 estiver apagado, a chave de estado sólido está aberta, removendo o caminho da corrente para o circuito externo. Você esperaria que a tensão de saída fosse zero.

No entanto, devido à eletrônica de diagnóstico interna, você poderá ver uma leitura de tensão significativa em seu multímetro digital de alta impedância. Não se deixe enganar por esta leitura.

Muitos módulos de saída, como o Allen-Bradley 1769-OB16, possuem apenas LEDs ST que indicam o status da lógica de comando conforme orientado pelo programa PLC. A solução de problemas é um pouco mais desafiadora e geralmente requer mais medições de tensão.

Allen-Bradley 1756-OV16E

O Allen-Bradley 1756-OV16E é um módulo coletor de 16 saídas. A letra “E” significa fusão eletrônica.

Este módulo requer uma alimentação de +24 V para alimentar os componentes eletrônicos internos, mas dissipa a corrente de carga na saída do módulo.

Se o LED ST 0 estiver aceso, a chave interna de estado sólido fecha, fornecendo um caminho de corrente através da carga até o terra. O LED aceso não indica que o circuito de saída está funcionando normalmente; mostra apenas que o PLC comandou o fechamento da chave interna.

• Allen Bradley 1756-OV16E

Tenha cuidado ao medir a tensão de saída. Em condições normais de operação, quando o LED 0 estiver apagado, a tensão de saída será de 24 volts. Se o LED 0 estiver aceso, a tensão de saída estará próxima de zero. O módulo não fornece os 24 volts, pois tem origem na carga.

Conclusão

Há algumas coisas que você deve ter em mente. As cargas do módulo de saída de estado sólido geralmente possuem fusíveis externos, a menos que o módulo tenha um fusível eletrônico integrado, como o Allen-Bradley 1756-OV16E.

Esses módulos podem lidar apenas com cargas de baixa corrente. Em geral, qualquer carga que não dependa de comutação de alta velocidade e consuma mais corrente do que uma simples lâmpada requer um relé de interposição.

Compreender o sinking e o sourcing é crucial para uma solução de problemas de PLC bem-sucedida. Os LEDs de status são um excelente recurso para solucionadores de problemas, mas entender o que eles indicam é essencial.

Familiarizar-se com as características das condições normais e de falha ajudará você a evitar interpretações incorretas das condições dos LEDs e das leituras de tensão.

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