🎯 Objetivo de la Lección: Adquirir maestría en las técnicas de diagnóstico de doble vía (Físico y Lógico), utilizando instrumentación avanzada para aislar fallas en bucles de control analógicos (4-20mA), maniobras discretas y en el propio software del autómata (PLC).

1. Instrumentación y Rastreo Físico-Lógico de Defectos

La complejidad de la maquinaria industrial moderna ha desterrado al técnico que operaba exclusivamente con un "busca-polos" luminoso. Una avería en una línea de producción automatizada exige un diagnóstico estructurado y bifronte: el defecto puede originarse en el mundo físico (un cable seccionado, un sensor inundado de aceite) o en el mundo lógico (una variable bloqueada en la memoria del PLC o una condición de enclavamiento no cumplida en el código de seguridad). TQA impone que no se debe desmontar hardware al azar basándose en la intuición; se debe aislar matemáticamente el fallo dividiendo el sistema en módulos y utilizando los instrumentos adecuados para interrogar tanto a los electrones en los conductores como a los bits en el microprocesador.

1. Diagnóstico Eléctrico con Multímetro TRMS y Pinza Amperimétrica

El rastreo en la capa física requiere fiabilidad instrumental. En entornos con variadores de velocidad e inversores, las formas de onda eléctricas están severamente distorsionadas. Un multímetro convencional interpretará erróneamente estas lecturas; es obligatorio el uso de un medidor True RMS (TRMS), capaz de calcular el valor cuadrático medio real de señales no senoidales. La diagnosis de potencia se aborda sistemáticamente mediante la bisección: medir en el origen (diferencial principal), luego a mitad del circuito (guardamotor), y finalmente en la bornera del motor. Si la tensión entre L1 y L2 en la bornera es de 400 V, pero la pinza amperimétrica indica cero amperios en esa fase mientras las otras dos absorben sobrecorriente, hemos diagnosticado una pérdida de fase interna en las bobinas del estator sin necesidad de abrir físicamente el motor.

Diagrama de bloques del flujo de diagnóstico de señales de control analógicas de 4-20mA.
Figura 1: Diagrama de bloques del flujo de diagnóstico de señales de control analógicas de 4-20mA. Licencia: CC BY-SA 4.0

2. Diagnóstico del Programa de Control en el PLC (Software-Side)

Con frecuencia, el hardware está intacto pero la máquina se niega a arrancar. Esto suele deberse a un enclavamiento lógico. El técnico TQA debe conectar su ordenador portátil o tablet al puerto de diagnóstico del Controlador Lógico Programable (PLC) y entrar en modo Monitorización Online. A través de la visualización del lenguaje de contactos (Ladder) o bloques de función (FBD), se puede auditar el flujo de la lógica en tiempo real. Por ejemplo, si la salida digital Q0.4 (bomba de aceite) no se activa, el PLC revelará visualmente qué condición previa (ej., la entrada I0.6 correspondiente a la barrera fotoeléctrica, o una marca de memoria interna) está bloqueando la rama. Este diagnóstico permite afirmar categóricamente: "La bomba no arranca no porque esté rota, sino porque el PLC no le da la orden de arranque debido a que el sensor de presión mínima no ha validado el umbral".

3. Verificación Metrológica de Sensores e Instrumentación de Campo

La frontera entre el software y el hardware la componen los sensores (detectores inductivos, sondas de temperatura PT100, presostatos). Un fallo en este nivel inyectará datos corruptos al PLC. Para diagnosticar instrumentación analógica industrial, el técnico interviene sobre el estándar de facto: el bucle de corriente 4-20mA. Este protocolo es robusto porque la señal no se debilita por la longitud del cable (a diferencia del 0-10V), pero un cable roto (lazo abierto) hará caer la corriente a 0 mA. Si el sensor está enviando 4 mA (valor mínimo), pero el PLC interpreta un tanque lleno, el problema puede residir en la tarjeta de conversión Analógica/Digital o en la escalabilidad del software, no en el transmisor. El uso del multímetro en serie (modo mA) es crítico aquí para medir físicamente qué intensidad está circulando realmente por el lazo de campo.

🤖 HABLA CON LA IA: "Durante un diagnóstico, conectas tu multímetro en modo voltaje (V) en paralelo a una entrada digital del PLC para comprobar si llega la señal de un final de carrera de 24V DC. El multímetro te marca 23.8V, pero el software del PLC sigue mostrando esa entrada (I0.1) como inactiva (falsa). Identifica dos causas posibles que expliquen esta discrepancia."

📖 Normativa: Diseño Lógico y Fallos de Hardware

La presencia de tensión en el borne físico (23.8 V) y la inactividad lógica en el software (I0.1 = FALSE) indica una de dos causas: 1) El optoacoplador interno de la tarjeta de entrada del PLC se ha quemado, aislando galvánicamente pero interrumpiendo la señal, o 2) El borne común de masa de esa tarjeta (M) está desconectado, impidiendo el cierre del circuito electrónico interno del PLC.

🔬 Laboratorio Práctico de Diagnóstico

Abre el módulo de simulación del autómata programable para monitorizar en tiempo real el comportamiento de las entradas, marcas lógicas y la respuesta de los algoritmos de control.

💻 Abrir Módulo de Control PLC en la Calculadora
📝 Autoevaluación Síncrona
1. ¿Qué instrumento es vital para leer voltaje preciso en redes con variadores?
  • Un multímetro digital con tecnología True RMS (TRMS).
  • Un buscapolos tradicional de lámpara de neón resistiva.
  • Un comprobador de secuencia e inversión de fase trifásica.
2. En un diagnóstico software, ¿qué permite ver la 'Monitorización Online' del PLC?
  • El estado en tiempo real de las entradas y los bloqueos lógicos.
  • El consumo exacto en vatios de la bomba hidráulica remota.
  • El porcentaje de desgaste del rodamiento del motor trifásico.
3. ¿Qué lectura en un bucle 4-20mA indica con certeza un cable seccionado?
  • Una corriente circulante estacionaria de exactamente cero miliamperios.
  • Un flujo constante oscilando entre los cuatro y ocho miliamperios.
  • Una tensión de veinticuatro voltios continuos estabilizados sin armónicos.