SPS-Fehlerbehebung:Sinkende vs. quellende Eingaben meistern

Wo beginnen Sie bei der Fehlerbehebung in einem SPS-gesteuerten System? Ein Problem mit dem SPS-Programm ist selten die Fehlerursache, es sei denn, es wurde durch menschliches Eingreifen geändert. Normalerweise liegt das Problem an den Feldgeräten oder den SPS-E/A-Modulen.

In diesem Artikel erläutern wir die Eigenschaften von SPS-Eingängen als Quelle und Quelle, damit Sie Fehler effektiv beheben und die Ursache des Fehlers ermitteln können.

Beginnen wir mit den Begriffen Sinking und Sourcing, die oft verwirrend sein können.

Sinking und Sourcing

Vereinfacht ausgedrückt geht es darum, die Richtung des herkömmlichen Stromflusses zwischen zwei Geräten zu definieren.

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

Angenommen, Gerät Nr. 1 ist ein Eingabefeldgerät, beispielsweise ein Schalter, und Gerät Nr. 2 ist ein digitales SPS-Eingangsmodul. Wenn Strom vom Schalter zum Eingangsmodul fließt, ist der Schalter die Quelle und das Eingangsmodul die Senke.

Wenn Strom vom Eingangsmodul zum Schalter fließt, ist das Eingangsmodul die Quelle und der Schalter die Senke.

SPS-Anbieter bieten sowohl sinkende als auch liefernde Eingangsmodule an.

Beispielsweise ist das Allen-Bradley 1756-IB16 ein stromziehendes 24-Volt-Eingangsmodul mit 16 Eingängen.

Das Allen-Bradley 1756-IV16 ist ein 24-Volt-Eingangsmodul mit 16 Eingängen.

Eingabefeldgeräte

Kommen wir zu einer Diskussion über 2-Draht- und 3-Draht-Eingangsfeldgeräte.

2-Draht-Geräte

Die meisten 2-Draht-Geräte sind passiv, das heißt, sie benötigen zum Betrieb keinen Strom und öffnen oder schließen lediglich einen Stromkreis. Beispiele hierfür sind Drucktaster, Endschalter und andere mechanische Geräte. Wir können davon ausgehen, dass passive 2-Draht-Geräte entweder als Senke oder als Quelle dienen.

Es gibt auch aktive 2-Draht-Geräte, die zum Betrieb Strom benötigen und möglicherweise polaritätsabhängig sind.

3-Draht-Geräte

3-Leiter-Geräte gehören zur Familie der aktiven Geräte, die zum Betrieb Strom benötigen. Beispiele hierfür sind Näherungssensoren und Lichtschranken.

Die Kabelfarben folgen einem Standard. Der braune Draht wird an die positive Versorgung angeschlossen, normalerweise +24 Volt Gleichstrom. Das blaue Kabel wird an den Rückstrom der Stromversorgung angeschlossen. Das schwarze Kabel dient als Signalausgang und liefert Eingaben an ein anderes Gerät, beispielsweise ein SPS-Eingangsmodul.

Aktive 3-Draht-Geräte sind entweder stromführend oder liefernd.

Es ist wichtig zu überprüfen, ob 3-Draht-Geräte mit den vorgesehenen Eingangsmodulen kompatibel sind.

Ein 3-Draht-Quellensensor, auch PNP-Sensor genannt, muss an ein stromziehendes Eingangsmodul angeschlossen werden. Ein stromziehender 3-Draht-Sensor, auch NPN-Sensor genannt, muss an ein stromlieferndes Eingangsmodul angeschlossen werden.

Viele SPS-Fehlerbehebungsgeräte nutzen die LED-Anzeigen des Eingangsmoduls. Dennoch ist es wichtig zu verstehen, was die LED-Anzeigen Ihnen sagen und wie sie irreführend sein können.

Verwendung von LEDs zur Fehlerbehebung

Beginnen wir mit einem Quellensensor, der an Eingang 0 eines sinkenden Eingangsmoduls angeschlossen ist. Als Beispiel verwenden wir das digitale Eingangsmodul AB 1756-IB16.

Jedem Eingangskreis ist eine ST-LED zugeordnet, die den Eingangsstatus anzeigen soll.

Wenn die LED 0 leuchtet, deutet dies darauf hin, dass das stromgebende Eingangsgerät +24 Volt an die Eingangsklemme 0 des Moduls liefert. Das Modul interpretiert diese Spannung als logische „1“ und verwendet sie für den Betrieb im SPS-Programm.

Wenn LED 0 aus ist, wird häufig davon ausgegangen, dass das stromgebende Eingangsgerät 0 Volt an die Eingangsklemme 0 des Moduls liefert, was das SPS-Programm als logische „0“ interpretiert. Allerdings verstehen wir alle, was „annehmen“ bedeutet.

Wir haben bereits erwähnt, dass die LED-Anzeigen irreführend sein können. Warum ist das so? Nun, die LED leuchtet möglicherweise, aber die vorhandene Spannung entspricht möglicherweise nicht Ihren Erwartungen. Das Gleiche gilt, wenn die LED AUS ist.

Die einzige Möglichkeit, sicher zu sein, besteht darin, die Spannung an der Klemme des Eingangsmoduls zu messen.

Gemäß den Eingangsspezifikationen des 1756-IB16 wird jede Eingangsspannung über dem 10-Volt-Schwellenwert vom Modul als EIN erkannt. Ein 15-Volt-Eingang wird im SPS-Programm als logische „1“ interpretiert. Dies kann jedoch auf Probleme mit dem Feldgerät, der Verkabelung oder mögliche Korrosion hinweisen.

Ein Eingang unter 5 Volt wird vom Modul als AUS erkannt. Wie ist es möglich, dass die Spannung am Moduleingang nahe bei 5 Volt liegt, wenn der Quellensensor ausgeschaltet ist?

Ein Quellensensor schaltet sich durch Öffnen eines internen Halbleiterschalters aus, nicht durch Erden. Der Moduleingang ist erdfrei und daher anfällig für Spannungen, die durch den normalen Leckstrom des Sensors verursacht werden.

Senkende Sensoren mit quellenden SPS-Eingängen

Ok, jetzt reden wir über eine weniger genutzte Kombination aus einem sinkenden Sensor, der mit einem stromgebenden Eingangsmodul verbunden ist. Als Beispiel verwenden wir das digitale Eingangsmodul AB 1756-IV16.

Wenn die LED 0 leuchtet, zeigt dies an, dass das sinkende Eingangsgerät 0 Volt oder Masse an den Eingangsanschluss 0 des Moduls liefert.

Das Modul interpretiert dies als logische „1“ und arbeitet damit im SPS-Programm.

Wenn LED 0 aus ist, ist der sinkende Eingang des Geräts tatsächlich offen, wodurch das Eingangsmodul schwebend wird, was vom SPS-Programm als logische „0“ interpretiert wird.

Wenn Sie sich entscheiden, die Eingangsspannungen für die LED-Zustände EIN und AUS zu messen, lassen Sie sich nicht täuschen. Sie sind das Gegenteil der zuvor besprochenen Kombination aus lieferndem Sensor und sinkendem SPS-Eingang. Wenn die LED leuchtet, liegt die Eingangsspannung nahe bei 0. Wenn sie ausgeschaltet ist, beträgt die Eingangsspannung etwa +24 Volt.

Gemäß den Eingangsspezifikationen 1756-IV16 gilt eine Eingangsspannung von mehr als 5 Volt nicht mehr als EIN und wird als AUS erkannt.

Wie kann eine Eingangsspannung über 5 Volt ansteigen, wenn sie durch den sinkenden Sensor scheinbar auf Null geerdet wird? Die Ursache hierfür sind häufig Probleme mit hohem Widerstand, beispielsweise Korrosion an Erdungsanschlusspunkten oder sehr lange Erdungskabelstrecken.

Zusammenfassung

Dies ist ein guter Ort zum Abschluss.

Wie bereits erwähnt, sind die meisten SPS-Fehler auf Feldgeräte, die E/A-Verkabelung und gelegentlich auf das Modul zurückzuführen. Die SPS-Software selbst ist selten schuld. LED-Anzeigen sind zweifellos hilfreich, aber die Messung der tatsächlichen Eingangsspannung ist die einzige zuverlässige Möglichkeit, zu bestätigen, was passiert.

Wenn Sie die stromführenden und speisenden Eingänge sowie die erwarteten Spannungsbereiche an Modulen verstehen, werden Sie bei der Fehlerbehebung einen langen Weg zurücklegen.