How to Wire Discrete DC Sensors to PLC - Part 2

Summary

En este video, aprenderás cómo conectar un sensor de proximidad inductivo de tres cables a una tarjeta de entrada PLC, además de comprender qué es un sensor discreto de tres cables y algunos de sus tipos comunes. Se detalla cómo los sensores de CC discreta operan en dos estados (encendido y apagado) y cómo se utilizan en un circuito PLC para controlar motores de cinta transportadora. También se explican las diferencias entre sensores NPN (sinking) y PNP (sourcing), y la correcta forma de cablear estos sensores a tarjetas de entrada digitales PLC.

Takeaways

• ⚙️ Los sensores de corriente continua (DC) de tres cables, como los sensores de proximidad inductivos, pueden conectarse a una tarjeta de entrada de un PLC.
• 🔌 Un sensor discreto de tres cables tiene dos estados operativos: encendido y apagado, y se utiliza para controlar procesos a través del PLC.
• 💡 Los sensores de proximidad detectan objetos cercanos y permiten al PLC tomar decisiones como encender o apagar motores, como el de una cinta transportadora.
• 🔧 Los sensores discretos DC de tres cables requieren una fuente de alimentación de 24V DC para funcionar correctamente en los circuitos PLC.
• 📊 Existen dos tipos de sensores discretos de tres cables: NPN (sinking) y PNP (sourcing), que se conectan de manera diferente a las tarjetas de entrada del PLC.
• 📋 Los sensores NPN se refieren a 'sinking' y requieren una tarjeta de entrada sourcing, mientras que los sensores PNP son 'sourcing' y necesitan una tarjeta sinking.
• 🔗 Los sensores de proximidad de tres cables tienen una convención de cableado donde el cable marrón va al positivo, el azul al común, y el negro al terminal de entrada del PLC.
• ⚡️ Los sensores PNP y NPN no deben mezclarse en la misma tarjeta de entrada del PLC, ya que esto puede provocar fallos en el sistema.
• 🖥️ Las tarjetas de entrada digitales del PLC, como la Siemens SM 321, están diseñadas para trabajar con sensores PNP y requieren una fuente de 24V DC.
• 🔍 Es esencial consultar la hoja de datos del fabricante para asegurar una correcta configuración y conexión de los sensores a los PLC.

Q & A

¿Qué es un sensor discreto de tres hilos?

Un sensor discreto de tres hilos es un dispositivo utilizado para detectar el estado de un objeto o proceso, tiene dos estados de operación: encendido y apagado.

¿Cómo se utiliza un sensor de proximidad inductivo de tres hilos en un sistema PLC?

El sensor de proximidad inductivo se conecta a una tarjeta de entrada del PLC, donde detecta la presencia de un objeto y permite al programa del PLC tomar decisiones, como iniciar o detener un motor.

¿Qué función tiene el suministro de energía en los circuitos DC de un PLC?

El suministro de energía en los circuitos DC proporciona energía a los dispositivos conectados, como interruptores de proximidad o motores, generalmente a 24V DC.

¿Qué diferencias existen entre los sensores NPN y PNP?

Los sensores NPN, conocidos como 'sinking', conectan la carga a tierra cuando cambian de estado, mientras que los sensores PNP, conocidos como 'sourcing', suministran 24V DC a la carga cuando cambian de estado.

¿Qué pasa si se mezclan sensores NPN y PNP en la misma tarjeta de entrada del PLC?

Mezclar sensores NPN y PNP en la misma tarjeta de entrada del PLC puede generar condiciones inseguras y causar cortocircuitos en el sistema.

¿Cómo se conectan los sensores de tres hilos a una tarjeta de entrada digital del PLC?

Para conectar un sensor de tres hilos a una tarjeta de entrada digital del PLC, el cable marrón se conecta al positivo del suministro de energía, el cable azul al común del suministro y el cable negro al terminal de entrada del PLC.

¿Cuál es la configuración estándar de los cables de un sensor discreto de tres hilos?

La configuración estándar es: el cable marrón se conecta al positivo del suministro de energía (24V DC), el cable azul al terminal común (negativo) y el cable negro al terminal de entrada del PLC.

¿Por qué es importante revisar la hoja de datos del fabricante antes de conectar un sensor al PLC?

Es importante revisar la hoja de datos del fabricante para asegurarse de que se conoce la configuración del sensor y se conecte correctamente al PLC, evitando errores de conexión o fallos de funcionamiento.

¿Qué tipo de tarjeta de entrada se necesita para conectar un sensor PNP?

Para conectar un sensor PNP, se necesita una tarjeta de entrada que sea compatible con dispositivos PNP, conocida como tarjeta de entrada de tipo sinking.

¿Qué sucede cuando un sensor de proximidad detecta un objeto en un sistema PLC?

Cuando un sensor de proximidad detecta un objeto, cambia su estado y cierra el circuito, lo que permite al PLC detectar la presencia del objeto y ejecutar una acción, como encender un motor.

Outlines

00:00

🔧 Introducción a sensores de corriente continua (DC) y su conexión a una tarjeta de entrada PLC

En este párrafo, se presenta el tema principal del video: aprender a conectar un sensor de tres cables, como un sensor de proximidad inductivo, a una tarjeta de entrada de un PLC. Además, se explican qué son los sensores discretos de tres cables y se mencionan algunos tipos comunes. También se hace una solicitud para que los espectadores den 'like' y se suscriban al canal de YouTube para recibir contenido valioso y gratuito.

05:01

⚙️ Funcionamiento de los sensores DC discretos en un PLC

Este párrafo explica cómo los sensores de corriente continua (DC) indican el estado de un dispositivo o proceso a un PLC, permitiendo que el programa del PLC tome decisiones como encender un motor de cinta transportadora. También se ilustra un ejemplo donde un sensor de proximidad detecta la presencia de una caja en una cinta transportadora, iniciando así el motor para mover la caja a la siguiente estación.

10:04

🔌 Explicación de los sensores DC discretos y su conexión

En esta parte, se explica cómo funcionan los sensores discretos de corriente continua en un circuito alimentado por una fuente de poder. Se destaca que estos sensores tienen dos estados operativos: encendido y apagado. Además, se describe el funcionamiento de un interruptor discreto DC y otros ejemplos de sensores discretos, como los de proximidad, nivel y presión. Finalmente, se menciona la importancia de conectar adecuadamente estos sensores a la tarjeta de entrada digital del PLC.

15:05

🧩 Tipos de sensores NPN y PNP en dispositivos de tres cables

Aquí se introduce la diferenciación entre los sensores NPN (sinking) y PNP (sourcing), que son dos tipos de transistores bipolares que actúan como interruptores de estado sólido. Se menciona la importancia de revisar la hoja de especificaciones del fabricante antes de la conexión y se ofrece una guía sobre cómo conectar los tres cables de un sensor de proximidad a una tarjeta de entrada digital de un PLC, diferenciando entre los sensores NPN y PNP según su función de 'sinking' o 'sourcing'.

📈 Ejemplo de conexión de un sensor de proximidad a un PLC Siemens

Este párrafo explica cómo conectar un sensor de proximidad PNP a una tarjeta de entrada digital de un PLC Siemens SM 321. Se detalla el esquema de la tarjeta, la disposición de los terminales y cómo se debe conectar cada cable del sensor (marrón, azul y negro) a los terminales de la fuente de alimentación y la tarjeta de entrada digital. Además, se explica cómo la tarjeta y el sensor utilizan la misma fuente de alimentación de 24V DC.

📚 Resumen y consejos finales sobre sensores de tres cables

En este párrafo se resumen los puntos clave aprendidos en el video, destacando los tipos de sensores de tres cables (NPN y PNP) y sus diferencias operativas. Se enfatiza la importancia de conectar correctamente los cables del sensor (marrón, azul y negro) al canal de entrada digital del PLC y se recomienda consultar los esquemas específicos de las tarjetas de entrada digital para realizar una conexión adecuada. También se anima a los espectadores a visitar el sitio web de RealParse para más recursos de formación en programación de PLC.

Keywords

💡Sensor de proximidad inductivo

Un sensor que detecta la presencia de un objeto sin contacto físico, utilizando un campo electromagnético. En el video, este sensor se usa para detectar cuando una caja está en una posición específica en una cinta transportadora, lo que activa un motor. Es un ejemplo típico de sensor discreto de corriente continua (DC) utilizado en sistemas automatizados.

💡PLC (Controlador Lógico Programable)

Un dispositivo utilizado para automatizar procesos industriales mediante la ejecución de programas de lógica de escalera. En el video, se conecta un sensor de proximidad a una tarjeta de entrada de PLC, lo que permite que el programa del PLC detecte el estado del sensor y realice acciones como activar un motor de cinta transportadora.

💡Tarjeta de entrada digital

Componente del PLC que recibe señales de dispositivos como sensores y permite al PLC leer estas señales. El video describe cómo se conectan los sensores de tres hilos a una tarjeta de entrada digital, como la tarjeta Siemens SM 321, para monitorear el estado de los dispositivos y activar procesos.

💡Sensor discreto de corriente continua (DC)

Un tipo de sensor que opera en un circuito de corriente continua y tiene dos estados: encendido o apagado. El video menciona varios tipos de sensores discretos, como los sensores de proximidad, que se utilizan para detectar la presencia de objetos y activar o desactivar dispositivos en sistemas automatizados.

💡Alimentación de corriente continua (DC)

Fuente de energía utilizada para alimentar dispositivos eléctricos en circuitos de corriente continua. En el video, se menciona una alimentación de 24 voltios DC como estándar para suministrar energía a los sensores y otros dispositivos conectados a un PLC.

💡Sensor NPN

Un tipo de sensor de tres hilos que se refiere como 'interruptor de drenaje', ya que conecta el dispositivo a tierra cuando detecta un objeto. En el video, se explica que los sensores NPN requieren una tarjeta de entrada digital de tipo de fuente para su correcta conexión.

💡Sensor PNP

Un tipo de sensor de tres hilos que se conoce como 'interruptor de fuente' porque suministra 24V DC al dispositivo cuando detecta un objeto. El video menciona que los sensores PNP se conectan a tarjetas de entrada digitales de tipo de drenaje y que no deben mezclarse con sensores NPN en la misma tarjeta.

💡Módulo de entrada SM 321

Una tarjeta de entrada digital para PLC utilizada en sistemas Siemens, que permite la conexión de hasta 16 canales de entrada de 24V DC. El video usa este módulo como ejemplo para explicar cómo se conectan los sensores de tres hilos a una tarjeta de entrada digital de PLC.

💡Diagrama de escalera

Un tipo de lenguaje de programación utilizado en PLCs que representa la lógica de control de un sistema automatizado. En el video, se menciona que el PLC ejecuta un programa de escalera para tomar decisiones basadas en las señales de entrada de los sensores.

💡Cable de tres hilos

Configuración estándar de cables para sensores de proximidad y otros dispositivos de entrada en sistemas de control industrial. En el video, se describe cómo los sensores de tres hilos tienen un cable marrón (conectado a 24V), un cable azul (conectado a tierra o común) y un cable negro (conectado a la entrada del PLC).

Highlights

Learn how to wire a three-wired DC sensor like an inductive proximity sensor to a PLC input card.

Understand what a three-wire discrete sensor is and recognize common types of three-wire discrete sensors.

Three-wire discrete sensors operate in a circuit with a power source, commonly a 24V DC power supply.

Discrete DC sensors have two states: on and off, with on meaning the circuit is complete, and off indicating the circuit is broken.

To monitor the state of a proximity sensor in the PLC, three wires are connected to a digital input card.

Proximity sensors change state when a part moves nearby, sending this data to the PLC to start a process, such as a conveyor motor.

Identifying whether the sensor is NPN (sinking) or PNP (sourcing) is key when connecting it to a PLC input card.

NPN switches sync the load to common, while PNP switches source voltage to the PLC input.

NPN and PNP sensors should never be mixed on the same PLC input card to avoid unsafe conditions.

Siemens SM 321 digital input card is an example of a 16-channel 24V DC input card used with PNP sensors.

The Siemens SM 321 input card wiring requires careful connection of the three wires for PNP devices: brown to 24V, blue to common, and black to the input terminal.

The SM 321 card is powered by a 24V DC supply connected to terminals 1 and 20 for the card's internal functions and inputs.

Marshaling terminals are used to simplify field wiring to the PLC input card for better organization in the control panel.

Three-wire DC sensors (NPN or PNP) must be connected to the correct PLC input card type for proper operation.

Connecting a PNP proximity switch to a PLC input requires wiring the black wire to the input terminal and ensuring the proper connection to the power supply.

Transcripts

in this video you'll learn how to wire a

three wired DC sensor like an inductive

proximity sensor to a PLC input card

you'll also learn what a three wire

discrete sensor is and recognize some of

the common types of three wire discrete

sensors

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now let's get into the video

DC sensors can be used to indicate the

state of a device or process to the PLC

program knowing these input states can

allow the PLC program to make decisions

such as when to start or stop a conveyor

motor

in this diagram the programmable logic

controller or PLC is running a ladder

logic program

the inductive proximity switch is

connected to a PLC input card and the

logic program is written to sense the

state of the switch

for instance when a box is placed on a

conveyor at the loading position the

proximity switch senses the presence of

the box and commands the conveyor motor

to start to transport the box to the

next inspection station

so let's see how we can make this

important discreet sensor input

information available to a PLC program

in order to do this we need to

understand more about these discrete

sensors and how they are wired to the

PLC

discreet DC sensors or discreet direct

current sensors operate in a circuit

with a battery or other power source

commonly known as a power supply

power supply is placed in an electrical

circuit to provide power to the

connected devices like proximity

switches or a motor

DC power supplies are referred to by

their voltage and capacity indicated by

how many amperes they can supply the

more amperes a power supply can deliver

the larger and more expensive

they generally are

in DC PLC circuits the power supply

almost always supplies 24 volts DC to

the connected devices

in this diagram a DC circuit is shown

which turns on a motor when a proximity

switch senses the presence of a part or

an object in a specific location the

common trait of all discrete DC sensors

is that they have exactly two operating

States on and off

a discrete DC switch as in this diagram

is on when an object is in proximity to

the switch and its internal contact is

closed forming a complete circuit and

allowing the flow of electrons

when the object is moved away from the

proximity sensor its contacts are opened

again the circuit is broken and the flow

of electrons stops the state of the

switch is off

other common examples of discrete DC

sensors include many other types of

proximity sensors level switches

pressure switches and photoelectric

sensors

if we want to monitor the state of a

proximity sensor in the PLC we would

need to connect the three wires of the

proximity sensor to a digital input card

in the PLC

when the proximity sensor does not sense

a part nearby the PLC would see the

input state as off or a zero the circuit

to and from the PLC input is open or not

energized

when apart moves in front of the

proximity sensor the PLC input senses

the change in state and transmits this

data through a communication channel to

the processor memory or data table

proximity sensor senses apart nearby the

circuit to and from the PLC input is

closed or energized

we could then write a PLC program which

resides in the memory of the PLC to take

some action like starting a conveyor

motor when a part is near the proximity

sensor

wiring a discrete DC sensor to a PLC

input card is easy and straightforward

in this video we will consider only

devices that have three wires that need

to be connected to the PLC digital input

card an example an inductive proximity

switch is shown here in a separate video

we will consider some simpler to wire

devices

for most PLC's the input cards must

match the type of circuit that will be

employed to interface the device to the

PLC for example a discrete DC device

must be wired to a discrete DC input

card

a discrete AC device would require a

discrete AC input card

in this video we will consider only DC

devices

in order to connect a three-wire

discrete DC device to the PLC we will

need to identify whether the device is

an NPN or a PNP type

NPN and PNP are two types of bipolar

transistors which are simply solid-state

switches you should always check the

manufacturers datasheet for the device

you are going to connect to the PLC to

make sure you know its configuration

for now just remember the NPN switches

are referred to as sinking and PNP

switches are referred to as sourcing

note that each of these sensors has

three wires wire three the black wire is

always connected to the load which is

the terminal for an input on a PLC

digital input card

in this simplified diagram of an

inductive switch there are three wires

one brown wire one blue wire and one

black wire

the standard convention is that the

brown wire is connected to the positive

side of the power supply plus 24 volts

DC and the blue wire is connected to the

DC common terminal of the power supply

this is the negative terminal that is

present on the power supply the black

wire is the output or load wire of the

sensor it gets connected to the PLC

input terminal

earlier we said an NPN sensor was

referred to as a sinking switch this

means that the load which is the PLC

input is wired as shown in this diagram

notice that plus 24 volts DC is wired to

the PLC modules common terminal in other

words when the switch changes state it

syncs the load to common or ground

for many PLC manufacturers connection of

NPN sensors requires a specific model

number for the digital input card

because NPN sensors are sinking they

require a sourcing type PLC input card

a PNP sensor is referred to as a

sourcing switch this means that the load

which is the PLC input is wired as shown

in this diagram

notice that the blue common wire is

connected to the PLC modules common

terminal in other words when the switch

changes state its sources or supplies

plus 24 volts DC to the PLC input

for many PLC manufacturers connection of

PNP sensors requires a specific model

number for the digital input card

because PNP sensors are sourcing they

require a syncing type PLC input card

because NPN sensors sync voltage and PNP

sensors source voltage to the PLC input

NPN and PNP sensors should never be

mixed on a PLC input card doing so can

lead to an unsafe condition

in this diagram in NPN and a PNP sensor

are both connected to the same PLC input

card

note that the common terminal has a

brown wire from the NPN sensor with plus

24 volts DC connected to a blue wire

from the PNP sensor which would short

the power supplied to ground now let's

see how three wire discrete DC sensors

are connected to actual PLC io cards

this is a schematic of one model of

siemens sm 321 digital input cart part

number 6 e s7 3 - 1 - 7 b h o1 - o

it is a 16 channel 24 volt DC digital

input card that is very popular in

siemens pc s7 and s7 300 PLC systems

this digital input card wiring scheme is

similar to most digital input cards used

in the process industries

the sm-3 21-7 BHO one has 20 screw

terminals to which the digital inputs

are connected as we saw previously for

three wired discrete DC sensors each

digital input channel requires the

connection of three wires

the SM 321 card is constructed so as to

accept only PNP type sensors in a three

wire configuration

use of NPN sensors would require a

different model of Io card

the SM 321 card requires 24 volts DC

power to perform several functions first

the card itself requires power to light

the status LEDs perform diagnostics and

to communicate the cards input statuses

back to the plc

power to the card is supplied by 24 volt

DC power supply connected to terminals 1

and 20

internally inside the sm-3 421 card this

same 24 volt DC power is connected to

terminals 10 and 11

the power at Terminal 10 supplies power

for the top group of eight digital

inputs and the power at terminal 11

supplies power for the bottom group of

eight digital inputs

let's just focus on the top eight inputs

labeled as input zero through input

seven in practice the PLC input card

channel connections terminals 2 through

9 and 12 through 19 will be brought out

to a terminal block

these marshaling connections as they're

called allow the field wires to be more

easily terminated in the control panel

these terminals are represented by the

letters A through H in this diagram the

installer usually pre wires the

marshaling terminals terminal 2 on the

SM 321 7b ha1 card to terminal a

terminal 3 to terminal B and so on

now let's connect a PNP inductive

proximity switch from the previous

example to the sm-3 21 card the eight

marshaling terminals a through H are

wired to channels 0 through 7 and are

the load terminals in our discrete

circuits

24 volts DC will be obtained from

Terminal 10

terminal 20 is connected to the power

supply DC common

for a PNP device care must be taken to

connect the brown wire to the 24 volt DC

terminal and the black wire to the PLC

input channel terminal

if we connect the proximity switch to

PLC input channel 3 then the black wire

will land on terminal a finally the blue

wire will be connected to the power

supply DC common terminal 20

when the proximity switch senses an

object nearby the state of the switch

will change in the input channel to

which the proximity switch is wired will

indicate an on state

both the electronics in the switch and

the PLC card are powered by the same 24

volt DC power supply

to review we have learned that there are

many types of discreet three wired DC

sensors that can be wired to a PLC input

three wire devices are NPN or sinking

sensors and some are PNP or sourcing

sensors the difference is in how the

device operates when the switch actuates

npn switches sync DC common to the black

wire where the switch is activated

PNP switches source 24 volts DC to the

black wire when the switch is activated

remember in both cases the black wire is

connected to the PLC input channel

terminal

for most three wired devices there's

typically one brown wire one blue wire

and one black wire

a schematic of your specific DC digital

PLC input card is required to determine

how your specific device should be wired

for a three-wire PNP discrete input

device the brown wire will be connected

to 24 volts DC the blue wire will be

connected to DC common and the black

wire will be connected to the PLC

digital input channel terminal

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