Cable USB a serie para programación de PLC: lo que los ingenieros deben saber.

Los modelos más recientes de portátiles no incluyen puerto COM. Para un ingeniero que debe programar un PLC antiguo en una planta de producción, esta carencia es algo habitual, y la única solución viable es un cable USB a serie.

Esta guía le ayudará a saber qué cables USB a serie son compatibles con qué PLC, las razones por las que los controladores son más propensos a fallar que el hardware y cómo probarlos antes de comprarlos, ya que esto garantizará que el trabajo se complete en la primera visita.

¿Por qué los PLC antiguos todavía necesitan un cable USB a serie?

En la mayoría de las plantas de fabricación construidas antes de 2015, encontrará controladores Siemens S7-200 que siguen controlando las líneas de producción. Las máquinas de envasado se controlan mediante unidades Mitsubishi FX2N. Los sistemas de transporte controlados por PLC Omron C200H permanecen en funcionamiento debido a su fiabilidad durante quince años, por lo que nadie desea reemplazarlos.

El ciclo de reemplazo de PLC en entornos industriales es deliberadamente lento. El controlador no se cambia simplemente porque haya un modelo más nuevo disponible. Se reemplaza en caso de falla, imposibilidad de obtener repuestos o si ya se está rediseñando toda la línea por otros motivos.

Estos PLC antiguos cuentan con puertos de programación RS232 o RS485. La única forma de conectar un portátil moderno a esta infraestructura es mediante un cable USB a serie, que transforma un puerto USB en un puerto COM virtual compatible con el software de programación. El primer paso para lograr una conexión correcta es determinar con precisión la interfaz que utiliza cada PLC.

Cómo elegir el cable USB a serie adecuado para su PLC

Aquí es donde se producen la mayoría de los errores de compra. El estándar eléctrico y la forma física del conector son cuestiones distintas y no necesariamente coinciden con lo que indica la etiqueta del panel.

Serie Siemens S7

El S7-200 es la causa más común de errores en la selección de cables. El puerto de programación es un conector DB9 hembra, con la misma forma que un puerto RS232 convencional en ordenadores antiguos. Los ingenieros acostumbrados a usar dispositivos RS232 creen que necesitan un cable USB a RS232. Sin embargo, el puerto de programación del S7-200 es RS485. Un cable USB a RS232 no dañará el PLC, pero tampoco permitirá la comunicación.

Para programar los modelos S7-200 y S7-200 SMART, necesitará un cable USB a RS485. El software correspondiente es STEP 7 Micro/WIN para el modelo S7-200 original y STEP 7 Micro/WIN SMART para la serie SMART.

Los modelos S7-300 y S7-400 utilizan puertos MPI o PROFIBUS que operan en la capa física RS485, pero con el protocolo MPI específico de Siemens. Esto no se soluciona con un cable USB a RS485 genérico, ya que estos modelos requieren un adaptador USB-MPI específico. La comunicación en los modelos S7-1200 y S7-1500 se realiza mediante Ethernet y no requiere ningún cable serie.

Mitsubishi FX y Q Series

Los modelos antiguos Mitsubishi FX son los que suelen generar más descuidos al elegir un cable USB a serie para la programación de PLC. Las series FX1S, FX1N y FX2N utilizan RS422 mediante un conector Mini DIN de 8 pines. RS422 es eléctricamente incompatible con RS232 y RS485. Estos modelos no pueden comunicarse mediante cables USB a RS232 ni USB a RS485, independientemente de la configuración utilizada.

Los modelos FX1S, FX1N y FX2N requieren el cable original Mitsubishi SC-09 o un cable USB a RS422 de reemplazo directo con la configuración de pines Mini DIN de 8 pines adecuada. El software compatible es GX Developer.

Los modelos FX3U, FX3G y FX3S incorporaron USB Mini-B para permitir la conexión directa con el portátil y ya no necesitan cable serie. Los modelos más antiguos de la serie Q funcionan con RS232 a través del puerto DB9 macho, utilizando un cable USB a RS232 estándar y GX Works2.

Series Omron CP, CJ y Legacy

Los controladores actuales de las series CP y CJ de Omron (CP1E, CP1H, CP1L, CJ2M y CJ2H) utilizan la conexión USB-B estándar. Estos modelos no requieren un cable USB a serie.

El cable USB a serie también resulta útil al trabajar con dispositivos más antiguos de la serie Omron. Las series C200H y C200HE utilizan RS232 con un conector DB9 macho y requieren un cable USB a RS232. El CQM1 tiene un puerto RS232 DIN de 5 pines y requiere un cable USB a RS232 con el adaptador adecuado. Una vez configurado correctamente el puerto COM, CX-Programmer es compatible con ambas generaciones.

Otras plataformas comunes

Los controladores de la serie Delta DVP (DVP-SS2, DVP-SE y DVP-SV2) funcionan mediante una conexión RS232 DB9 macho. Tanto WPLSoft como ISPSoft son compatibles con un cable USB a RS232 estándar, siempre que el puerto COM esté configurado correctamente.

Los modelos actuales Modicon M221 y M241 de Schneider Electric utilizan USB Mini-B. Las series anteriores TSX Micro y Nano utilizan RS232, por lo que necesitará un cable USB a RS232 y el adaptador de programación adecuado.

Instalación de controladores: Donde comienzan la mayoría de los problemas con los cables USB a serie.

Cuando se utiliza el tipo de cable adecuado, la compatibilidad de los controladores es donde suelen producirse los fallos en la práctica. En la mayoría de los casos, la causa son tres: un chip incorrecto dentro del cable, un número de puerto COM incorrecto que el software no reconoce o una velocidad de transmisión incorrecta.

FTDI, CH340 y CP2102: Por qué el chip es importante

Cada cable USB a serie se fabrica utilizando uno de tres chips convertidores. El comportamiento del controlador y su rendimiento con el software de programación industrial dependen del chip.

Windows 8 y versiones posteriores, la mayoría de las distribuciones de Linux y macOS incluyen soporte para los controladores FTDI FT232RL y FT232H preinstalados, sin necesidad de instalación manual. Los dispositivos FTDI suelen ser incompatibles con STEP 7 Micro/WIN, GX Works2 y CX-Programmer. Al trabajar en campo, cuando la línea de producción está inactiva, FTDI presenta el menor riesgo.

Los chips CH340 y CH341 son comunes en cables USB a serie de bajo costo y, en la mayoría de los casos, requieren la instalación manual de controladores en Windows 10 y 11. Se ha informado que algunos cables basados ​​en CH340 causan problemas intermitentes de reconocimiento del puerto COM con STEP 7 Micro/WIN y versiones anteriores de GX Developer. Son adecuados para usar en la oficina, pero resultan riesgosos cuando el tiempo en exteriores es limitado.

Los controladores CP2102 y CP2104 de Silicon Labs se sitúan en un punto intermedio. Windows 10 y 11 suelen instalar automáticamente los controladores CP210x. Son relativamente fiables para la programación de PLC, pero su disponibilidad es menor que la de FTDI y sus versiones de software son más antiguas.

Configuración del puerto COM en el software de programación

Una vez instalado el controlador, acceda al Administrador de dispositivos y anote el número de puerto que utiliza el dispositivo antes de abrir cualquier software de programación. Lo encontrará en: Administrador de dispositivos > Puertos (COM y LPT) > Puerto serie USB (COMx).

En este paso de Micro/WIN: Comunicaciones -> Configurar interfaz PG/PC -> Cable PC/PPI (PPI) -> Propiedades -> seleccione el número de puerto COM que coincida -> configure la velocidad de transmisión a 9600.

En GX Works2: Proyecto -> Destino de conexión -> Configuración de acoplamiento directo -> Serie -> seleccione el puerto COM correspondiente -> velocidad de transmisión 9600.

En CX-Programmer: PLC Work Online Serial, ingrese el puerto COM, seleccione Toolbus o Host Link, según el modelo de Omron.

Si el software no puede localizar el PLC con la selección de puerto correcta, intente verificar primero la velocidad de transmisión. El puerto de programación tanto del S7-200 como del Mitsubishi FX tiene una velocidad de transmisión predeterminada de 9600 baudios. La discrepancia en las velocidades de transmisión es la segunda causa principal de fallas de conexión, siendo la otra el tipo de cable incorrecto.

Conflictos de números de puerto COM

Tanto Windows 10 como Windows 11 asignan números de puerto COM según el historial de puertos USB. Un mismo cable USB a serie puede aparecer como COM3 en un equipo, pero como COM11 en otro. Las versiones anteriores de STEP 7 y GX Developer solo reconocen los puertos COM1-4. Estos programas no detectan un cable asignado a COM7 o superior, incluso con un controlador instalado.

Los pasos son los siguientes: Administrador de dispositivos -> clic derecho en Puerto serie USB -> Propiedades -> Configuración del puerto -> Avanzado -> seleccione el número de puerto COM entre COM1 y COM4 -> Aceptar.

Si el número de destino aparece atenuado, significa que la asignación la tiene otro dispositivo. Seleccione Ver -> Ocultar dispositivos ocultos, elimine las entradas de puerto COM inactivas y vuelva a asignarlas.

Diagnóstico en tres pasos para errores de "Puerto COM no encontrado":

El cable aparece en Dispositivos desconocidos → controlador no instalado correctamente

Número COM superior a COM4 → reasignar en Configuración avanzada

El PLC no responde después de configurar el puerto correcto → verifique la velocidad de transmisión, comience en 9600

Qué buscar al comprar

Grado industrial frente a grado de consumo

Los cables USB a serie que se venden en tiendas de electrónica general se pueden usar en un escritorio. El ruido eléctrico generado por los variadores de frecuencia y las fuentes de alimentación conmutadas en una fábrica crea condiciones que no están previstas por los cables de consumo.

El aislamiento óptico es el requisito principal. El cable USB a serie con aislamiento óptico interrumpe la conexión eléctrica del portátil con el PLC. Los datos atraviesan la barrera de aislamiento, pero las corrientes de fallo no. Sin aislamiento, un fallo a tierra en el PLC puede dañar el puerto USB del portátil; este fallo se ha observado experimentalmente durante el trabajo de servicio técnico, no es una hipótesis.

El aislamiento óptico puede utilizarse opcionalmente en un laboratorio u oficina. Es la opción correcta en cualquier aplicación industrial o en entornos con variadores de frecuencia (VFD).

Longitud del cable y calidad de fabricación

En el caso de un uso típico de cable USB a serie (conectar un portátil a un puerto de programación PLC en la puerta de un panel), de 3 a 5 metros serán suficientes para casi cualquier situación. Más allá de los 5 metros, la calidad de la señal RS232 se deteriora más rápidamente con la distancia en condiciones de interferencia eléctrica. El cable del kit de campo debe ser lo más corto posible.

Lista de verificación previa a la compra

Antes de pedir un cable USB a serie para la programación de PLC, confirme lo siguiente:

• Estándar eléctrico : RS232, RS485 o RS422, no solo la forma del conector.
• Conector físico : DB9, DB25, Mini DIN de 8 pines o bloque de terminales.
• Rango de puertos COM del software : STEP 7 Classic y GX Developer requieren COM1–COM4.
• Selección de chips : FTDI para servicio de campo, CH340 aceptable para uso en oficina.
• Aislamiento óptico : necesario para instalaciones en plantas de producción y paneles.
• Longitud del cable : 5 metros o menos para uso con equipo de campo portátil.

Conclusión

La elección del cable USB a serie adecuado para la programación de PLC depende de varios factores. El S7-200 requiere RS485 en lugar de RS232. El FX2N requiere RS422 con un conector Mini DIN de 8 pines. En entornos con una línea de producción en espera, un chip FTDI generará menos problemas de controladores que un CH340. En cualquier entorno industrial, un cable con aislamiento óptico justifica la diferencia de precio.

Si logramos solucionar estos problemas antes de nuestra primera visita a las instalaciones, eliminaremos toda una categoría de fallos que no tiene absolutamente nada que ver con la programación del PLC, sino con el cable que viene en la bolsa.

Autor

Franck Yan
Fundador | Farsince Connectivity Solutions

Franck Yan es el fundador de Farsince y cuenta con más de 13 años de experiencia en la industria del cable y la conectividad, trabajando estrechamente con clientes globales en soluciones de conectividad para centros de datos, aplicaciones industriales y redes.