Solução de problemas de PLC:Dominando o Sinking vs. Sourcing Inputs

Por onde começar ao solucionar uma falha em um sistema controlado por CLP? Um problema com o programa PLC raramente é a causa da falha, a menos que tenha sido alterado por intervenção humana. Geralmente, o problema decorre dos dispositivos de campo ou dos módulos de E/S do CLP.



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

Vamos começar com os termos Sinking e Sourcing, que muitas vezes podem ser confusos.

Afundamento e abastecimento

Em termos simples, trata-se de definir a direção do fluxo de corrente convencional entre dois dispositivos.

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.

Tudo bem, suponha que o Dispositivo nº 1 seja um dispositivo de campo de entrada, como um switch, e o Dispositivo nº 2 seja um módulo de entrada digital PLC. Se a corrente flui da chave para o módulo de entrada, então a chave é a fonte e o módulo de entrada é o coletor.



Se a corrente flui do módulo de entrada para a chave, então o módulo de entrada é a fonte e a chave é o coletor.



Os fornecedores de PLC oferecem módulos de entrada de sinking e sourcing.

Por exemplo, o Allen-Bradley 1756-IB16 é um módulo de entrada dissipador de 16 entradas e 24 volts.

O Allen-Bradley 1756-IV16 é um módulo de entrada de fonte de 16 entradas e 24 volts.

Dispositivos de campo de entrada

Vamos prosseguir para uma discussão sobre dispositivos de campo de entrada de 2 e 3 fios.

Dispositivos de 2 fios

A maioria dos dispositivos de 2 fios são passivos, o que significa que não necessitam de energia para funcionar e simplesmente abrem ou fecham um circuito. Os exemplos incluem botões, interruptores de limite e outros dispositivos mecânicos. Podemos considerar os dispositivos passivos de 2 fios como sinking ou sourcing.

Existem também dispositivos ativos de 2 fios que requerem energia para operar e podem depender da polaridade.

Dispositivos de 3 fios

Os dispositivos de 3 fios fazem parte da família de dispositivos ativos que requerem energia para funcionar. Exemplos incluem sensores de proximidade e interruptores fotoelétricos.

As cores dos fios seguem um padrão. O fio marrom se conecta à alimentação positiva, geralmente +24 volts DC. O fio azul se conecta ao retorno da fonte de alimentação. O fio preto atua como saída de sinal e fornece entrada para outro dispositivo, como um módulo de entrada PLC.

Dispositivos ativos de 3 fios estão afundando ou sourcing.



É vital verificar se os dispositivos de 3 fios são compatíveis com os módulos de entrada pretendidos.

Um sensor de fonte de 3 fios, também chamado de sensor PNP, deve ser conectado a um módulo de entrada coletor. Um sensor de drenagem de 3 fios, também chamado de sensor NPN, deve ser conectado a um módulo de entrada de fonte.

Muitos solucionadores de problemas de PLC aproveitam os indicadores LED do módulo de entrada. Dito isto, é essencial compreender o que os indicadores LED lhe dizem e como podem ser enganadores.

Uso de LEDs para solução de problemas

Vamos começar com um sensor de fonte conectado à entrada 0 em um módulo de entrada coletor. Usaremos o módulo de entrada digital AB 1756-IB16 como exemplo.

Cada circuito de entrada possui um LED ST associado que se destina a indicar o status da entrada.

Se o LED 0 estiver aceso, isso sugere que o dispositivo de entrada de fonte está fornecendo +24 volts ao terminal de entrada 0 do módulo. O módulo interpretará esta tensão como uma lógica “1” e a utilizará para operar dentro do programa PLC.



Se o LED 0 estiver apagado, muitas vezes assume-se que o dispositivo de entrada de fonte está fornecendo 0 volts ao terminal de entrada 0 do módulo, que o programa PLC interpretará como um “0” lógico. No entanto, todos nós entendemos o que significa “presumir”.

Dissemos anteriormente que os indicadores LED podem ser enganosos. Por que é que? Bem, o LED pode estar aceso, mas a tensão presente pode não ser a que você espera. O mesmo pode ser dito quando o LED está apagado.

A única maneira de ter certeza é medir a tensão no terminal do módulo de entrada.

De acordo com as especificações de entrada 1756-IB16, qualquer tensão de entrada acima do limite de 10 volts será detectada como LIGADA pelo módulo. Uma entrada de 15 volts será interpretada como “1” lógico no programa do PLC. No entanto, isto pode indicar problemas com o dispositivo de campo, fiação ou possível corrosão.

Uma entrada abaixo de 5 volts será reconhecida como DESLIGADA pelo módulo. Como é possível que a tensão na entrada do módulo esteja próxima de 5 volts quando o sensor de fonte está desligado?

Um sensor de fonte desliga abrindo uma chave semicondutora interna, e não aterrando-o. A entrada do módulo está flutuante, tornando-o suscetível a tensões causadas pela corrente de fuga normal do sensor.

Sensores de afundamento com entradas de PLC de fornecimento

Ok, agora vamos falar sobre uma combinação menos utilizada de um sensor de afundamento conectado a um módulo de entrada de fonte. Usaremos o módulo de entrada digital AB 1756-IV16 como exemplo.

Se o LED 0 estiver aceso, indica que o dispositivo de entrada coletor está fornecendo 0 volts ou aterramento ao terminal de entrada 0 do módulo.

O módulo interpreta isso como uma lógica “1” e utiliza-o para operar dentro do programa PLC.



Se o LED 0 estiver apagado, a saída do dispositivo de entrada afundante está efetivamente aberta, fazendo com que o módulo de entrada flutue, o que o programa PLC interpretará como um “0” lógico.

Se você decidir medir as tensões de entrada para os estados do LED LIGADO e DESLIGADO, não se engane. Eles são o oposto da combinação de sensor de fornecimento/entrada PLC de drenagem que discutimos anteriormente. Quando o LED estiver aceso, a tensão de entrada estará próxima de 0. Quando estiver desligado, a tensão de entrada será de cerca de +24 volts.

De acordo com as especificações de entrada 1756-IV16, uma tensão de entrada superior a 5 volts não será mais considerada LIGADA e será reconhecida como DESLIGADA.

Como uma tensão de entrada pode subir acima de 5 volts quando parece estar aterrada em zero através do sensor de afundamento? Geralmente é causado por problemas de alta resistência, como corrosão em pontos de conexão de aterramento ou cabos de aterramento muito longos.

Conclusão

Este é um bom lugar para encerrar.

Como dissemos anteriormente, a maioria das falhas do CLP tem origem em dispositivos de campo, na fiação de E/S e, ocasionalmente, no módulo. O próprio software PLC raramente é o culpado. Os indicadores LED são sem dúvida úteis, mas medir a tensão de entrada real é a única maneira confiável de confirmar o que está acontecendo.

Compreender as entradas de sinking e sourcing e as faixas de tensão esperadas nos módulos o levará muito longe em sua jornada de solução de problemas.