Три часа ночи. Упаковочная линия затихает. Не та тихая тишина, которая бывает во время запланированной остановки. А такая, после которой ночной оператор звонит мне и говорит, что это не первая проблема за ночь.

«Уровень в резервуаре полный, — говорит он. — Полный и продолжает расти. Мы собираемся выложить продукцию на полки».

Я открываю таблицу НДС на своем ноутбуке. Исходное значение канала уровня составляет 27648. Точка точно на верхней границе шкалы. Передатчик на этом резервуаре — это устройство 4-20 мА, и 27648 — это то, что показывает SM331, когда входной сигнал достигает максимума. Либо резервуар действительно переполняется, либо что-то в этой цепи вводит в заблуждение.

Это была замкнутая петля. Так обычно и бывает.

Я заменил бесчисленное количество модулей SM331. Также я видел, как совершенно исправные модули выходили из строя из-за того, что двухпроводной передатчик был подключен к разъему, предназначенному для четырехпроводного подключения, или плата управления была вставлена ​​наоборот после чистки панели. В девяти случаях из десяти проблема не в модуле, а в компонентах, подсоединенных к клеммам.

В этой статье представлен порядок, в котором я проверяю все компоненты, в зависимости от того, как часто я действительно сталкиваюсь с каждой неисправностью в полевых условиях. Пройдитесь по списку сверху вниз, прежде чем заказывать запасную часть. Может показаться, что проблема в модуле. Но в большинстве случаев это не так.

Что представляет собой SM331 на самом деле

SM331 — это аналоговая входная плата для семейства S7-300. Она принимает сигнал 4-20 мА, 0-20 мА или напряжение от полевого передатчика и преобразует его в число, которое может использовать центральный процессор. Это число представляет собой целое число от 0 до 27648 для однополярных диапазонов или от -27648 до +27648 для двухполярных диапазонов. Затем центральный процессор масштабирует это значение в инженерные единицы: проценты, бары или градусы Цельсия — в зависимости от потребностей процесса.

Все устройства этого семейства имеют несколько общих черт. Они устанавливаются на одной направляющей. Они используют одну и ту же объединительную шину. Все они реагируют на одну и ту же диагностическую систему. Различия заключаются в количестве каналов, разрешении, диапазонах входного сигнала и степени изоляции каналов друг от друга.

Я всем ученикам говорю одно: SM331 — это простой, честный прибор. Он не выдумывает показания. Если он показывает 27648, значит, что-то подтолкнуло вход к этому значению. Если он показывает ноль, значит, цепь разомкнута или неисправна. Эта плата — вольтметр с серийным номером. Относитесь к ней именно так, и поиск неисправностей станет намного проще.

Модели SM331, с которыми вы столкнетесь в полевых условиях.

Не все лампы SM331 одинаковы. Номер заказа говорит почти обо всем. Вот те, которые я действительно вижу в растениях, и они хорошо себя зарекомендовали.

Номер заказа | Каналы | Разрешение | Диапазоны входного сигнала | Типичное использование

6ES7331-7KF02-0AB0 | 8 AI | 12-бит | 0-20 мА, 4-20 мА, ±10 В | Надежный рабочий инструмент. Обработка сигналов, передатчики, обратная связь привода

6ES7331-7KB02-0AB0 | 2 AI | 12-бит | 0-20 мА, 4-20 мА, ±10 В | Небольшие панели, пара сигналов, модернизация

6ES7331-7NF10-0AB0 | 8 AI | 15-бит | 0-20 мА, 4-20 мА, ±10 В | Высокое разрешение, прецизионное взвешивание, быстрые циклы

6ES7331-7NF00-0AB0 | 8 AI | 15-бит | 0-20 мА, 4-20 мА, ±10 В | Более старая карта высокого разрешения, выполняет ту же функцию, что и 7NF10

6ES7331-1KF02-0AB0 | 8 AI | 13-бит | 0-10 В, ±10 В, 0-20 мА | Панели с высоким напряжением. Отсутствие изоляции между каналами.

6ES7331-7PF11-0AB0 | 8 AI | 16-битный | RTD, термопара | Температура. Pt100, тип J и K

Несколько замечаний с места событий. 7KF02 — это тот прибор, который вы чаще всего будете доставать из стоек. Он недорогой, встречается повсюду, а плата управления позволяет одной плате обрабатывать напряжение, ток, а в некоторых положениях даже датчики Pt100 и термопары. Именно эта гибкость и обеспечила ему такую ​​долгую историю.

В 1KF02 отсутствует изоляция между каналами. Все каналы используют один и тот же опорный сигнал. Замыкание на землю в одном контуре приводит к выходу из строя всей платы. Я видел, как один неисправный полевой кабель выводил из строя все восемь каналов одновременно, и ремонтная бригада заменила две совершенно исправные платы, прежде чем кто-то проверил кабель.

В модели 7NF10 используется 40-контактный передний разъем. В моделях 7KF02 и 1KF02 используются 20-контактные. При покупке сменного кабеля убедитесь, что разъем соответствует оригиналу, иначе вам придется искать нужный кабель в 2 часа ночи.

Список недостатков, ранжированный по частоте их возникновения.

1. Подключение и полярность

Вот тут-то и вся проблема. Я бы сказал, что половина моих вызовов по аналоговым приборам заканчивается ремонтом с помощью отвёртки, а не заказом запчастей. Самая распространённая ошибка — перевёрнутая полярность на клеммах канала. M+ и M- перепутаны местами. Техник по приборам переподключает датчик давления после калибровки, перепутывает пару клемм, и показания пропадают. Оператор клянется, что датчик неисправен. На самом деле датчик исправен. Две маленькие буквы на клеммной колодке — вот и вся история.

Для входных сигналов необходим обратный путь. Если отрицательная сторона контура находится в плавающем состоянии, вы получаете некорректные значения. Не нулевые, не фиксированные. Некорректные значения. Значения, которые колеблются, как у пьяного человека. Я также видел клемму, которая выглядела надежно закрепленной, но на ней висела ниточка провода. Показания падали каждый раз, когда машина вибрировала. Можно было подумать, что это ослабленный датчик. А оказалось, что это ослабленный винт.

Проверки:

· Действительно ли клеммные винты затянуты? Потяните за каждый провод, но не осторожно.

· Подключается ли контакт M+ на модуле к плюсовой стороне сигнала? Подключается ли контакт M- к минусовой стороне?

· Есть ли у каждого существующего канала полный обратный путь?

· Есть ли коррозия, зеленоватый налет или изменение цвета клемм во влажных местах?

Решение: повторно закрепите клеммы наконечниками, замените поврежденные клеммные колодки и промаркируйте пару. Маркировка занимает десять секунд и экономит час.

2. Двухпроводные и четырехпроводные передатчики

Этот модуль отправляет исправные модули в мусорный контейнер. Двухпроводной передатчик питается от самой петли. Модуль должен быть сконфигурирован для двухпроводной работы, чтобы он подавал питание от петли через канал. Четырехпроводной передатчик работает от собственного источника питания. Его выходной сигнал — это просто сигнал, и модуль только измеряет его.

Если подключить двухпроводной датчик к разъему, рассчитанному на четырехпроводное подключение, питания на шлейфе не будет. Плата показывает ноль. Все винят плату. Однажды я обнаружил совершенно новый датчик давления, установленный подрядчиком, который, по словам прораба, оказался неисправным с самого начала. Мне потребовалось две минуты с мультиметром, чтобы выяснить, что на шлейфе нет напряжения. Плате не было ни единого шанса.

Обратная ситуация ещё хуже. Подключите 4-проводной передатчик к разъему, предназначенному для 2-проводного подключения, и модуль попытается подать ток в контур на выход, который не сможет его принять. Показания зафиксируются на отметке 27648, и выходной каскад передатчика начнет перегреваться и работать с перебоями. Это тот самый сигнал «бак полон» в 3 часа ночи, иногда с действительно полным баком, потому что клапан закрылся из-за ложного показания.

Проверки:

· Сколько проводов идёт к передатчику? Два означают двухпроводную схему. Четыре означают, что у него есть собственная пара проводов питания.

· Что указано в записи «Конфигурация оборудования» для этой группы каналов?

· В каком положении находится карта диапазона?

Решение: настройте карту диапазона и конфигурацию оборудования в соответствии с типом передатчика и подключите источник питания шлейфа к нужному месту.

3. Исходное значение застряло на отметке 27648 или 0.

Классический пример. Значение 27648 означает, что входной сигнал достигает максимального значения. Значение 0 означает, что контур разомкнут, датчик неисправен или отсутствует питание. На HMI оба значения выглядят одинаково: некорректное показание. Но причины совершенно разные.

Ошибка 27648, в порядке вероятности: датчик закорочен или зашкаливает, ток в контуре действительно превышает 20 мА, выходной сигнал передатчика насыщен или диапазон установлен неправильно. У меня неделю уровень в баке показывал полный. Оператор списал это на неисправность платы. Кабель был зажат под кабельным лотком во время работ на крыше, что привело к короткому замыканию пары. Передатчик работал на пределе своих возможностей при закороченном контуре. Плата показывала истинные значения.

Застревание на 0: разомкнутая цепь, неисправный передатчик, перегоревший предохранитель в цепи питания 24 В или обрыв провода при выключенном мониторинге. И вот еще один нюанс: если канал настроен на 0-20 мА, а передатчик — на 4-20 мА, карта показывает около 20% от показаний шкалы, когда резервуар пуст. Не ноль. Двадцать процентов. Операторы называют это «утечкой», и это проблема конфигурации, а не аппаратная проблема.

Проверки:

· Подключите амперметр последовательно с петлей. Какое значение тока вы получите на самом деле?

· Измерьте напряжение на клеммах передатчика. Получает ли он необходимое напряжение?

· Проверьте шину 24 В и предохранитель контура. Предохранители перегорают в 3 часа ночи чаще, чем любые другие компоненты.

Решение: замените предохранитель, отремонтируйте кабель или замените датчик. Затем подайте ток 12 мА с помощью калибратора контура. Если карта показывает среднее значение, значит, проблема была не в карте.

4. Неисправности изоляции групп каналов

В 7KF02 каналы разделены на группы по два. Каналы 0 и 1 находятся в одной группе. То же самое относится к каналам 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7. Когда один канал в группе выходит из строя, его партнер тоже начинает работать. Я видел, как скачок напряжения вывел из строя защиту входа на канале 0, и канал 1 целый месяц выдавал некорректные сигналы, пока все винили в этом передатчик на канале 1.

В групповой проводке также используется общий опорный сигнал. Короткое замыкание полевого кабеля на одном канале в группе может изменить опорный сигнал группы и повлиять на показания соседнего канала. Одна группа — одна участь.

Проверки:

· Переместите подозрительный сигнал на канал в другой группе. Если там он считывается нормально, значит, повреждена группа, а не вся карта.

· Проверьте оба канала в группе. Если оба ведут себя некорректно, следует заподозрить неладное в этой группе.

· Проверьте полевой кабель на обоих каналах, а не только на том, который выдает сигнал тревоги.

Решение: восстановить поврежденный путь передачи данных. Если входной каскад этой группы действительно вышел из строя, карту необходимо вывести из строя. Неисправную группу обойти невозможно.

5. Неправильный модуль диапазона или неправильные настройки.

В модуле 7KF02 есть плата диапазона, небольшая плата, которая вставляется в переднюю часть модуля. Она устанавливает диапазон измерения для каждой группы каналов. Её можно установить наоборот. Её можно вставить не в тот слот. Я видел, как бригада по чистке панелей вытащила такую ​​плату, протёрла контакты и поставила обратно, повернув на 180 градусов. После этого половина каналов показывала некорректные значения. Никто не трогал программу. Никто не трогал проводку. Вся вина лежала на куске пластика за 5 долларов.

Положение карты диапазона и запись в конфигурации оборудования должны совпадать. Если на карте указано 4-20 мА, а в конфигурации оборудования — 0-10 В, показания будут неверными и будут выглядеть как проблема с датчиком. Номер заказа и версия оборудования в конфигурации оборудования должны совпадать с фактическим модулем, иначе процессор пометит слот как проблемный.

Проверки:

· Вытяните карточку с диапазоном. Правильно ли она перевернута? Правильно ли она расположена?

· Отображает ли HW Config тот же диапазон для этой группы?

· Соответствует ли номер заказа в HW Config номеру модуля в стойке?

Решение: правильно вставьте карту, исправьте запись в конфигурации оборудования и загрузите файл. Перезагрузите стойку, если процессор выдает ошибку.

6. Заземление и синфазное напряжение

Датчик 7KF02 разделяет группы каналов всего примерно на два вольта. Это не настоящая изоляция. Это лишь условное разделение. Если передатчик и ПЛК находятся на разных потенциалах земли, разница напрямую отражается на входе. Показания меняются. Они скачут. Иногда они замирают.

У меня был компрессорный модуль, изготовленный в США, работающий от сети 120 В/60 Гц, который стоял рядом с распределительным щитом на 230 В/50 Гц. Аналоговый сигнал постоянно колебался. Разница в напряжении между заземлением и сигналом составляла пару вольт, и у 7KF02 не было запаса по напряжению. Решением стало одноточечное заземление и заземление экрана с одного конца. 15-битные модули 7NF справляются с подобными проблемами лучше, но не всегда можно выбирать оборудование.

Проверки:

· Измерьте напряжение между отрицательным контактом передатчика и клеммой M модуля. Разница более одного-двух вольт указывает на проблему синфазного сигнала.

· Экран заземлен с обоих концов? Это приводит к образованию контура заземления и появлению гула.

· Сигнальные кабели прокладываются в одном лотке с проводами двигателя или кабелями частотно-регулируемого привода?

Решение: одноточечное заземление, один конец экрана заземлен, а другой заизолирован изолентой, а в сложных случаях — изолятор между передатчиком и платой. Это стоит дешевле, чем новый модуль, и устраняет первопричину проблемы.

7. Адресация и конфигурация слотов

Модуль установлен в слот 4, а в конфигурации указан слот 5. Или же порядковый номер в конфигурации оборудования не соответствует фактически установленной карте. Процессор либо выдает ошибку слота, либо значения не обновляются. Интерфейс оператора показывает устаревшие данные, и операторы считают, что процесс завис.

Мне также достался из магазина "новый" модуль, который оказался более старой аппаратной версией, чем ожидалось программой HW Config. Процессор отказался его принимать. Решение заключалось в том, чтобы сопоставить версию в конфигурации с картой в стойке или найти нужную карту. Проверьте также адреса входных слов. 8-канальная карта принимает восемь слов, и если адреса двух карт совпадают, показания будут конфликтовать друг с другом.

Проверки:

· Откройте информацию о модуле в разделе «Конфигурация оборудования». Отображает ли карта ожидаемый номер заказа и версию?

· Модуль находится в том слоте, который указан в конфигурации?

· Перекрываются ли адреса входных слов с адресами другой карты?

Решение: исправьте конфигурацию, загрузите и подтвердите адреса. Затем проверьте актуальное значение в таблице НДС.

8. Модуль фактически вышел из строя.

Последний пункт в списке, и это правильно. Реальные аппаратные сбои случаются. Скачок напряжения выводит из строя входной каскад. Короткое замыкание в передатчике подает 24 В на вход, рассчитанный всего на миллиамперы. Молния ударяет в забор в ста метрах от вас, и вся стойка деформируется. Иногда плата просто выходит из строя из-за износа.

Признаки очевидны: постоянно горит светодиод SF, в информации о модуле отображается внутренняя неисправность, ни один канал не реагирует даже при прямом подключении калибратора к клеммам, и неисправность сохраняется при перемещении карты в другой слот. Если вы выполнили шаги с 1 по 7, а карта по-прежнему не работает, значит, проблема в ней.

Проверки:

· Проверьте работоспособность, заменив карту на заведомо исправную. Если неисправность связана с картой, значит, дело в ней.

· Понюхайте модуль. У сгоревшей электроники характерный запах. То же самое относится и к вышедшему из строя защитному каскаду на входе.

· Проверьте входную цепь на наличие видимых повреждений.

Решение: замените его. Точно сопоставьте номер заказа и проверьте версию оборудования с записью в вашем файле конфигурации оборудования. Подойдет бывший в употреблении модуль 6ES7331-7KF02-0AB0 от надежного поставщика. Просто подтвердите версию и убедитесь, что плата расширения поставляется с ним. Тип переднего разъема также имеет значение. Если вы совершаете покупки, у нас есть запасные части для ПЛК Siemens и общие запасные части для ПЛК, охватывающие распространенные версии SM331, новые и бывшие в употреблении. Новые модули имеют маркировку CE и UL. Бывшие в употреблении модули из ЕС или США подойдут, если номер заказа и версия совпадают.

Диагностика: что показывает карта?

Светодиод SF

SF LED — это весь словарь терминов этого модуля. Изучите его, и вы избежите половины догадок.

Состояние светодиода | Значение | Что делать

SF выключен | Карта не сообщает об ошибке | Доверьтесь ей, но все же проверьте проводку на плате.

Мигает индикатор SF | Неисправность канала: обрыв провода, превышение диапазона, недостаточный диапазон | Прочитайте диагностику, найдите канал

Индикатор SF постоянно горит | Ошибка назначения параметров или внутренняя неисправность | Проверьте конфигурацию оборудования, карту диапазона и версию модуля

Информация о модуле чтения

В разделе «Конфигурация оборудования» дважды щелкните модуль и откройте «Информация о модуле». На вкладке «Диагностика» отображается вся необходимая информация о плате. Там указано название канала, тип неисправности, а также тип неисправности: обрыв провода, пониженный или повышенный диапазон. Также отображаются внутренние неисправности, которые не могут быть отображены светодиодами.

Если включить диагностическое прерывание в параметрах модуля, процессор будет получать уведомление о каждой ошибке. Вот где ловушка. Если прерывание включено, а OB82 не загружен в программу, процессор переходит в состояние STOP при первой же ошибке канала. Я уже отвечал на подобные звонки в 3 часа ночи. Кто-то включил диагностику по веской причине и забыл про OB. Вся линия остановилась из-за того, что у одного запасного канала оборвался провод.

Наблюдение за сырой стоимостью

Откройте таблицу НДС и введите адрес входного слова. Для 8-канальной карты это восемь слов. Следите за значением, подавая известный сигнал на полевые клеммы. Если исходное значение следует за сигналом, карта и конфигурация в порядке. Если исходное значение игнорирует сигнал, двигайтесь в обратном направлении к полевым клеммам, клемма за клеммой.

Мониторинг обрыва проводов

Мониторинг обрыва провода можно параметризовать в диапазонах 4-20 мА и 1-5 В. Включенная функция показывает значение 32767 в режиме разомкнутой цепи, а светодиод SF мигает, сигнализируя об обрыве провода. Выключенная функция показывает значение 0 в режиме разомкнутой цепи, что выглядит точно так же, как неисправный датчик. Знайте, какой у вас режим, иначе вы будете гнаться за призраком целый час.

Ценность для инженерных подразделений

Вот карта, к