O sensor acende e o CLP não vê

O borne só enxerga tensão

Na aula 00 ficou dito que o bit da entrada vira 1 quando “chega 24 V no borne”. É quase isso. O que o CLP mede é a tensão entre o borne e o comum do grupo de entradas. Dentro do cartão, entre os dois, tem um acoplador óptico: um LED que só acende com corrente passando, e um receptor do outro lado que avisa a CPU. Sem tensão entre o borne e o comum, não passa corrente, e o bit fica em 0 — não importa o que chega em cada um.

fonte 24 V CCalimenta os sensores e as entradas. Dois fios: o +24 V e o 0 V.

borne I0.0onde chega o sinal do sensor ou do botão.

comum 1Mo outro lado de todas as entradas do grupo. Muitos cartões de 24 V, como as entradas das CPUs S7-1200 da Siemens, aceitam a corrente nos dois sentidos: o 1M pode ir no 0 V ou no +24 V. Tem cartão que só aceita um jeito.

1 ou 0numa entrada de 24 V do tipo mais comum (tipo 1, da norma IEC 61131-2), acima de 15 V entre borne e comum é 1, abaixo de 5 V é 0. O meio do caminho é zona proibida — é por isso que um fio com mau contato dá leitura “piscando”.

E o sensor de 3 fios, do tipo indutivo ou fotoelétrico, tem as cores padronizadas pela IEC 60947-5-2:

marrom +24 V alimenta o sensor azul 0 V alimenta o sensor preto saída o sinal que vai pro borne do CLP PNP quando liga, o preto vai pro +24 V P de positivo NPN quando liga, o preto vai pro 0 V quando desliga, nos dois tipos, o preto fica solto no ar

01a O sensor NPN no comum de 0 V

borne e comum · sensor PNP e NPN · entrada sink e source

1 · o erro

Uma esteira precisa contar peças. O cartão já está ligado do jeito que o manual desenha: o comum 1M no 0 V. Do almoxarifado vem um sensor indutivo NPN — é o que tinha. Marrom no +24 V, azul no 0 V, preto no I0.0.

Liga a esteira: a cada peça que passa, o LED amarelo do sensor acende. O LED do I0.0, no cartão, não acende nunca. O contador fica no zero. Troca o sensor por outro igual: mesma coisa.

2 · o porquê

O LED do sensor mostra a saída do sensor, não a entrada do CLP. O sensor está funcionando: quando vê a peça, ele liga o fio preto no 0 V, que é o que um NPN faz. Só que o comum também está no 0 V:

peça na frente    o preto vai pro 0 V
  I0.0 = 0 V    1M = 0 V    entre os dois: 0 V    →  não passa corrente  →  bit 0

sem peça          o preto fica solto
  I0.0 solto    1M = 0 V    entre os dois: 0 V    →  não passa corrente  →  bit 0

Com peça ou sem peça, o CLP vê a mesma coisa. As quatro combinações:

sensor	1M no	peça na frente: I0.0 − 1M	funciona?
PNP	0 V	+24 V − 0 V = 24 V	sim
NPN	+24 V	0 V − 24 V = −24 V	sim, se o cartão aceita os dois sentidos
NPN	0 V	0 V − 0 V = 0 V	não: o erro desta aula
PNP	+24 V	24 V − 24 V = 0 V	não: o mesmo erro, ao contrário

Pra medir com o multímetro, a ponta preta vai no 1M, não no 0 V da fonte. Aqui os dois estão no mesmo lugar, mas com o 1M no +24 V a medida no 0 V engana.

3 · a correção

Dois caminhos, conforme o que está na mão:

jeito 1 · troca o sensor
  sensor PNP        preto no I0.0
  1M                no 0 V           (como estava)

jeito 2 · muda o comum, se o cartão aceita os dois sentidos
  sensor NPN        preto no I0.0
  1M                no +24 V

Três cuidados que o erro não mostra:

um comum, um jeitotodas as entradas do mesmo grupo dividem o 1M. Não dá pra ter PNP e NPN no mesmo grupo: se precisar dos dois, cada tipo vai num grupo com o comum dele.
sink e sourcesão os nomes em inglês pra esses dois jeitos de ligar, e marcas diferentes usam a mesma palavra com sentidos opostos. Siga o desenho de ligação do manual do seu CLP, não o nome.
não é o sensortrocar por outro igual não resolve: o defeito está na combinação. Antes de trocar peça, meça entre o borne e o comum.

Nunca 127 V ou 220 V num borne de entrada de 24 V CC. É um dos jeitos mais comuns de queimar um cartão: basta um botão ligado na fase por engano. Entrada de 24 V recebe só 24 V; pra ler um sinal da rede existem cartões de entrada CA próprios.

4 · a prova

A bancada começa com o erro: sensor NPN e o 1M no 0 V. Deixe a esteira andar e olhe os dois LEDs — o do sensor pisca a cada peça, o do cartão fica apagado, e o contador mostra quantas vezes o bit subiu. Depois leve o 1M pro +24 V: aparece a corrente andando, e o sentido é do cartão pro sensor. Troque pra PNP e veja o sentido virar.

Com a ligação certa, solte o fio preto: o bit cai pra 0. Pro CLP, fio solto e “sensor não vê nada” são a mesma coisa. Guarde isso pro desafio lá embaixo.

o sensor NPN no cartão de comum 0 V é tropeço clássico de bancada, montado para esta aula. Eu ainda não tenho um CLP físico: a prova roda na bancada desenhada do site, que segue a regra do borne descrita acima. Os valores do S7-1200 são do manual da Siemens — confira no manual do CLP que você for ligar.

01b A bobina de 220 V na saída a transistor

saída a relé · saída a transistor · relé de interface

1 · o erro

A partida direta da aula 02 vai pro CLP. A CPU comprada é a DC/DC/DC, e o contator K1 tem bobina de 220 V CA. O Q0.0 é ligado direto no A1 da bobina, com o A2 no neutro.

O programa manda ligar, o LED do Q0.0 acende no cartão, e o contator não puxa. Na pior das hipóteses, o ponto de saída não acende mais nunca.

2 · o porquê

As três partes do nome da CPU dizem alimentação / entradas / saídas. Uma DC/DC/DC é alimentada em corrente contínua, tem entradas de 24 V CC e saídas a transistor de 24 V CC. Uma AC/DC/RLY é alimentada pela rede, tem entradas de 24 V CC e saídas a relé. Os dois tipos de saída são bichos diferentes:

a transistoruma chave eletrônica, sem peça que se mexe. Só corrente contínua, num sentido só, na tensão da fonte das saídas. Corrente pequena — no S7-1200, 0,5 A por ponto. Em compensação, liga e desliga milhares de vezes por segundo e não gasta.
a reléum contato de metal de verdade dentro do CLP. Chaveia CA ou CC, até 250 V CA e 2 A por ponto no S7-1200. Mas é lento — até 10 ms pra mudar — e o contato se gasta a cada manobra.

A bobina de 220 V CA pede um contato que aguente a rede. A saída a transistor não é esse contato.

3 · a correção

Um relé de interface no meio: o CLP liga a bobina de 24 V CC do relé, e o contato do relé liga a bobina de 220 V do contator.

Q0.0  →  A1 do relé de interface KA1 (bobina 24 V CC)
0 V   →  A2 do KA1

fase  →  contato 11-14 do KA1  →  A1 do contator K1 (bobina 220 V CA)
neutro                         →  A2 do K1

A outra saída é comprar a CPU com saída a relé, ou um contator com bobina de 24 V CC. E, em qualquer bobina, o supressor: diodo na bobina de CC (muito relé de interface já traz), RC ou varistor na bobina de CA. Sem ele, o pico de tensão do desligamento come o contato do relé ou castiga o transistor.

4 · a prova

Escolha o tipo de saída e o que vai ligado nela:

a saída do CLP

o que vai ligado nela

a CPU DC/DC/DC com bobina de 220 V é tropeço clássico de quem compra o primeiro CLP, montado para esta aula. Os limites citados (0,5 A na saída a transistor; 2 A, 250 V CA e 10 ms na saída a relé) são os da família S7-1200 — cada CLP tem os seus, no manual. Eu ainda não tenho um CLP físico.

Três ligações pra acertar

Cada missão trava uma parte da ligação e deixa o resto com você. Mude o que estiver liberado, teste com ✋ e ✂, e toque em conferir: o site testa a sua ligação nas situações da missão.

uma dica pra missão 3, se travar

É o mesmo raciocínio do botão de parar da aula 02. Você quer o bit em 1 quando está tudo normal, pra que o fio solto — que sempre dá 0 — caia do lado seguro. Qual saída do sensor fica ligada enquanto ele não vê nada?