Cortina de luz de seguridad NPN/PNP, PLC, relé de seguridad — Qué son y cómo cablearlos (con ejemplos DAIDISIKE DQE)

Tanto si es ingeniero de planta como comprador, esta guía le ayudará a comprender rápidamente los tipos de salida y el cableado de las cortinas de luz de seguridad. Lo desglosaremos paso a paso y usaremos la serie DQE de DAIDISIKE como ejemplo de referencia.

¿Qué es una cortina de luz de seguridad?

Una cortina de luz de seguridad es el “ojo electrónico” de la protección de máquinas. Crea un campo de protección mediante haces infrarrojos enfrentados. Cuando se interrumpe cualquier haz, la cortina conmuta sus salidas de seguridad autocontroladas y dobles (OSSD1/OSSD2) para detener el movimiento peligroso dentro de la distancia de seguridad requerida. Entre las normas típicas involucradas se incluyen IEC 61496, ISO 13849 e ISO 13855. Se utiliza ampliamente en prensas, brazos robóticos, máquinas hidráulicas y líneas automatizadas.

Tipos de salida NPN vs PNP

NPN y PNP son dos formas habituales en que una cortina de luz presenta sus señales OSSD a un sistema de control. Afectan a cómo se cablea el dispositivo y a cómo se interpreta la lógica aguas abajo.

• Salida PNP (la más común): cuando la cortina se activa, suministra +24 V. Excelente inmunidad al ruido y fácil adaptación con la mayoría de los relés de seguridad o PLC de seguridad: ideal para nuevas instalaciones.
• Salida NPN (presente en sistemas heredados): al activarse, la señal se lleva a 0 V. Esto exige una disciplina de puesta a tierra y cableado más estricta y es más sensible al ruido, pero es adecuada cuando el equipo aguas abajo solo acepta lógica drenadora.

Cualquiera de los dos tipos puede alcanzar PL e o SIL 3 cuando se adapta correctamente a las entradas de seguridad aguas abajo. Las claves son la coherencia de doble canal y el autocontrol integrado.

PLC vs PLC de seguridad

Un PLC estándar es el “cerebro” del control de procesos, pero no está certificado para seguridad y no puede gestionar por sí solo las funciones de parada de emergencia.

Un PLC de seguridad (o un relé de seguridad) incluye monitorización cruzada, autopruebas y detección de fallos para cumplir la ISO 13849 o la IEC 61508. Piénselo como un guardián de seguridad dedicado que procesa de forma fiable las señales OSSD de la cortina para que la máquina se detenga cuando hay peligro.

Regla práctica: cadenas de parada sencillas → use un relé de seguridad; enclavamientos complejos → use un PLC de seguridad.

Qué hace un relé de seguridad

Un relé de seguridad es un módulo de lógica de seguridad listo para usar, empleado habitualmente con paradas de emergencia, puertas de protección y cortinas de luz. Proporciona entradas de doble canal y un lazo de realimentación EDM, y conmuta contactos guiados forzados o salidas de estado sólido certificadas para alcanzar la Categoría 4 / PL e.

Por ejemplo, la serie DA31 es un relé de seguridad clásico para cortinas de luz que convierte las señales OSSD en una orden de parada fiable para proteger al personal.

Guía de cableado de la DQE (NPN / PNP)

La serie DQE de DAIDISIKE ofrece variantes de seis hilos (salida única) y siete hilos (salida doble). Sus diagramas muestran claramente ejemplos NPN y PNP. Funciones típicas de los hilos (confirme siempre con el manual del producto y la placa de características):

• BN (marrón): alimentación +24 VCC (+)
• BU (azul): 0 V (–)
• BK (negro): OSSD1
• WH (blanco): OSSD2 (solo siete hilos)
• Otros colores (p. ej., gris): sincronismo (CP/CE), rearme o funciones específicas del fabricante

Apantallamiento: conecte la pantalla del cable a un único punto designado (0 V o PE según el manual) para evitar bucles de tierra.

• Nunca una OSSD1 y OSSD2. Deben llegar a dos entradas de seguridad independientes.
• Use pares trenzados apantallados para el sincronismo/OSSD y tienda la alimentación y la señal por canaletas separadas.

Tres esquemas de cableado comunes

1. Cortina PNP de doble canal → relé de seguridad (el más recomendado): para sistemas nuevos. Tras encender, cablee OSSD1/2 a las dos entradas de seguridad del relé y añada realimentación EDM. Verifique con una varilla de prueba. Ventajas: amplia compatibilidad y puesta en marcha sencilla.
2. Cortina PNP de doble canal → PLC de seguridad: para lógica compleja (varios enclavamientos de puerta, selección de modo, etc.). Lleve OSSD1/2 a canales de DI de seguridad, configure los impulsos de prueba/filtros según el manual y use DO de seguridad para accionar contactores o STO.
3. Cortina NPN → relé de seguridad o PLC de seguridad: para sistemas heredados. Requiere resistencias de pull-up adecuadas (o entradas que admitan lógica drenadora) y una puesta a tierra común estricta. La calidad de la alimentación es fundamental.

Cómo elegir: ¿NPN o PNP? ¿Relé o PLC de seguridad?

Paso 1 — Observe la entrada de seguridad aguas abajo. La mayoría de los relés de seguridad prefieren PNP y son los más sencillos de configurar. Elija NPN solo si el sistema espera explícitamente entradas drenadoras.

Paso 2 — Considere la complejidad del sistema. Una sola cadena de parada resulta rentable con un relé de seguridad. Si debe integrar múltiples funciones de seguridad, un PLC de seguridad escala mejor.

Consejo rápido de alimentación desde el campo

Si la máquina del cliente ya proporciona una alimentación de 24 VCC limpia, la cortina suele poder conectarse directamente, a menudo sin un convertidor aparte. Si la máquina solo dispone de CA 110–220 V y no tiene alimentación de CC, recomiende añadir un controlador de cortina de luz o un módulo de relé de seguridad DA31 con la conversión de potencia adecuada.

Puesta en marcha y aceptación en seis pasos

1. Verifique la documentación: manual, diagrama de cableado y evaluación de riesgos. Confirme la resolución, la altura protegida, el alcance y el tiempo de respuesta.
2. Alimentación y puesta a tierra: use una fuente dedicada de 24 VCC con un rizado < 5 %; puesta a tierra en un solo punto.
3. Conexión de doble canal: OSSD1/2 a entradas separadas; cables apantallados alejados de las líneas de potencia.
4. Realimentación EDM: devuelva los contactos NC auxiliares de los actuadores para formar un lazo monitorizado.
5. Prueba funcional: use la varilla de prueba, mida el tiempo total de parada T y verifique la distancia de seguridad de la ISO 13855 (S = K × T + C).
6. Simulación de fallos: abra un canal o el EDM y confirme que el sistema dispara y exige una corrección antes del rearme.

Errores comunes y resolución de problemas

• Unir los canales OSSD: se pierde la redundancia y es inseguro.
• Conectar a un PLC estándar: el PLC ve la señal pero no aporta integridad de seguridad certificada: no es conforme.
• Problemas de puesta a tierra: las masas flotantes provocan disparos espurios: use puesta a tierra en un solo punto según el manual.
• Omitir el EDM: los contactos soldados pasan desapercibidos, creando un fallo peligroso.
• Distancia de seguridad insuficiente: la máquina se detiene demasiado tarde: calcule y verifique conforme a la ISO 13855.
• Apantallamiento deficiente: un entorno con mucho ruido requiere pares trenzados apantallados y una conexión adecuada. La pantalla amarillo-verde de DAIDISIKE debe conectarse a tierra para suprimir las fuentes de interferencia cercanas.

Notas de aplicación de la DQE

• Seis hilos NPN (salida única): adecuada para sistemas heredados drenadores; más sensible a la calidad de la puesta a tierra.
• Siete hilos PNP (salida doble): opción principal: se conecta limpiamente al DA31 o a las entradas dobles de un PLC de seguridad. Primera elección recomendada.
• DQET con controlador integrado: siga las leyendas de los bornes (+24, 0V, S, CP, CE, K1/K2, T1/T). Mantenga claramente separados los bloques de CA y los contactos de seguridad: nunca mezcle el cableado de baja tensión con el de red.
• Con el DA31: lleve OSSD1/2 a IN1/IN2, cablee el EDM a través de los auxiliares NC y seleccione el modo de rearme según la evaluación de riesgos.

  

Lista de verificación de selección

• Resolución: 14 mm (dedo), 30 mm (mano), o mayor para cuerpo/área
• Altura protegida, alcance de funcionamiento, tiempo de respuesta
• Tipo de salida: PNP de doble canal preferida (elija NPN solo cuando sea necesario)
• Dispositivo lógico: relé de seguridad (sencillo) o PLC de seguridad (complejo)
• Entorno: grado IP (p. ej., IP67), antivibración, resistencia al aceite, CEM
• Cableado: pares trenzados apantallados, tendido segregado
• Normas: PLr objetivo, distancia de seguridad ISO 13855, IEC 61496
• Certificados: CE, informes de ensayo de tipo (consulte el sitio web de DAIDISIKE)

Preguntas frecuentes

P: ¿Por qué unir los canales OSSD sigue deteniendo la máquina?
R: Puede que se detenga, pero no es una parada segura. Se pierde la monitorización de doble canal y la detección de cortocircuitos cruzados, por lo que no cumplirá los requisitos de PL y crea un peligro oculto.

P: ¿Necesito hardware nuevo para cambiar de NPN a PNP?
R: Puede convertir la señal mediante un relé de interposición o un módulo de conversión específico para lograr NPN→PNP o PNP→NPN. Sin embargo, esto añade componentes y puntos de fallo adicionales y suele resultar problemático. La mejor práctica es decidir el tipo de salida en el momento de la selección y evitar convertir la señal después de la instalación.

P: ¿Cómo confirmo que el cableado es correcto?
R: Ejecute el proceso de seis pasos más la simulación de fallos: bloquee → parada; abra un canal → disparo/fallo; abra el EDM → rearme inhibido. Solo cuando todo se supera es aceptable.