El Osciloscopio del Programador

El Osciloscopio del Programador: Guía de Configuración de Trace en TIA Portal

En puestas en marcha y diagnóstico de averías, existen eventos físicos que ocurren tan rápido que el ojo humano, e incluso el refresco de las tablas de observación de nuestro PLC, son incapaces de registrar de forma fiable. Un transitorio de presión, la secuencia exacta de entrada de un grupo de sensores rápidos o un fallo de discrepancia temporal en una barrera de seguridad pueden volverse un dolor de cabeza si intentamos diagnosticarlos "en línea" de la forma tradicional.

Para resolver esto, Siemens integra en TIA Portal una herramienta de un valor incalculable: Trace. Esta función actúa como un osciloscopio digital integrado directamente en la memoria del PLC (S7-1200, S7-1500, etc.), registrando variables al ciclo de scan del autómata y permitiéndonos analizar cronogramas con precisión de milisegundos.

En este artículo aprenderás a configurar Trace paso a paso y analizaremos un caso de estudio real: el diagnóstico de una secuencia de Muting de Seguridad de 4 sensores en paralelo utilizando el bloque estándar MUT_P.

PARTE I: Guía Paso a Paso para Configurar un Trace en TIA Portal

Configurar tu primera grabación de señales es un proceso sumamente intuitivo si sigues estos pasos lógicos:

1. Agregar un nuevo Trace al Proyecto

Dirígete al árbol del proyecto en el menú lateral izquierdo de TIA Portal.
Despliega la carpeta de tu CPU y localiza la opción Traces.
Haz doble clic sobre "Agregar nuevo Trace". Se abrirá una nueva ventana de configuración en tu área de trabajo.

2. Mapear las Señales a Registrar

En la pestaña de configuración del Trace, debes definir qué variables de tu PLC quieres registrar. Para nuestro ejemplo de simulación del bloque de muting de 4 sensores en paralelo, arrastraremos las siguientes variables directamente desde nuestras variables de PLC o DBs de datos:

• MUT_4P".I_MS_11 (Sensor de entrada 11)
• MUT_4P".I_MS_12 (Sensor de entrada 12)
• MUT_4P".I_MS_21 (Sensor de salida 21)
• MUT_4P".I_MS_22 (Sensor de salida 22)
• MUT_4P".I_FREE (Estado físico de la barrera de seguridad; nivel bajo indica obstrucción)
• MUT_4P".O_Q (Salida de seguridad habilitada del bloque)
• MUT_4P".O_MUTING (Señal de muting activo)
• MUT_4P".O_FAULT (Señal de fallo o error en la secuencia de muting)

3. Ajustar el Muestreo y la Duración del Registro

El Trace almacena los datos de forma temporal en la propia memoria del PLC antes de transferirlos a TIA Portal. Por lo tanto, debemos configurar su duración física:

• Frecuencia de registro: Selecciona el muestreo basado en el ciclo de PLC (OB1) para obtener la máxima precisión posible.
• Duración de registro: Cambia la duración del muestreo. En nuestro caso de estudio, configuraremos una duración equivalente a 10 segundos de tiempo real (ajustando la duración de registro a 10000 ms o el número equivalente de ciclos de ciclo del PLC).

4. Cargar la Configuración en el Dispositivo

Una vez configuradas las señales y el tiempo, debemos indicarle al hardware del PLC que asuma esta tarea de monitorización activa:

1. En la barra de herramientas del Trace, haz clic en el primer botón con flecha hacia abajo: "Transferir configuración de Trace al dispositivo".
2. El PLC recibirá la configuración y se mostrará un logotipo naranja con gafas activo, indicando que todo está dispuesto en línea para lanzar la simulación y registrar los estados de los sensores.

PARTE II: Caso de Estudio - El Dilema del Muting de 4 Sensores

El muting es una función de seguridad que permite el paso temporal de materiales (como palés o cajas en una cinta transportadora) a través de una barrera de seguridad sin disparar la parada de emergencia, permitiendo la continuidad del flujo productivo mientras bloquea el paso de personas.

Para entender nuestro Trace, primero debemos repasar el funcionamiento del bloque de muting estándar de Siemens MUT_P (Muting en Paralelo):

• Los 4 Sensores:
  • 2 para la entrada (S11 y S12).
  • 2 para la salida (S21 y S22).
• Lógica de Activación: El muting se habilita únicamente cuando los dos primeros sensores de entrada se activan consecutivamente dentro de un tiempo máximo establecido (tiempo de discrepancia).
• Lógica de Paso: Para permitir que el objeto pase la barrera física sin interrumpir la salida O_Q, al menos uno de los sensores de entrada y otro de los sensores de salida deben estar activos. De esta forma, el objeto siempre está cubierto por al menos un par de sensores activos.

Cazando un Mito Común de Programación

Muchos técnicos creen erróneamente que la secuencia física requiere de forma obligatoria que el sensor S11 se active antes que el S12. Esto es falso. El bloque MUT_P permite que se detecte cualquiera de los dos indistintamente primero (S11 o S12), o incluso que se activen de forma simultánea. El bloque cuenta con un temporizador de discrepancia para tolerar estas variaciones lógicas del movimiento físico. Lo mismo aplica para la salida (S21 y S22).

• Nota Técnica de Instalación: La distancia total entre los sensores mas próximo a la barrera debe ser estrictamente menor o igual que el largo del objeto que se desea transportar (la caja). Además, ten en cuenta que la disposición de los sensores en serie ocupa un espacio físico considerablemente mayor que los sensores en disposición paralela.

PARTE III: Análisis Lógico a través del Cronograma de Trace

Lanzamos la simulación del sistema transportador con nuestra caja en movimiento y grabamos el Trace. Comparemos los dos escenarios registrados en la simulación:

Escenario 1: Tránsito Exitoso (Sin Disparar la Seguridad)

En este primer cronograma, observamos cómo el objeto de prueba recorre la cinta transportadora correctamente:

• Análisis del Trace:
  1. Al inicio, vemos cómo la caja activa de forma sucesiva los dos primeros sensores (S11 y S12).
  2. Inmediatamente, la salida de estado O_MUTING pasa a nivel alto (1), lo que indica que el muting está concedido.
  3. A continuación, vemos cómo la señal de la barrera de seguridad I_FREE cae a nivel bajo (0) porque la caja la está obstruyendo físicamente. Sin embargo, como el muting está activo, la salida general de seguridad O_Q se mantiene perfectamente en nivel alto (1). No hay disparo de emergencia.
  4. Antes de que la caja abandone los sensores de entrada, los sensores de salida (S21 y S22) se activan. En la zona central intermedia, observamos que los 4 sensores se encuentran activos simultáneamente.
  5. Finalmente, la caja abandona de forma progresiva la zona de muting, los sensores se desactivan y el sistema vuelve a su estado normal de vigilancia sin registrar fallos (O_FAULT en 0).

Escenario 2: Fallo de Secuencia por Distanciamiento Físico

En esta segunda prueba, se simula el comportamiento tras alejar los dos primeros sensores de la barrera de seguridad.

• Análisis del Trace:
  1. La caja llega y activa los sensores de entrada, iniciando de forma normal la señal de O_MUTING.
  2. Sin embargo, debido a la distancia física excesiva entre el grupo de entrada y el grupo de salida, la caja abandona por completo los sensores de entrada antes de alcanzar los de salida.
  3. En el Trace observamos cómo las señales S11 y S12 caen a nivel bajo (0). Esto provoca la caída inmediata de la señal de O_MUTING (el sistema de seguridad asume que el objeto ya pasó o no es válido).
  4. Al caer el muting mientras la barrera I_FREE continúa obstruida (en nivel bajo), el bloque de seguridad detecta una intrusión no autorizada en la zona de peligro.
  5. Consecuencia Directa: La salida de seguridad O_Q se interrumpe inmediatamente (cae a 0), deteniendo la maquinaria, y se levanta de forma inmediata la señal de error de secuencia del bloque (O_FAULT pasa a 1).

Gracias al Trace, podemos ver con precisión quirúrgica el vacío de tiempo en el que ningún sensor estuvo detectando la caja, algo que con una simple tabla de observación online habría sido casi imposible de diagnosticar con seguridad.

PARTE IV: Buenas Prácticas: Guardar y Exportar tus Mediciones

Una vez que hemos solucionado el problema, es vital documentar los resultados del diagnóstico para el histórico de la planta o para entregarlo al cliente final de la puesta en marcha.

Guardado Permanente en el Proyecto

El registro que observas en el Trace de TIA Portal es volátil. Para guardarlo permanentemente dentro de tu archivo de proyecto de TIA Portal:

1. En la barra de herramientas del gráfico, localiza el que indica "Agregar a mediciones" (botón naranja con una carpeta señalada por una flecha.
2. Has clip al botón  "Agregar a mediciones".
3. De esta forma, el oscilograma quedará grabado como una instantánea histórica que cualquier otro programador del equipo podrá consultar en modo offline más adelante. Podrás verlo en el árbol de proyecto en "Mediciones" dentro de "Traces".

Exportación de Datos a Formato Externo (.CSV)

Si necesitas adjuntar la gráfica a un informe técnico de ingeniería o analizar numéricamente los tiempos en un software externo:

1. Con la pantalla del Trace abierta, pulsa en el botón "Exportar medición con los ajustes de vista actual" en la barra de herramientas del gráfico.
2. Selecciona el formato de exportación, siendo el estándar de texto .csv la mejor opción.
3. Abre el archivo resultante en Microsoft Excel para disponer de cada marca de tiempo exacta y el estado binario exacto de cada una de tus variables en formato numérico de alta resolución.

Conclusión y Debate

La herramienta Trace de TIA Portal no es solo para expertos en control avanzado; es una necesidad básica para cualquier profesional de la automatización que busque trabajar con rapidez, rigor y profesionalidad en entornos donde cada segundo de parada de línea cuesta miles de euros.

¿Y tú qué opinas? ¿Utilizas habitualmente el Trace en tus puestas en marcha o sigues confiando en las tablas de observación rápida para diagnosticar transitorios? ¿Cuál ha sido el fallo de secuencia más difícil que has logrado "cazar" gracias a un cronograma? Te leo en los comentarios.

¿Quieres ir un paso más allá?

Si deseas dominar TIA Portal y adquirir las destrezas de un verdadero especialista en puestas en marcha, te invito a dar tres pasos fundamentales hoy mismo:

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