PLC-Fehlerbehebung: 20 Jahre Fachwissen werden enthüllt

I. PLC-Eingänge und -Ausgänge

Eine kleine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) steuert auf flexible Weise ein komplexes System. Was Sie sehen, sind gestaffelte Reihen von Eingangs- und Ausgangsrelaisklemmen, entsprechende Anzeigeleuchten und SPS-Nummern, ähnlich wie bei einem integrierten Schaltkreis mit Dutzenden von Beinen.

Ohne einen Schaltplan wäre jeder bei der Fehlersuche hilflos, was zu einer erheblichen Verlangsamung der Fehlererkennung führen würde.

Auf dieser Grundlage erstellen wir ein Diagramm, das auf dem elektrischen Schaltplan basiert, der auf der Schalttafel oder dem Schaltschrank der Anlage angebracht ist und in dem die Nummern der SPS-Eingangs- und Ausgangsklemmen, die entsprechenden elektrischen Symbole und die Namen der Klemmen angegeben sind, ähnlich wie die Funktionsbeschreibung der einzelnen Pins in einem integrierten Schaltkreis. Mit diesem Eingangs-/Ausgangsdiagramm können Elektriker, die mit dem Betriebsprozess oder dem Kontaktplan der Anlage vertraut sind, mit der Fehlersuche beginnen.

Für diejenigen, die mit dem Betriebsablauf nicht vertraut sind oder keine Kontaktpläne lesen können, wird eine zusätzliche Tabelle benötigt: die SPS-Eingangs-/Ausgangslogik-Funktionstabelle. Diese Tabelle veranschaulicht die logische Entsprechung der meisten Eingangsschaltungen (Auslöseelemente, zugehörige Elemente) und Ausgangsschaltungen (ausführende Elemente) während des Betriebsablaufs.

Die Erfahrung zeigt, dass Sie, wenn Sie die Eingangs-Ausgangs-Korrespondenztabelle und die Eingangs-Ausgangs-Logikfunktionstabelle beherrschen, elektrische Fehler auch ohne Schaltplan leicht beheben können.

PLC-Basislogik-Anweisungen

II. Fehlersuche im Eingangskreis

Um den Zustand einer Taste, eines Endschalters, einer Leitung oder eines anderen Eingangskreises festzustellen, können Sie die Taste (oder einen anderen Eingangskontakt) drücken, während die SPS mit Strom versorgt wird (vorzugsweise im Ruhezustand, um einen unbeabsichtigten Gerätebetrieb zu verhindern).

Die entsprechende SPS-Eingangsleuchte der Taste sollte aufleuchten, um anzuzeigen, dass die Taste und die Leitung normal funktionieren. Wenn die Leuchte nicht aufleuchtet, ist möglicherweise die Taste defekt, die Leitung hat einen schlechten Kontakt oder es liegt ein Drahtbruch vor.

III. Fehlersuche im Ausgangskreis

Wenn bei SPS-Ausgangspunkten (hier werden die Relaisausgänge berücksichtigt) die entsprechende Kontrollleuchte für den Aktor nicht aufleuchtet, obwohl die SPS in Betrieb ist, bedeutet dies, dass die SPS-Eingangs-/Ausgangslogikfunktion für diesen Aktor nicht erfüllt wurde, was auf einen Fehler im Eingangskreis schließen lässt.

Wenn die entsprechende Anzeigelampe leuchtet, aber das entsprechende Stellglied, z. B. ein Magnetventil oder ein Schütz, nicht funktioniert, überprüfen Sie zunächst die Steuerspannung und die Sicherung des Magnetventils.

Wenn der Lichttester beim Messen der gemeinsamen Klemme des entsprechenden SPS-Ausgangspunkts nicht aufleuchtet, liegt möglicherweise ein Stromausfall vor, z. B. eine durchgebrannte Sicherung.

Leuchtet der Lichttester auf, ist die Stromversorgung in Ordnung, was auf einen Fehler im entsprechenden Magnetventil, Schütz oder in der Leitung schließen lässt.

Wenn Sie Fehler im Magnetventil, im Schütz oder in der Leitung ausgeschlossen haben und feststellen, dass das System immer noch nicht normal funktioniert, verwenden Sie ein Multimeter, um einen Messfühler an die entsprechende gemeinsame Ausgangsklemme und den anderen an den entsprechenden SPS-Ausgangspunkt anzuschließen.

Wenn das Magnetventil immer noch nicht funktioniert, liegt ein Fehler in der Ausgangsleitung vor. Wenn das Magnetventil funktioniert, liegt das Problem am SPS-Ausgangspunkt.

Da ein Prüfstift manchmal falsche Messwerte liefern kann, könnte eine alternative Analysemethode darin bestehen, die Spannung zwischen dem SPS-Ausgangspunkt und dem gemeinsamen Ende mit einem Multimeter zu messen. Wenn die Spannung Null oder nahe Null ist, deutet dies darauf hin, dass der SPS-Ausgangspunkt normal funktioniert und der Fehler extern liegt.

Wenn die Spannung relativ hoch ist, deutet dies darauf hin, dass der Kontaktwiderstand dieses Punktes zu hoch ist und beschädigt wurde. Wenn die Kontrollleuchte nicht aufleuchtet, aber das entsprechende Magnetventil oder Schütz aktiviert wird, ist es möglich, dass dieser Ausgangspunkt aufgrund einer Überlast oder eines Kurzschlusses verschweißt wurde.

An diesem Punkt sollten die mit diesem Ausgang verbundenen Drähte entfernt und der Widerstand zwischen dem Ausgang und dem gemeinsamen Ende mit der Widerstandseinstellung des Multimeters gemessen werden. Ist der Widerstand niedrig, deutet dies auf eine Beschädigung dieser Kontaktstelle hin. Wenn der Widerstand unendlich hoch ist, bedeutet dies, dass die Kontaktstelle in Ordnung ist, und es ist wahrscheinlich, dass die entsprechende Ausgangsanzeigeleuchte defekt ist.

IV. Programmlogische Inferenz

Es gibt viele Arten von SPSen, die in der Industrie verwendet werden. Bei einfachen SPS sind die Kontaktplananweisungen weitgehend identisch. Bei Maschinen der mittleren bis oberen Leistungsklasse, wie der S7-300, werden viele Programme in Anweisungslisten geschrieben.

Praktische Kontaktpläne müssen mit symbolischen Anmerkungen versehen sein, sonst wird das Lesen schwierig. Es ist einfacher, den Prozess oder den Betrieb des Geräts zu verstehen, bevor man sich den Kontaktplan ansieht.

Bei der Analyse eines elektrischen Fehlers wird in der Regel die Backtracking- oder Reverse-Deduction-Methode angewandt, d. h., ausgehend vom Fehlerpunkt wird das entsprechende SPS-Ausgangsrelais gefunden und die logischen Beziehungen, die dessen Funktion erfüllen, werden zurückverfolgt.

Die Erfahrung zeigt, dass ein einmal gefundener Fehler in der Regel behoben wird, da es selten ist, dass mehrere Fehler gleichzeitig auftreten.

V. Bestimmung von SPS-inhärenten Fehlern

Normalerweise sind SPS äußerst zuverlässige Geräte mit einer geringen Ausfallrate. Externe Faktoren können jedoch eine Fehlfunktion einer SPS verursachen. Ein Vorfall ereignete sich mit einem Näherungsschalter, der mit 220 V betrieben wurde. Die beiden SPS-Signaleingangsleitungen und die 220-V-Stromleitung des Näherungsschalters teilten sich ein vieradriges Kabel. Als der Schalter ausfiel, tauschte der Elektriker ihn aus, vertauschte aber versehentlich die neutrale Stromleitung mit der gemeinsamen Leitung des SPS-Eingangs, was zum Durchbrennen von drei SPS-Eingangspunkten bei der Stromversorgung führte.

In einem anderen Fall wurde der Neutralleiter des Systemtransformators aufgrund von Korrosion unterbrochen, wodurch die 220-V-Stromversorgung der SPS auf 380 V anstieg. Dadurch wurde das Leistungsmodul an der Basis der SPS beschädigt. Das Problem wurde anschließend durch den Einbau eines 380/220-Volt-Trenntransformators behoben. Die gemeinsamen Enden der Siemens S7-200-SPS-Ausgänge sind mit 1L, 2L usw. bezeichnet, wobei der Arbeitscomputer als AC1N und die +24-V-Stromversorgung als L+M dargestellt wird. Diese Kategorisierung kann Anfänger oder Personen mit weniger Erfahrung leicht verwirren. Wird L+M fälschlicherweise als 220-V-Stromanschluss interpretiert, kann die 24-V-Stromversorgung der SPS sofort durchbrennen.

Die Wahrscheinlichkeit, dass Hardware-Komponenten wie SPS und CPUs ausfallen oder die Software in die Irre geht, ist praktisch vernachlässigbar. Ebenso ist es unwahrscheinlich, dass die Eingangspunkte der SPS ausfallen, es sei denn, sie sind starken elektrischen Einflüssen ausgesetzt. Die normalerweise offenen Punkte der SPS-Ausgangsrelais haben eine lange Lebensdauer, es sei denn, es kommt zu Kurzschlüssen in der Peripherielast oder zu einer schlechten Konstruktion, die den Laststrom über den Nennbereich hinausgehen lässt.

Daher sollte bei der Fehlersuche in der Elektrik das Hauptaugenmerk auf die peripheren elektrischen Komponenten der SPS gerichtet werden. Anstatt ständig Probleme mit der SPS-Hardware oder -Software zu vermuten, ist dieser Ansatz entscheidend für eine schnelle Reparatur der fehlerhaften Ausrüstung und eine rasche Wiederaufnahme der Produktion. Daher liegt der Schwerpunkt bei der Fehlerbehebung von elektrischen Fehlern in SPS-Steuerung Schaltkreise nicht auf die SPS selbst, sondern auf die peripheren elektrischen Komponenten innerhalb der von der SPS gesteuerten Schaltkreise.