C135 PCS 7 (PCS7)
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Condiciones de diagnóstico que activan el estado de señal BAD en bloques de canales de entradas digitales

Un bloque de canales de entrada digital (Pcs7DiIn o F_CH_DI) establece BAD = 1 (estado de señal 16#00) cuando el módulo de E/S detecta un fallo de hardware, pérdida de la alimentación de energía del sensor, rotura de hilo (en canales NAMUR o con diagnóstico habilitado), cortocircuito a masa o pérdida de la estación de comunicación. A diferencia de las entradas analógicas, donde los umbrales fuera de rango (subdesbordamiento/desbordamiento) provocan un estado malo, las entradas digitales dependen estrictamente de los diagnósticos eléctricos de canales, la ausencia de tensión de alimentación externa del sensor, las violaciones del tiempo de discrepancia en pares redundantes y el fallo de bastidores aguas arriba.

Índice de contenidos

Comparación: Mecanismos de fallo en canales digitales vs. analógicos

En la arquitectura de bloques de canales de SIMATIC PCS 7 (Pcs7DiIn en APL estándar, F_CH_DI en Safety Matrix / F-Systems), el procesamiento de la calidad de señal difiere fundamentalmente entre entradas analógicas y digitales:
* Entradas analógicas (Pcs7AnIn): Frecuentemente activan BAD = 1 debido a violaciones de los umbrales de proceso; específicamente, cuando la corriente o tensión de medición cae por debajo de 3.6 mA (subdesbordamiento / rotura de hilo de live zero) o supera los 21 mA (desbordamiento / cortocircuito).
* Entradas digitales (Pcs7DiIn): Representan estados binarios discretos (0 o 1). Un estado binario no puede estar "fuera de rango". Por lo tanto, un bloque de canales de entrada digital establece BAD = 1 (y configura el estado de señal ST = 16#00) estrictamente sobre la base de interrupciones de diagnóstico de hardware activas generadas por el módulo de entrada, pérdida de alimentación del sensor o fallo completo de comunicación.

Condiciones específicas de hardware y eléctricas que activan BAD

Un módulo de entrada digital estándar o de seguridad genera interrupciones de diagnóstico que provocan BAD = 1 bajo las siguientes condiciones físicas verificadas:

  1. Pérdida de la alimentación de energía del sensor (Falta de L+ / Fallo de alimentación del encoder):
    * Los sistemas de E/S descentralizada modernos (como ET 200SP HA y ET 200M) cuentan con fuentes de alimentación internas para sensores (por ejemplo, alimentaciones de encoder de 24 VCC por canal o grupo de canales).
    * Si falla la fuente de alimentación externa de 24 V, o si el módulo detecta una sobrecarga o disparo de fusible en la salida de alimentación del sensor, el canal establece BAD = 1.
  2. Cortocircuito a masa (M):
    * En los módulos de entradas digitales ET 200SP HA con alimentación de canal integrada, el módulo supervisa continuamente la línea de alimentación de 24 V. Un cortocircuito a masa dispara el limitador electrónico del canal y establece BAD = 1.
  3. Detección de rotura de hilo (Circuito abierto):
    * Entradas digitales NAMUR (Ex / Áreas peligrosas): Los sensores NAMUR operan con corriente de reposo continua (por ejemplo, 1.2 mA para OFF, 2.1 mA para ON). Si la corriente cae por debajo de 0.35 mA, el módulo señaliza una rotura de hilo abierto, estableciendo BAD = 1.
    * Entradas estándar de 24 VCC con resistencias de diagnóstico: Cuando se habilita en HW Config, la colocación de una red de resistencias en derivación (shunt) (por ejemplo, 10 kΩ en paralelo, 1 kΩ en serie) a través de los interruptores de contacto permite al módulo detectar la corriente de fuga de reposo. Un circuito abierto establece BAD = 1.
  4. Fallo de componentes internos del módulo:
    * Errores de suma de comprobación (checksum) en RAM/ROM, fallos de temporización del comparador ADC o tiempos de espera superados del watchdog del microcontrolador interno provocan interrupciones por fallos a nivel de módulo.

Discrepancia de redundancia y fallos a nivel de estación

Más allá de los fallos eléctricos de canales localizados, los mecanismos a nivel de sistema activan BAD = 1:

  1. Errores de discrepancia de canales redundantes (Evaluación 1oo2 / 2oo3):
    * Cuando se utilizan módulos DI redundantes o evaluación de seguridad 1oo2, si el Canal A lee 1 y el Canal B lee 0 durante un tiempo superior al tiempo de discrepancia configurado (por ejemplo, 50 ms), el driver declara un fallo de discrepancia y establece BAD = 1.
  2. Comunicación aguas arriba / Fallo de estación:
    * Si el módulo de interfaz (IM 155-6 PN o IM 153-2) se desconecta (offline), o si ocurre un error de comunicación en el bus del plano posterior (backplane), las interrupciones OB 86/OB 82 activan el driver del módulo (MOD_D16_PN), el cual establece Bad = 1 o fija el estado de señal en 16#00 / 16#68.
  3. Extracción de módulo / Módulo insertado incorrectamente:
    * Extraer el bloque de terminales físico o el módulo del bus de plano posterior activo activa el OB 83, forzando instantáneamente BAD = 1 en todas las instancias de canales asociadas.

Verificación

  • En SIMATIC CFC, abra el bloque Pcs7DiIn de destino en modo de prueba dinámica.
  • En campo o en el banco de pruebas, induzca un circuito abierto en un canal NAMUR o desconecte la alimentación del sensor de 24 V.
  • Verifique que:
  • El LED del canal en el módulo ET 200SP HA se ilumina en rojo (DIAG/FAULT).
  • En CFC, Pcs7DiIn.Bad transiciona de 0 a 1.
  • Pcs7DiIn.PV_Out.ST cae de 16#80 (Bueno) a 16#00 (Malo).
  • La lógica aguas abajo que evalúa Bad ejecuta inmediatamente el valor por defecto de seguridad (fail-safe) o acciones de interbloqueo.

Limitaciones y precauciones operativas

  • Los módulos de entradas digitales estándar de 24 V sin diagnóstico no pueden detectar la rotura de hilo en contactos libres de potencial sin resistencias en derivación externas. Un hilo roto simplemente aparecerá como un estado 0 normal (desenergizado) en lugar de BAD = 1.
  • Los diagnósticos de rotura de hilo deben marcarse explícitamente en las propiedades del módulo en HW Config; a menudo están deshabilitados por defecto para evitar alarmas molestas en canales no utilizados.
  • En arquitecturas de seguridad (F_CH_DI), la eliminación de una condición BAD requiere un reconocimiento por parte del operador o del programa (ACK_REI) después de que se resuelva el fallo de hardware.

Preguntas frecuentes del ingeniero (Engineer FAQ)

  • ¿Puede un contacto seco estándar de 24 V detectar roturas de hilo?
    Solo si se instala una red de resistencias a través del interruptor de campo y el módulo admite diagnósticos de rotura de hilo, o si se utiliza un módulo de entrada digital NAMUR especializado.
  • ¿Por qué mi entrada digital se mantuvo en 0 en lugar de establecer BAD cuando se cortó el hilo?
    Probablemente el módulo de entrada digital era una tarjeta estándar sin diagnóstico, o los diagnósticos de rotura de hilo estaban desmarcados en HW Config. La CPU simplemente ve 0 V y lo trata como un contacto abierto legítimo.
  • ¿Admite Pcs7DiIn valores de sustitución de seguridad (fail-safe)?
    Sí. En Pcs7DiIn, configurar Feature.Bit29 habilita los valores de sustitución, lo que permite que el bloque emita un estado booleano predefinido (SubsPV_In) cuando Bad = 1.

Referencias técnicas

  • SIMATIC PCS 7 Advanced Process Library (APL) Function Manual (A5E43360408-AA).
  • SIMATIC ET 200SP HA Digital Input Module DI 16x24VDC Manual (A5E39294170-AB).
  • SIMATIC S7-400 / S7-410 Diagnostic Interrupts and Channel Block Architecture.

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PCS 7, APL, Pcs7DiIn, Entradas digitales, ET 200SP HA, Diagnósticos, Rotura de hilo, Seguridad (Fail-Safe)

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