Programación Muting TIA Portal

Guía Técnica: Programación de Muting en TIA Portal (S7-300/400 y S7-1200/1500)

Información técnica basada en el Manual de Programación y Manejo SIMATIC Safety de Siemens AG.

En nuestra publicación sobre la física y normativa del Muting con SICK, establecimos cómo deben posicionarse los sensores y qué distancias exige la norma IEC 62046. Sin embargo, el hardware es solo la mitad de la ecuación. La inteligencia del sistema reside en el PLC de seguridad.

En este manual, daremos el salto al software. Analizaremos cómo implementar la lógica de Muting en TIA Portal (SIMATIC Safety), abordando tanto la instrucción clásica para la familia S7-300/400 como el bloque moderno para la familia S7-1200/1500, y desglosaremos la gestión avanzada de bloqueos y la vital función de "Retirada" (Override).

1. Bloques MUTING vs. MUT_P

Siemens proporciona bloques de sistema certificados (System Blocks) que ya integran la lógica normativa, ahorrándonos el diseño de complejas máquinas de estado y garantizando la certificación.

El bloque MUTING: (Solo para S7-300 / S7-400)

Este es el bloque histórico que ha sostenido a la industria durante años. Gestiona el muting paralelo con dos o cuatro sensores. Su comportamiento es robusto, pero su ejecución es siempre continua independientemente de si la zona está habilitada o no, al carecer de un pin de habilitación global.

Entradas	Tipo	Descripción
MS_11	BOOL	Muting  sensor 1 del par de sensores 1
MS_12	BOOL	Muting  sensor 2 del par de sensores 1
MS_21	BOOL	Muting  sensor 1 del par de sensores 2
MS_22	BOOL	Muting  sensor 2 del par de sensores 2
STOP	BOOL	1 = Sistema de transporte detenido
FREE	BOOL	1 = Cortina de luz sin interrupciones
QBAD_MUT	BOOL	Señal QBAD o QBAD_O_xx del canal F-I/O de la lámpara de Mutin (F-I/O DB)
DISCTIME1	TIME	Tiempo de discrepancia del par de sensores 1 (0 a 3 s)
DISCTIME2	TIME	Tiempo de discrepancia del par de sensores 2 (0 a 3 s)
TIME_MAX	TIME	Tiempo máximo de Muting (0 a 10 min)
ACK	BOOL	Confirmación de inhibición de reinicio

Salidas	Tipo	Descripción
Q	BOOL	1 = Activado, no desactivado
MUTING	BOOL	Indicador de Muting activo
ACK_REQ	BOOL	Se requiere confirmación
FAULT	BOOL	Error de grupo
DIAG	BYTE	Información del servicio

El bloque MUT_P (Muting Paralelo) (Para S7-300 / S7-400 y S7-1200 / S7-1500)

La evolución natural. El bloque MUT_P sustituye al antiguo con compatibilidad de funciones, pero añade una capa de control vital: el pin ENABLE.

• La ventaja de ENABLE: Permite a la lógica de la máquina habilitar o deshabilitar la capacidad de realizar un muting. Si ENABLE = 0, la vigilancia de discrepancia se desconecta y cualquier activación de sensores será ignorada de forma segura.

Entradas	Tipo	Descripción
MS_11	BOOL	Muting  sensor 1 del par de sensores 1
MS_12	BOOL	Muting  sensor 2 del par de sensores 1
MS_21	BOOL	Muting  sensor 1 del par de sensores 2
MS_22	BOOL	Muting  sensor 2 del par de sensores 2
STOP	BOOL	1 = Sistema de transporte detenido
FREE	BOOL	1 = Cortina de luz sin interrupciones
ENABLE	BOOL	1 = Habilita Muting
QBAD_MUT	BOOL	Señal QBAD o QBAD_O_xx del canal F-I/O de la lámpara de Mutin (F-I/O DB)
ACK_REQ	BOOL	Confirmación de inhibición de reinicio
DISCTIME1	TIME	Tiempo de discrepancia del par de sensores 1 (0 a 3 s)
DISCTIME2	TIME	Tiempo de discrepancia del par de sensores 2 (0 a 3 s)
TIME_MAX	TIME	Tiempo máximo de Muting (0 a 10 min)

Salidas	Tipo	Descripción
Q	BOOL	1 = Activado, no desactivado
MUTING	BOOL	Indicador de Muting activo
ACK_REQ	BOOL	Se requiere confirmación
FAULT	BOOL	Error de grupo
DIAG	BYTE	Información del servicio

Nota: también se encuentra disponible para S7-300 / S7-400, tal como puedes ver en la ilustración del FB. Aunque pueden presentar diferencias de nombres y distribución de las patillas su funcionamiento es el mismo.

2. Configurando las Topologías en TIA Portal

El bloque de Siemens (tanto MUTING como MUT_P) está preparado por defecto para gestionar hasta 4 sensores (MS_11, MS_12, MS_21, MS_22) y la cortina fotoeléctrica (FREE). ¿Cómo adaptamos esto a las topologías que vimos en el artículo anterior?

El Muting es una función de seguridad crítica. El uso de bloques de función certificados como el MUT_P de Siemens garantiza que se cumplan los tiempos y secuencias exigidos por la norma IEC 62046. Intentar engañar al bloque mediante cableado externo o internamente implementando lógica en sus patillas, invalida la seguridad de la máquina.

A. Muting Cruzado o de Salida (2 Sensores)

Como verás a continuación, este modo de funcionamiento solo podrá ser aplicado con sensores de largo alcance, supeditando el montaje de sensores fotoeléctricos.

Análisis dos sensores en "X":

• Conexión: Interconectamos las señales físicas a las entradas del primer par de sensores: MS_11 y MS_12.
• Instalación: Los sensores colocados en "X" y dentro del a zona de peligro, los haces de luz se cruzan en el interior.
• Lógica de funcionamiento: El sistema ignora lógicamente el paso del segundo par de sensores, ya que el objeto es capaz de cruzar la barrera antes de que los sensores dejen de detectar la presencia.
• Conclusión: funcionamiento correcto.

Análisis dos sensores en serie a la salida:

• Conexión: Interconectamos las señales físicas a las entradas del primer par de sensores: MS_11 y MS_12.
• Instalación: Los sensores colocados en serie y dentro del a zona de peligro, los haces de luz no se cruzan, se encuentran en serie el uno del otro.
• Lógica de funcionamiento: El sistema detecta que la barrera ha sido interrumpida antes de que la secuencia de sensores sea válida o completa. El bloque MUT_P interpreta esto como una intrusión humana y bloquea la salida de seguridad.
• Conclusión: funcionamiento incorrecto. Esta disposición de sensores no es compatible con el funcionamiento interno del bloque MUT_ P.

Análisis de caso especial con dos sensores:

• Conexión: Interconectamos una de las señales físicas a ambas entradas del primer par de sensores: MS_11 y MS_12; y la otra señal física a ambas entradas del segundo para de sensores: MS_21 y MS_22.
• Instalación: Los sensores colocados en serie, uno de ellos dentro del a zona de peligro y el otro fuera de la zona de peligro.
• Lógica de funcionamiento: El sistema detecta el primer sensor (MS_11 y MS_12), habilita Muting y el objeto pasa por la barrera. El segundo sensor es detectado manteniendo el muting hasta el caso completo de la caja. ¿Pero esto cumple con la norma?

Ejemplo que no cumple la normativa

• Conclusión:  La práctica de conectar un sensor a MS_11/MS_12 y otro a MS_21/MS_22 en paralelo es una manipulación del sistema de seguridad que debe evitarse por tres razones normativas:

A. Pérdida de la redundancia (ISO 13849-1): Los bloques de seguridad utilizan canales dobles (11/12 y 21/22) para detectar cortocircuitos o fallos en el cableado. Al puentear estas señales, se anula la capacidad del PLC de seguridad para detectar un fallo en un sensor. Si ese sensor se queda en ON, la barrera quedará anulada permanentemente, creando una situación de peligro permanente.

B. Franqueabilidad (El "Factor Humano"): Como puedes ver, un sensor dentro y otro fuera en serie es extremadamente fácil de engañar:

1. 1. 1. Una persona puede pisar o tapar el sensor exterior.
      2. Al estar puenteado a dos entradas, el PLC "cree" que dos sensores distintos se han activado.
      3. El muting se activa y la persona puede entrar libremente.
      4. La norma IEC 62046 prohíbe explícitamente configuraciones donde una sola persona pueda activar el muting de forma deliberada.

C. La configuración de la imagen anterior ("Posible pero no cumple"): Muestra una pieza activando sensores serie. Aunque el material pase, la distancia entre los sensores y el orden de activación permiten que una persona camine justo detrás o delante del palet sin ser detectada. Un sistema que permite que una persona pase junto a la carga no es un sistema de muting legal.

Resumen de infracciones del cableado o programación en paralelo:

• Violación de la Categoría de Seguridad: Se reduce el PL (Performance Level) alcanzado.
• Incumplimiento de la IEC 62046: No se garantiza la distinción entre persona y material.
• Manipulación del diseño original: El fabricante del bloque (Siemens) no garantiza el funcionamiento si las señales de entrada no son independientes.

"Se me ocurren más formas de alterar la programación estándar del bloque MUT_P para utilizar dos sensores. No las pondré lo dejo para vuestra imaginación. Como recomendación No aceptar configuraciones que no respeten la independencia física de los 4 sensores. Si no hay espacio, la única solución legal es el uso de brazos de muting certificados por el fabricante de la barrera, tal como vimos en la publicación Muting de SICK"

B. Muting Bidireccional o Secuencial (4 Sensores)

Utilizamos todas las entradas.

• El sistema evalúa el primer par (MS_11 y MS_12) con su temporizador de simultaneidad DISCTIM1 (que por norma debe estar entre 0 y 3 segundos).
• A continuación, evalúa el segundo par (MS_21 y MS_22) mediante el DISCTIM2.
• El Muting finaliza correctamente cuando el último par de sensores vuelve a un estado lógico "0".

3. Rearme, ACK_NEC y Retirada

El verdadero reto del programador no es hacer que el palet pase cuando todo va bien, sino gestionar el sistema cuando las cosas van mal (por ejemplo, cuando un palet se atasca interrumpiendo la cortina de luz y excediendo el tiempo TIME_MAX).

El concepto de ACK_NEC (Reintegración de Hardware)

Antes de que el bloque de Muting pueda funcionar, el hardware debe estar sano. Si la periferia F detecta un fallo (un cruce de canales en los sensores, por ejemplo), el módulo se "pasiva" enviando valores sustitutivos (0).

El parámetro ACK_NEC del bloque de datos de la periferia (F-I/O DB) define cómo la máquina se recupera del defecto:

• ACK_NEC = 0 (Automático): Peligroso en zonas de acceso. Solo permitido si se excluye un rearranque automático del proceso por otros medios.
• ACK_NEC = 1 (Manual): La regla de oro. Obliga a que un operario realice un acuse explícito de la periferia física (ACK_REI) antes de que el PLC vuelva a leer los sensores reales.

La Función de "Retirada"

¿Qué ocurre si el sistema entra en fallo (luz roja) pero el palet está bloqueando la barrera fotoeléctrica? No podemos simplemente resetear. Siemens integra la función de Retirada, que permite despejar la zona de forma manual y controlada.

Para activarla a través del pin ACK del bloque MUT_P, el operador debe realizar una secuencia muy particular:

1. Condición: Debe haber al menos un sensor de muting activo y la barrera interrumpida.
2. Acción del Operador: Debe generar dos flancos ascendentes en el pulsador ACK en un lapso de 4 segundos, y mantener el pulsador accionado en el segundo flanco.
3. Resultado: Mientras mantenga el botón pulsado, la salida de seguridad Q cambia temporalmente a 1, permitiendo el movimiento manual del transportador hasta que la zona quede despejada y el sistema vuelva a su estado nominal.

4. Buenas Prácticas del Programador Safety

• Lámpara de Muting (QBAD_MUT): No asumas que la lámpara de señalización funciona. El bloque MUT_P permite cablear la retroalimentación de la lámpara al pin QBAD_MUT. Si la bombilla se funde, el sistema cancela la posibilidad de Muting.
• Cinta detenida (STOP): Si tu cinta se detiene por necesidades del proceso, envía un "1" al pin STOP. Esto pausa los temporizadores de discrepancia y el TIME_MAX, evitando que el sistema caiga en fallo simplemente porque la línea se detuvo para un descanso o por algún defecto en una máquina contigua. 

Conclusión y Siguientes Pasos

Dominar la programación de Muting requiere un entendimiento profundo tanto del hardware de campo como de la arquitectura del PLC. Un buen programa de seguridad no solo previene accidentes, sino que minimiza los tiempos de inactividad al proporcionar herramientas claras de diagnóstico y recuperación a los operarios.

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¿Y tú? ¿Has tenido que utilizar la función de "Retirada" con la secuencia de doble clic en tus instalaciones? ¿Prefieres usar MUTING o ya has migrado todo a MUT_P? ¡Comparte tus experiencias y dudas en los comentarios!