La maquinaria móvil trabaja habitualmente en entornos exigentes, donde el cableado eléctrico y las cargas conectadas están expuestos a vibraciones, humedad, polvo, cambios de temperatura y esfuerzos mecánicos.
Como consecuencia, pueden producirse fallos eléctricos como circuitos abiertos y cortocircuitos en:
Válvulas solenoides
Relés
Bobinas de válvulas hidráulicas
Motores
Mazos de cables
Conectores
Los controladores móviles modernos pueden utilizar funciones de diagnóstico de las salidas para detectar determinadas anomalías eléctricas y ayudar al sistema de control a responder antes de que provoquen problemas adicionales.
En este artículo explicamos cómo se producen los circuitos abiertos y los cortocircuitos, cómo puede detectarlos un controlador y cómo puede integrarse esta información de diagnóstico con sistemas CAN y HMI.
Un circuito abierto se produce cuando se interrumpe la conexión eléctrica entre el controlador y la carga.
Por ejemplo:
Salida del controlador
↓
Cable
X ← Conexión interrumpida
↓
Válvula solenoide
Entre las posibles causas se incluyen:
Cables rotos
Conectores sueltos
Terminales dañados
Corrosión
Cargas desconectadas
Bobinas de solenoide averiadas
Cuando el circuito está abierto, la corriente no puede circular normalmente a través de la carga.
Si el hardware del controlador admite diagnóstico de corriente o de carga, puede detectar que la carga eléctrica esperada no está presente.
Un cortocircuito se produce cuando la corriente circula por una trayectoria eléctrica no prevista.
Dos situaciones habituales son:
La salida queda conectada eléctricamente a masa.
Salida del controlador
↓
Cable ─────→ Masa
↓
Carga
La salida o la línea de señal queda conectada a la tensión positiva de alimentación.
Alimentación +
│
└────→ Salida / Cable de señal
Dependiendo del circuito y del diseño del controlador, estas condiciones pueden provocar una tensión anormal o una corriente excesiva.
Sin una protección adecuada, los fallos eléctricos graves pueden dañar el cableado o los componentes electrónicos.
El método exacto de diagnóstico depende del hardware de salida del controlador.
Los controladores equipados con salidas capaces de realizar diagnósticos pueden supervisar parámetros como:
Corriente de salida
Tensión de salida
Estado de la carga
Estado del driver de salida
Condiciones de sobrecorriente
El controlador puede comparar el estado eléctrico medido con el estado esperado.
Por ejemplo:
Comando de salida = ON
↓
Corriente de carga esperada
↓
Corriente real ≈ 0
↓
Posible circuito abierto
En otra situación:
Comando de salida
↓
Corriente anormalmente alta
↓
Posible cortocircuito
Los umbrales y el comportamiento exacto del diagnóstico dependen del diseño del driver de salida y de la configuración del software.Ejemplo: Válvula Hidráulica Proporcional
Consideremos un controlador que acciona una válvula hidráulica proporcional.
Durante el funcionamiento normal:
Controlador móvil
↓
Salida PWM
↓
Válvula proporcional
↓
Movimiento hidráulico
Si el cable de la válvula se desconecta, el controlador puede seguir enviando una orden de salida, pero detectar que la corriente de carga esperada es muy baja o inexistente.
El sistema puede identificar entonces una posible condición de circuito abierto.
Si el cableado sufre un cortocircuito y se detecta una corriente excesiva, el controlador puede identificar una condición de sobrecorriente o cortocircuito.
Esto resulta especialmente útil porque, de otro modo, el operador podría limitarse a observar que una determinada función hidráulica ha dejado de funcionar.
Detectar el fallo es solo el primer paso.
El software de control puede determinar cómo debe responder la máquina.
Un proceso típico puede ser:
Fallo eléctrico
↓
El controlador detecta
una condición anormal
↓
Generación del estado de fallo
↓
Protección o desactivación
de la salida
↓
Envío del fallo por CAN
↓
Aviso en la HMI
Dependiendo de la aplicación, el controlador puede:
Desactivar la salida afectada
Evitar activaciones repetidas
Registrar un fallo de diagnóstico
Enviar el estado del fallo a través de CAN
Mostrar una advertencia en la HMI
Limitar la función afectada de la máquina
La respuesta adecuada dependerá del diseño de la máquina y de la gravedad del fallo.
La protección de las salidas y el diagnóstico de fallos están relacionados, pero no son exactamente lo mismo.
La protección de salida tiene como objetivo proteger la electrónica de salida frente a condiciones eléctricas anormales.
El diagnóstico de fallos proporciona información que permite al sistema de control identificar y comunicar el problema.
Por ejemplo, un driver de salida puede protegerse durante una condición de sobrecorriente, mientras que el software del controlador registra el fallo y envía la información correspondiente a la HMI.
La combinación de ambas funciones puede mejorar la fiabilidad del sistema y facilitar la localización de averías.
Los diagnósticos eléctricos resultan más útiles cuando la información del fallo puede compartirse con otros dispositivos.
Por ejemplo:
Válvula / Solenoide
↓
Fallo eléctrico
↓
Controlador móvil
↓
CAN
↓
HMI
En lugar de mostrar simplemente:
FALLO HIDRÁULICO
la HMI puede proporcionar información más específica, como:
Fallo de salida de la válvula de la pluma
o:
Salida del solenoide — Circuito abierto
Esto proporciona a los técnicos de mantenimiento un punto de partida más claro para localizar el problema.
Cuando el controlador informa de un circuito abierto o un cortocircuito, los técnicos no deberían asumir inmediatamente que el dispositivo conectado está averiado.
Una inspección práctica puede incluir:
Comprobar la información de diagnóstico del controlador.
Inspeccionar el mazo de cables.
Revisar los conectores y terminales.
Verificar la tensión de alimentación y la masa.
Medir la resistencia de la carga conectada cuando corresponda.
Inspeccionar la bobina de la válvula, el relé o el solenoide.
Reparar el fallo y verificar el funcionamiento normal.
El controlador identifica una condición eléctrica anormal, pero sigue siendo necesaria una inspección física para determinar la causa raíz.
Una máquina puede incorporar decenas de salidas eléctricas para controlar válvulas hidráulicas, relés, actuadores y otras cargas.
Sin funciones de diagnóstico, un problema de cableado puede manifestarse simplemente como una función de la máquina que deja de funcionar.
Los controladores con capacidad de diagnóstico pueden proporcionar información adicional sobre la posible ubicación del problema.
Esto puede ayudar a:
Acelerar la localización de averías
Mejorar la visibilidad de los fallos
Reducir la sustitución innecesaria de componentes
Proteger las salidas del controlador
Mejorar la eficiencia del mantenimiento
Reducir el tiempo de inactividad de la máquina
En equipos que trabajan en entornos exigentes, estas capacidades pueden constituir una parte importante del diseño general del sistema de control.
Los circuitos abiertos y los cortocircuitos son problemas eléctricos habituales en la maquinaria móvil, especialmente en el cableado, los conectores, las válvulas solenoides y otras cargas externas.
Los controladores móviles equipados con hardware de salida adecuado para diagnóstico pueden supervisar las condiciones eléctricas e identificar anomalías como la ausencia de corriente de carga o una corriente excesiva.
El controlador puede combinar esta información con la lógica de control, la comunicación CAN y el diagnóstico mediante HMI para crear un sistema de gestión de fallos más completo.
Para los ingenieros OEM, el diagnóstico de las salidas no debería considerarse únicamente una función de protección eléctrica, sino también una parte importante de la estrategia general de mantenimiento, diagnóstico y localización de averías de la máquina.
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