Beherrschung der SPS-Fehlerbehebung:Decodierung von sinkenden vs. quellenden Ausgängen

Die Fehlerbehebung im SPS-System sollte mit der Untersuchung der Feldgeräte und E/A-Module beginnen, nicht des SPS-Programms. 70–80 % der Fehler sind auf Feldgeräte und zugehörige Verkabelung, Netzteile und andere zugehörige Hardware zurückzuführen. SPS-Programmfehler sind selten, es sei denn, jemand hat Änderungen vorgenommen.

In diesem Artikel erklären wir die Eigenschaften von SPS-Ausgängen als Senke und Quelle, damit Sie Fehler effektiv beheben und die Fehlerquelle identifizieren können.

Beginnen wir mit den Begriffen Sinking und Sourcing.

Sinking and Sourcing

Vielen von uns wurde die Wahrheit beigebracht, dass der Stromfluss von negativen zu positiven Elektronen eine Tatsache ist. Wenn wir von Senkung und Quelle sprechen, beziehen wir uns auf den Stromfluss von positiv nach negativ, was den herkömmlichen Stromfluss darstellt.

Warum wird zur Beschreibung von Sinking und Sourcing die herkömmliche Terminologie verwendet? Es geht um Tradition, denn Konzepte und Standards wurden lange vor dem Verständnis der Elektronen etabliert.

Wenn Strom von Gerät Nr. 1 zu Gerät Nr. 2 fließt, liefert Gerät Nr. 1 den Strom und Gerät Nr. 2 nimmt den Strom auf.

Angenommen, Gerät Nr. 1 ist ein Ausgangsfeldgerät, beispielsweise eine Relaisspule, und Gerät Nr. 2 ist ein digitales SPS-Ausgangsmodul. Wenn Strom von der Relaisspule zum Ausgangsmodul fließt, ist die Relaisspule die Quelle und das Ausgangsmodul die Senke.

Wenn Strom vom Ausgangsmodul zur Relaisspule fließt, ist das Modul die Quelle und die Relaisspule die Senke.

Ausgabemodultypen

SPS-Anbieter bieten sowohl Halbleiter-Sinking- als auch Source-Ausgangsmodule an. Der eigentliche Schaltvorgang wird von Festkörperkomponenten ausgeführt, typischerweise BJTs oder FETs, die die Lastspannung elektronisch ein- oder ausschalten.

Aufgrund der Halbleiterschaltung ist die Richtung des Stromflusses wichtig, wenn das Modul an den Typ des zu steuernden Feldgeräts angepasst werden soll.

Das Trockenrelais ist eine dritte Art von Ausgangsmodul. Es handelte sich um den ursprünglichen Standard für feste SPS-E/A mit mechanischen Kontakten, die Wechsel- und Gleichstromlasten unabhängig von Polarität oder Stromrichtung schalten.

Bei vielen SPSen können Sie hören, wie die Relaiskontakte geschlossen werden. Das Trockenrelais-Ausgangsmodul kann als Senke oder Quelle fungieren. Es ist auch heute noch beliebt bei Anwendungen mit gemischten Lasttypen oder höheren Strömen.

Die Fehlerbehebung bei einem Trockenrelais-Ausgangsmodul unterscheidet sich nicht von der Fehlerbehebung bei anderen Relaisschaltungen. Daher konzentrieren wir uns auf die Fehlerbehebung bei Solid-State-Modulen.

Moderne Industriesysteme erfordern hohe Schaltgeschwindigkeiten und sind daher auf Halbleiter-Ausgangsmodule angewiesen, die zuverlässiger arbeiten als mechanische Relais.

Ausgabemodule

Stromziehende und liefernde Ausgangsmodule sind unterschiedlich verdrahtet. Sourcing-Module verbinden die Last mit einer Versorgungsspannung. Sinkende Module verbinden die Last mit einer Stromversorgungsrückführung oder Masse.

Allen-Bradley 1756-OB16D

Wir beginnen mit dem Allen-Bradley 1756-OB16D, einem Sourcing-Ausgangsmodul mit 16 Ausgängen. Der Buchstabe „D“ steht für „Diagnose“, wodurch dieses Modul vielen anderen überlegen ist.

Wie bei vielen Ausgangsmodulen verfügt jeder Ausgang über eine ST-LED, die den Ausgangsbefehlsstatus anzeigt. Zur Unterstützung bei der Fehlerbehebung verfügt dieses Modul über FLT-LEDs, die auf mögliche Probleme mit den Feldgeräten und der zugehörigen Hardware hinweisen.

Wenn die ST-LED 0 leuchtet, spiegelt sie die vom SPS-Programm vorgegebene EIN-Befehlslogik wider. Der interne Halbleiterschalter schließt und versorgt die an den Ausgang 0 angeschlossene Last mit ca. +24 Volt.

• Allen-Bradley 1756-OB16D

Unter normalen Betriebsbedingungen fällt die Spannung des Halbleiterschalters um etwa 1,2 Volt ab, wodurch die Lastspannung reduziert wird.

Die Spannung bleibt auch dann vorhanden, wenn die Last offen ist oder ein Draht unterbrochen ist. Hier können die FLT-LEDs bei der Fehlerbehebung helfen. Wenn die FLT-LED 0 leuchtet, zeigt dies einen Fehlerzustand an diesem Ausgang an, z. B. eine offene Last oder einen Kabelbruch.

• Fehlerbehebung bei SPS-Ausgaben

Wenn die ST-LED 0 AUS ist, ist der Halbleiterschalter geöffnet, wodurch der Strompfad zum externen Schaltkreis unterbrochen wird. Sie würden erwarten, dass die Ausgangsspannung Null ist.

Aufgrund der internen Diagnoseelektronik kann es jedoch sein, dass Ihr hochohmiges Digitalmultimeter einen erheblichen Spannungswert anzeigt. Lassen Sie sich von dieser Lektüre nicht täuschen.

Viele Ausgangsmodule, wie etwa das Allen-Bradley 1769-OB16, verfügen nur über ST-LEDs, die den Befehlslogikstatus entsprechend den Anweisungen des SPS-Programms anzeigen. Die Fehlerbehebung ist etwas anspruchsvoller und erfordert in der Regel mehr Spannungsmessungen.

Allen-Bradley 1756-OV16E

Das Allen-Bradley 1756-OV16E ist ein Senkenmodul mit 16 Ausgängen. Der Buchstabe „E“ steht für elektronische Sicherung.

Dieses Modul benötigt eine +24-V-Versorgung, um die interne Elektronik mit Strom zu versorgen, leitet jedoch den Laststrom am Modulausgang ab.

Wenn die ST-LED 0 leuchtet, schließt der interne Halbleiterschalter und stellt einen Strompfad durch die Last zur Erde bereit. Die leuchtende LED zeigt nicht an, dass der Ausgangskreis normal funktioniert; es zeigt lediglich an, dass die SPS den Befehl zum Schließen des internen Schalters gegeben hat.

• Allen-Bradley 1756-OV16E

Seien Sie vorsichtig, wenn Sie die Ausgangsspannung messen. Unter normalen Betriebsbedingungen beträgt die Ausgangsspannung 24 Volt, wenn LED 0 aus ist. Wenn LED 0 leuchtet, liegt die Ausgangsspannung nahe Null. Das Modul liefert die 24 Volt nicht, da diese von der Last stammen.

Zusammenfassung

Es gibt ein paar Dinge zu beachten. Lasten von Halbleiter-Ausgangsmodulen werden normalerweise extern abgesichert, es sei denn, das Modul verfügt über eine integrierte elektronische Sicherung, wie z. B. Allen-Bradley 1756-OV16E.

Diese Module können nur Lasten mit geringem Strom bewältigen. Im Allgemeinen erfordert jede Last, die nicht auf schnelles Schalten angewiesen ist und mehr Strom verbraucht als eine einfache Lampe, ein Zwischenrelais.

Das Verständnis von Sinking und Sourcing ist für eine erfolgreiche SPS-Fehlerbehebung von entscheidender Bedeutung. Status-LEDs sind eine hervorragende Ressource für die Fehlerbehebung, aber es ist wichtig zu verstehen, was sie anzeigen.

Wenn Sie sich mit den Merkmalen von Normal- und Fehlerzuständen vertraut machen, können Sie Fehlinterpretationen von LED-Zuständen und Spannungsmesswerten vermeiden.

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