Entradas y salidas digitales en automatización (pulsadores, PNP/NPN, relés, contactores y ejemplos prácticos)


1. Idea central: ¿qué es una entrada y qué es una salida digital?

  • Una entrada digital (DI) en PLC:
    Detecta si algo está activado o desactivado (1 o 0).
    Ejemplos: pulsador, sensor, final de carrera.

  • Una salida digital (DO) en PLC:
    Ordena que algo se encienda o apague (1 o 0).
    Ejemplos: encender luz de torre, disparar un contactor, activar una electroválvula.

En resumen:

  • Entradas: “¿Qué está pasando afuera?”

  • Salidas: “¿Qué voy a mandar a hacer afuera?”

2. Entradas digitales: pulsadores y sensores

2.1. Pulsadores

Pulsadores típicos:

  • NA (normalmente abierto):
    Sin presionar → circuito abierto → entrada en 0.
    Presionado → se cierra → entrada en 1.

  • NC (normalmente cerrado):
    Sin presionar → circuito cerrado → entrada en 1.
    Presionado → se abre → entrada en 0.
    Muy usados en seguridad (paros de emergencia).

Con PLC a 24 Vcc típico:

  • Tienes +24 V y 0 V de la fuente.

  • El módulo de entrada tiene:

    • Bornes de señal (I0.0, I0.1, etc.).

    • Un borne común (COM) que suele ir al 0 V o al +24 V, según sea el tipo (PNP/NPN).

Esquema sencillo NA (PNP):

  • +24 V → pulsador NA → entrada del PLC

  • COM de entradas → 0 V

Cuando presionas el pulsador, la entrada “ve” +24 V y se interpreta como 1 lógico.

2.2. Sensores PNP y NPN: lo que realmente importa en campo

La parte que genera lío es PNP/NPN, pero es más simple de lo que parece si piensas así:

PNP (sourcing)

  • Cuando el sensor detecta, entrega +24 V en su salida.

  • El retorno de la carga va a 0 V.

Cableado típico:

  • Marrón → +24 V

  • Azul → 0 V

  • Negro (salida) → entrada digital del PLC

  • COM de entradas → 0 V

Esto es lo más usado hoy en día:
PLC “ve” +24 V cuando el sensor se activa.

NPN (sinking)

  • Cuando el sensor detecta, conecta a 0 V su salida.

  • La entrada del PLC se mantiene a +24 V por una resistencia o configuración interna.

Cableado típico:

  • Marrón → +24 V

  • Azul → 0 V

  • Negro (salida) → entrada del PLC

  • COM de entradas → +24 V

Aquí el PLC detecta que la entrada “baja” a 0 V cuando el sensor se activa.

Punto clave de mantenimiento:

  • No mezclar alegremente sensores PNP con módulos pensados para NPN (y viceversa).

  • Siempre verificar en plano:

    • ¿Entradas son “sourcing” o “sinking”?

    • ¿Sensores marcados como PNP o NPN?

Regla práctica en muchos proyectos modernos:
estandarizar a PNP, 24 Vcc, común en 0 V.

3. Salidas digitales: señal vs carga de campo

Las salidas digitales del PLC no están pensadas para alimentar cargas grandes.
Están pensadas para:

  • Dar una señal de 24 Vcc (transistor).

  • O cerrar un pequeño contacto (relé) que a su vez alimenta la carga real.

3.1. Tipos de salidas

  1. Salida a transistor (24 Vcc)

    • Conmuta rápidamente.

    • Corrientes pequeñas (ej. 0.5 A o menos por canal).

    • Ideal para bobinas pequeñas de relés, entradas de variadores, luces LED, etc.

  2. Salida a relé

    • Te da un contacto “seco” que puedes usar con CC o CA (dentro de sus límites).

    • Más lenta, pero aísla mejor.

    • Ideal para mandar bobinas de contactores pequeños o señales a 110/220 Vca.

Regla importante:

  • No conectar motores ni cargas grandes directamente a la salida del PLC.
    Siempre va: PLC → relé/contactor → motor/carga.

4. Relés y contactores: los “esclavos de potencia”

  • Relé:
    Pequeño, para cargas moderadas. Bobina 24 Vcc o 110/220 Vca.
    Contactos NO/NC para señal, pilotos, pequeños actuadores.

  • Contactor:
    Más robusto, diseñado para motores y cargas de potencia.
    Bobina a 24 Vcc, 110 Vca o 220 Vca según modelo.
    Contactos de potencia (L1–T1, L2–T2, L3–T3).

En un sistema típico:

  • El PLC nunca alimenta al motor directamente.

  • El PLC energiza una bobina de relé o contactor.

  • Ese contacto maneja la potencia.

Es como si el PLC dijera:
“Yo no tengo fuerza, pero le digo a este contactor que haga el trabajo pesado”.

5. Ejemplo 1: torre de señalización (pilotos de tres colores)

Supongamos una torre con 3 luces a 24 Vcc:

  • Rojo = falla

  • Ámbar = atención / modo manual

  • Verde = marcha

5.1. Entradas y salidas involucradas

  • Entradas:

    • E1: paro de emergencia (NC)

    • E2: marcha (NA)

    • E3: sensor de falla (ej. sobrecarga, alarma variador)

  • Salidas:

    • Q1: luz verde

    • Q2: luz ámbar

    • Q3: luz roja

5.2. Cableado típico

  • Todas las luces tienen un terminal común:

    • +24 V común y cada color se enciende cuando recibe 0 V
      o

    • 0 V común y cada color se enciende cuando recibe +24 V

Tomemos el caso más común (PLC con salidas PNP, “da +24 V”):

  • 0 V común → retornos de las tres lámparas

  • Q1 (salida PLC) → terminal de lámpara verde

  • Q2 → lámpara ámbar

  • Q3 → lámpara roja

La fuente de 24 Vcc alimenta tanto PLC como torre.

5.3. Lógica en PLC

  • Si motor en marcha y sin falla → Q1 = 1 (verde)

  • Si modo manual / ajuste → Q2 = 1 (ámbar)

  • Si falla de motor / variador → Q3 = 1 (rojo), Q1 = 0

6. Ejemplo 2: salida digital que manda un contactor

Supongamos:

  • Motor trifásico, 5 HP.

  • Quiero que el PLC lo arranque y detenga.

6.1. Elementos

  • PLC con salida digital (transistor o relé).

  • Relé intermedio (opcional pero muy recomendado).

  • Contactor de motor con bobina a 24 Vcc o 110/220 Vca.

  • Protecciones (térmico, breaker).

6.2. Esquema conceptual

Opción típica con relé intermedio:

  • Q0.0 (salida PLC) → bobina de relé intermedio 24 Vcc.

  • Contactos del relé intermedio → alimentan la bobina del contactor.

  • Contactor → alimenta al motor a través del térmico.

¿Por qué el relé intermedio?

  • Protege la salida del PLC de picos de la bobina del contactor.

  • Facilita mantenimiento (reemplazar relé es más barato y fácil).

  • Permite trabajar con diferentes tensiones en bobina del contactor.

6.3. Seguridades típicas

En serie con bobina de contactor:

  • Contacto NC de paro de emergencia.

  • Contactos NC de protecciones de motor (relé térmico, sobrecarga).

  • Contactos auxiliares de enclavamiento (si hay varias direcciones).

7. Ejemplo 3: motor con variador de frecuencia (VFD)

Aquí la salida digital del PLC ya no enciende directamente un motor, sino que:

  • Le envía una señal de “RUN” al variador.

  • Opcionalmente, el PLC manda una referencia analógica de velocidad (0–10 V, 4–20 mA).

7.1. Entradas/salidas involucradas

  • Entradas al PLC:

    • E1: fallo variador (contacto de alarma que se cierra o abre).

    • E2: sensor de nivel, presión, etc.

  • Salidas del PLC:

    • Q1: comando RUN/STOP al variador (digital).

    • AO1: referencia de velocidad (analógica).

  • Entradas del variador:

    • DI1: orden RUN (ej. 24 Vcc = marcha).

    • AI1: señal analógica de velocidad.

    • Relé de fallo del variador: contacta de vuelta al PLC (E1).

7.2. Cableado típico del RUN

  • +24 V (de la fuente interna del variador o externa) → común de salidas digitales del PLC.

  • Q1 (salida PLC) → borne DI1 del variador.

  • COM DI del variador → 0 V (común).

Cuando Q1 = 1, DI1 recibe +24 V → el variador entiende “RUN”.

O bien:

  • La salida del PLC cierra un contacto entre “+24 V interno del variador” y DI1, según filosofía de conexión.

7.3. Separación señal/potencia

  • Cable de potencia del variador al motor: trifásico, bien separado, blindaje si aplica.

  • Cables de señal (DI, AI) del variador al PLC: cable apantallado, lejos de cables de motor.

  • Tierra del motor al PE del tablero.

8. Checklist de campo para entradas y salidas digitales

8.1. Entradas

  • Verificar tipo de sensor: PNP o NPN.

  • Confirmar tensión de trabajo: 24 Vcc usualmente.

  • Revisar polaridad (marrón/azul/negro).

  • Verificar COM del módulo de entrada está correctamente conectado (0 V o +24 V según caso).

  • Usar el LED de estado de la entrada del PLC para saber si le llega señal.

8.2. Salidas

  • Identificar si la salida es a transistor o relé.

  • Ver corriente máxima por canal y por grupo.

  • No alimentar cargas mayores a lo especificado.

  • Usar relés intermedios para aislar PLC de cargas inductivas (contactores, electroválvulas).

  • Colocar supresores de picos (diodo en bobina CC, RC o varistor en bobina CA).

8.3. Cargas de campo

  • Nunca conectar un motor o carga grande directo a una salida del PLC.

  • Verificar que contactor o relé estén bien dimensionados para la corriente del motor o carga.

  • Comprobar que la bobina del contactor coincide en tensión con lo que le vas a mandar (24 Vcc, 110 Vca, etc.).

9. Cierre y siguiente paso

La clave está en separar mentalmente:

  • Señales (entradas/salidas digitales del PLC)

  • Cargas de campo (luces, electroválvulas, contactores, motor, variador)

El PLC solo “piensa” y da órdenes pequeñas.
Quien hace la fuerza son los contactores, variadores y actuadores.

Siguiente paso recomendado:
podemos armar juntos un miniproyecto completo con lista de I/O real, por ejemplo: una bomba con variador, tanque con sensor de nivel, torre de señal y paro de emergencia. Te lo detallo con: entradas, salidas, PNP/NPN, cableado de relés/contactor y cómo quedaría el esquema lógico para que lo uses como plantilla en tus proyectos.

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