Que es un modulo de entrada digital?
Un modulo de entrada digital es la tarjeta que le dice a un controlador si algo esta encendido o apagado - una bomba en marcha, un interruptor de nivel disparado, un limite alcanzado, una tapa abierta. No tiene interes en cuanto; solo reporta un estado binario para cada canal. Esta guia toma la vista practica del hardware: como una tarjeta de entrada discreta sensa contactos, por que los contactos secos y humedos se cablean distinto, que hace el tiempo de filtro de entrada y por que lo ajustaria, y como los canales se agrupan por voltaje. Estos detalles deciden si una senal de campo se lee de forma confiable o si parlotea y miente.
Modulo de entrada digital en una línea: Un modulo de entrada digital (tarjeta de entrada discreta, o tarjeta DI) es un modulo de PLC o RTU cuyos canales sensan cada uno una sola condicion de encendido/apagado de un dispositivo de campo como un interruptor, un contacto o un sensor de proximidad. Detecta si fluye corriente en cada canal, aplica un filtro para rechazar ruido y rebote de contacto, y reporta cada canal al procesador como un 1 o 0 logico limpio.
Como una entrada discreta sensa un contacto
Cada canal de un modulo de entrada digital contiene un circuito que decide si una entrada esta presente. Para una entrada de CD, la corriente que fluye hacia el canal por encima de un voltaje umbral se lee como encendido, y por debajo como apagado, con una etapa de aislamiento - muchas veces un optoacoplador - que separa el cableado de campo de la logica interna del modulo para que una falla de campo no pueda alcanzar el procesador. Los modulos de entrada de CA hacen el mismo trabajo para contactos de voltaje de linea. El canal se construye deliberadamente con un umbral de encendido y un umbral de apagado definidos para que una senal marginal no parpadee de forma impredecible alrededor de la frontera.
Una distincion clave en el cableado es contactos secos frente a humedos. Un contacto seco es un interruptor desnudo sin voltaje propio, asi que el modulo de entrada o una fuente externa debe proveer la energia que fluye a traves del contacto cerrado. Un contacto humedo ya lleva un voltaje cuando esta cerrado, como la salida de un relevador o un sensor alimentado, y el modulo simplemente sensa ese voltaje. Saber cual tiene determina como se alimenta el lazo y si conecta el comun de campo al riel positivo o negativo del modulo. Hacerlo al reves es una causa clasica de una entrada que nunca se enciende, o de una que parece atascada en encendido.
Filtrado, grupos de voltaje y confiabilidad
Los contactos de campo reales son desordenados. Los interruptores mecanicos rebotan al cerrar, enviando una rafaga de transiciones rapidas de cierre y apertura antes de asentarse, y los cables de campo largos captan ruido electrico. Los modulos de entrada digital aplican un filtro de entrada - un retardo corto configurable, muchas veces ajustable en milisegundos - que requiere que la entrada permanezca en un nuevo estado durante el tiempo de filtro antes de que el modulo acepte el cambio. Un filtro mas largo rechaza el rebote y el ruido con fiabilidad pero ralentiza la respuesta a eventos rapidos genuinos; uno mas corto responde rapido pero arriesga contar ruido como transiciones reales. Ajustar el filtro a la senal, mas largo para un interruptor de fin de carrera mecanico parlanchin y mas corto para un sensor de proximidad electronico limpio, es parte de una buena configuracion de entrada.
Los canales de una tarjeta DI suelen organizarse en grupos que comparten una terminal comun y, con frecuencia, un solo voltaje de entrada. Por eso una tarjeta se especifica para entradas de, digamos, 24 VDC o 120 VAC, y por eso no puede mezclar voltajes arbitrarios entre canales de un grupo que comparte un comun. El agrupamiento mantiene ordenado el cableado y permite al instalador aterrizar muchos comunes de campo en una terminal, pero tambien significa que el comun compartido de un grupo se vuelve un solo punto que afecta a cada canal ligado a el. Planear cuales senales comparten un grupo, y dejar un canal o dos de reserva, ahorra retrabajo cuando una planta agrega instrumentos despues.
Entradas discretas y monitoreo de campo
Las entradas digitales generan gran parte de la informacion de estado y de alarma en la que un sistema SCADA se apoya. La confirmacion de marcha y paro, los disparos de interruptores de nivel alto y bajo, la activacion de paro de emergencia, las posiciones de compuertas y tapas, y los contactos de falla de equipo llegan todos al controlador a traves de canales DI antes de ser sondeados hacia una plataforma como Merobix. Cuando un operador ve el estado de una bomba cambiar a en marcha o una alarma de nivel alto de tanque aparecer en un tablero, un canal de entrada discreta cambio de estado para que eso ocurriera.
Como estas senales muchas veces gobiernan alarmas, la calidad de la entrada afecta directamente la calidad de la alarma. Una entrada discreta sin filtrar o mal cableada que parlotea puede inundar una lista de alarmas de SCADA con un interruptor que conmuta cientos de veces por hora, sepultando eventos reales. El filtrado correcto en el modulo, un cableado solido de contacto seco frente a humedo, y una buena puesta a tierra por lo tanto no son solo higiene de hardware - son lo que mantiene confiable el monitoreo remoto, para que un operador que vigila un sitio sin personal pueda creer que un cambio de estado en la pantalla refleja un cambio real en el campo.
Preguntas frecuentes
Cual es la diferencia entre un contacto seco y uno humedo?
Un contacto seco es un interruptor simple que no lleva voltaje propio, asi que el modulo de entrada o una fuente externa debe proveer la energia que fluye cuando cierra. Un contacto humedo ya tiene un voltaje presente cuando esta cerrado, como la salida de un relevador o un sensor alimentado, y el modulo solo lo sensa. Los dos requieren cableado distinto para que la entrada se lea correctamente.
Que hace el tiempo de filtro de entrada en una tarjeta de entrada digital?
Es un retardo corto que requiere que una entrada mantenga un nuevo estado antes de que el modulo acepte el cambio, rechazando el rebote de contacto y el ruido electrico. Un filtro mas largo es mas inmune al parloteo pero mas lento para reaccionar a eventos rapidos, mientras que uno mas corto reacciona rapido pero puede pasar ruido. Ajusta el filtro a que tan limpia y que tan rapida es la senal.
Puede un modulo de entrada digital medir cuanto hay de algo?
No. Una entrada digital solo sensa encendido o apagado - si un contacto esta abierto o cerrado. Para medir una cantidad continua como nivel, presion o temperatura necesita un modulo de entrada analogica en su lugar. Una entrada discreta puede, sin embargo, decirle que un interruptor de nivel ha sido alcanzado, que es un evento de umbral en lugar de una medicion.
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