Fallas en PLC: un método paso a paso para encontrarlas

Una máquina se detuvo y alguien te pregunta por qué. O estás aprendiendo, y encontrar fallas en PLC es una parte grande del trabajo. En los dos casos, el diagnóstico de fallas en un PLC se reduce a un método. También lo verás como búsqueda de fallas o solución de problemas.

Este es un método paso a paso que sirve para cualquier marca de controlador, con notas sobre Siemens y Allen-Bradley. Sale de los manuales de los fabricantes, que tienes enlazados al final.

Cómo encontrar fallas en PLC: los pasos en resumen

1. Haz que sea seguro y pide permiso.
2. Escucha el reporte del operador y luego ve a mirar.
3. Averigua si es hardware o lógica.
4. Lee las luces de estado y el búfer de fallas.
5. Observa las entradas y salidas en línea.
6. Sigue el renglón o la línea hacia atrás desde la salida.
7. Corrígelo como corresponde, pruébalo y déjalo por escrito.

Fíjate en lo tarde que se cambia algo. Casi todo esto es mirar.

Paso 1: Empieza por la seguridad

Una máquina parada no es una máquina segura. Puede estar solo esperando una señal, y cuando esa señal aparezca podría arrancar. Así que primero averigua qué se puede mover y qué energía sigue almacenada.

El aislamiento y el bloqueo son para personas competentes que siguen las reglas de la planta, no algo que se aprende en un blog. En Estados Unidos, la norma de bloqueo y etiquetado de OSHA, 29 CFR 1910.147, cubre el servicio y el mantenimiento cuando un arranque repentino o la energía almacenada podrían herir a alguien, y fija una secuencia para cuando hay que volver a dar energía para una prueba. En el Reino Unido, el resumen de PUWER de HSE, el reglamento sobre equipos de trabajo, trata el aislamiento de un equipo de todas sus fuentes de energía, incluidas la hidráulica y la neumática.

Usar un multímetro en un panel con tensión, o conectar una computadora portátil a un controlador en marcha, también exige la formación y el permiso adecuados.

Paso 2: Escucha el reporte del operador

Pregúntale a quien estaba allí. ¿Qué vio? ¿Cuándo empezó? ¿Pasa siempre? ¿Qué cambió hace poco? Un sensor nuevo o un cambio en el programa la semana pasada te pueden ahorrar mucha búsqueda.

Un buen reporte hace la mitad del trabajo. En la misión Stop no lo detiene, Stop no hace nada, pero quitar el permiso (Permit) sí detiene la bomba. Entonces la salida se puede apagar, y lo más probable es que el problema esté en cómo se usa Stop. Después, si puedes, ve a verlo tú mismo.

Paso 3: ¿Es hardware o lógica?

Sigue la señal desde la máquina hasta el programa y de vuelta, y busca el primer lugar donde se tuerce.

No todas las tarjetas tienen una luz para cada punto, así que revisa la tuya. Un programa no se gasta de la noche a la mañana, pero los sensores y los cables sí. Si nadie tocó el código, el hardware es un buen lugar para empezar.

Paso 4: Lee las luces de estado y el búfer de fallas

¿El controlador siquiera está en marcha? ¿Registró una falla? Anota lo que encuentres antes de que alguien borre nada, porque las fallas posteriores pueden tapar la que lo empezó todo.

En Siemens

Siemens dice que sus LED son una primera herramienta para localizar un error. En la CPU 1511-1 PN del S7-1500, RUN/STOP en verde con ERROR en rojo intermitente significa que hay un evento de diagnóstico pendiente, y RUN/STOP en amarillo solo significa STOP. Los significados dependen de cada equipo, así que busca los de tu CPU.

Después selecciona la CPU en TIA Portal, abre Online y diagnóstico y lee el búfer de diagnóstico. Lista los eventos en el orden en que ocurrieron, incluidos errores de módulos, errores del programa y pasos a STOP.

En Allen-Bradley

En un controlador Logix, una falla mayor significa que dejó de ejecutar su lógica. Abre las propiedades del controlador (Controller Properties): la pestaña Major Faults muestra un tipo y un código, que la tabla de Rockwell explica. Las fallas menores no detienen el controlador y no hace falta borrarlas, pero Rockwell dice que igual debes vigilarlas y corregirlas.

El manual de Rockwell que se usa aquí es una edición de marzo de 2004, así que tus pantallas pueden ser distintas. En MicroLogix, SLC 500 u otras marcas, el método sigue valiendo, pero vas a necesitar ese manual.

Paso 5: Observa las entradas y salidas en línea

Ponerse en línea significa conectarse al controlador y ver cómo cambian los valores mientras corre el programa. Primero asegúrate de que la copia de tu computadora coincide con el controlador. TIA Portal tiene una comparación offline/online para esto.

En TIA Portal, el estado del programa muestra valores y resultados lógicos en vivo, y una tabla de observación lista las variables que elijas. En el software de Logix puedes usar la pestaña Monitor Tags. Luego acciona la entrada de la forma normal, si es seguro y está permitido, y mira si la variable la sigue.

Las tablas de observación pueden escribir valores, no solo leerlos, así que asegúrate de que solo estás mirando. Las señales también pueden cambiar más rápido de lo que la pantalla alcanza a mostrar. Para fallas que van y vienen, usa la función de traza de TIA Portal o las tendencias de Logix.

Paso 6: Sigue el renglón o la línea hacia atrás

Empieza por la salida que está mal y lee hacia atrás. ¿Qué renglón o línea la escribe? ¿Qué condición no es la que debería? Ve a esa condición y vuelve a preguntar. Terminarás en una entrada, que te devuelve al paso 3, o en una lógica que está mal.

Revisa cada lugar que escribe esa salida. Así se detecta una bobina doble, donde la misma salida se escribe dos veces. Aquí tienes una en texto estructurado, donde se agregó después una línea de Jog (marcha por impulsos):

// Marcha y paro
IF Stop THEN
    Running := FALSE;
ELSIF Start THEN
    Running := TRUE;
END_IF;
PumpOn := Running;

// Jog, agregado para mantenimiento
PumpOn := Jog;

Cada parte se ve bien por separado. Pero el programa se ejecuta de arriba abajo en cada escaneo, así que la línea de Jog sobrescribe PumpOn y parece que Start no hace nada. La solución es escribirla una sola vez, así: PumpOn := (Running OR Jog) AND NOT Stop;. En ladder, es la misma bobina en dos renglones. Para practicar cómo detectarla, prueba el reto de la bobina doble.

Las notas de Rockwell para RSLogix 5000 versión 12 describen una opción que avisa cuando un bit usado por una OTE, la instrucción de salida de ladder, se escribe en otro lugar. Revisa cómo lo maneja tu versión.

Forzar E/S: el atajo peligroso

Forzar reemplaza un valor. Una entrada forzada lee lo que tú pongas, haga lo que haga el equipo real. Una salida forzada hace lo que tú pongas, diga lo que diga la lógica. Rockwell menciona usos razonables, como probar la lógica y comprobar el cableado de salidas, pero dice que los forzados son solo temporales. Su advertencia es directa: forzar puede causar movimientos inesperados de la máquina que podrían herir a personas. Piensa antes qué va a hacer el forzado y mantén a la gente lejos de la máquina. Lo mismo vale al quitar uno.

Esto es lo que suele sorprender a la gente:

• Los forzados se quedan. Los guarda el controlador, no tu computadora, así que siguen ahí después de desconectarte.
• Los forzados esconden fallas. Una entrada forzada puede verse sana en la pantalla mientras el sensor real está muerto.
• Los forzados actúan al instante. Si el forzado está habilitado, un forzado nuevo actúa de inmediato, y quitar uno puede dejar el forzado habilitado.

Por eso revisa si hay forzados al principio de todo, porque alguien pudo dejar uno olvidado. En un controlador Logix con luz FORCE, fija significa que los forzados de E/S están habilitados, e intermitente significa que existe un valor forzado pero el forzado no está habilitado. En la CPU 1511-1 PN de Siemens, una tarea de forzado activa aparece asociada a un LED MAINT amarillo.

No fuerces nada en una máquina real si no estás autorizado y no sabes exactamente qué se va a mover. Y nunca fuerces para saltarte un paro o una protección y seguir produciendo. Las funciones de seguridad reales necesitan equipos con certificación de seguridad y una persona competente.

Paso 7: Corrígelo por el camino correcto

Encontrar la causa no te da derecho a cambiar el programa. El software de PLC muchas veces permite editar un programa en marcha, lo que Rockwell llama ediciones en línea. Pero cambiar código vivo en una máquina en marcha exige la autorización correcta según las reglas de tu planta, avisar a las personas adecuadas, una copia de respaldo y una forma de volver atrás.

Cuando un cambio esté aprobado, prueba el caso que falló, prueba que Stop sigue ganando y prueba un valor intermedio, no solo los extremos. Quita cualquier forzado o puente temporal. Después anota qué falló y qué cambiaste.

Fallas comunes que conviene revisar primero

• Una bobina doble. La misma salida escrita en dos lugares, como arriba.
• Un sensor atascado. Un sensor sucio, desalineado por un golpe o trabado en activo parece exactamente una lógica mala. Lo mismo pasa con una válvula que nunca se movió, por eso una orden no es una confirmación.
• Una salida que vibra. Una lectura que oscila alrededor de un límite arranca y para una bomba una y otra vez. La bomba vibra muestra por qué necesita histéresis.

La que hay que tomar más en serio es un paro puenteado. Puede ser un camino en la lógica que esquiva Stop, como en la misión Stop no lo detiene, donde Stop vale TRUE cuando se pulsa:

// Con falla: el camino de retención nunca revisa Stop
#PumpOn := (#Start AND NOT #Stop AND #Permit) OR (#PumpOn AND #Permit);

// Corregido: Stop y Permit ahora se aplican a los dos caminos
#PumpOn := (#Start OR #PumpOn) AND NOT #Stop AND #Permit;

En una máquina real, revisa primero cómo está cableado el botón, porque un botón normalmente cerrado mantiene su entrada activa hasta que alguien lo pulsa. Un puenteo también puede ser un cable puente o un bit forzado que quedó de un trabajo anterior. Si encuentras un paro o una protección puenteados, es un asunto de seguridad: avísale a la persona responsable en lugar de arreglarlo tú en silencio.

Practica antes de que sea real

Una línea en producción es un mal lugar para aprender. PLC Gym funciona en un navegador web con su propio simulador, con máquinas 3D que funcionan. Las misiones de búsqueda de fallas te dan el reporte de un operador y un programa roto, y una prueba fallida se puede volver a reproducir escaneo a escaneo. Stop no lo detiene está en Pro, que puedes probar gratis durante 7 días. Para problemas más difíciles, los retos de experto de Pro traen fallas que compiten entre sí y código que parece correcto hasta que deja de serlo.

PLC Gym tiene límites. No es un controlador real, no se conecta a E/S reales y no está hecho por Siemens ni Rockwell ni tiene relación con ellos. No te enseña a usar un multímetro, leer un plano ni aislar una máquina. No hay editor para RSLogix 500, MicroLogix, SLC 500, Omron ni Mitsubishi, y sus misiones de seguridad son solo para aprender. Igual vas a querer el software real, como TIA Portal o Studio 5000, y tiempo junto a un ingeniero con experiencia.

Para el lado profesional, lee la guía de técnico en automatización. Si los renglones todavía son nuevos para ti, empieza por el lenguaje ladder.

Fuentes

• 29 CFR 1910.147, The control of hazardous energy, OSHA
• PUWER overview, HSE
• S7-1500 Diagnostics function manual, Siemens, edición 11/2024
• Diagnostics Overview for SIMATIC S7-1200 and S7-1500, Siemens, 09/2018
• CPU 1511-1 PN manual, Siemens, edición 09/2016
• Logix5000 Controllers Common Procedures, publication 1756-PM001G, Rockwell Automation, marzo de 2004
• RSLogix 5000 version 12.06 release notes, Rockwell Automation