Risoluzione dei problemi del sistema ridondante Siemens S7-400H
Da quasi vent'anni mi occupo della manutenzione di sistemi S7-400H. Questi rack ridondanti sono stati progettati per non fermarsi mai, ma si fermano di continuo. Le CPU sono quasi sempre a posto. I moduli di sincronizzazione, gli alimentatori e i collegamenti in fibra ottica sono i componenti che si guastano. Il sistema H in sé è robusto. Il problema è che tutto il resto invecchia e si usura, e quando la ridondanza fallisce, ci si ritrova a lavorare con una sola CPU, senza backup.
Lavoro in un negozio che è stato nel Siemens Mi occupo di PLC sin dai tempi dell'S5. L'S7-400H è uscito nel 1996 e gli impianti lo utilizzano ancora. Questo articolo descrive i guasti che ho risolto su sistemi reali. Numeri concreti, soluzioni reali, niente teoria.
Ci si avvicina al pannello e si nota che una CPU mostra un LED giallo IFM1F o REDF. L'altra CPU funziona da sola. Questa è la richiesta di assistenza più frequente che ricevo.
Prima cosa: controlla i moduli di sincronizzazione. L'S7-400H utilizza due moduli di sincronizzazione per CPU, collegati tramite cavi in fibra ottica. I codici articolo sono 6ES7 960-1AA04 per la fibra standard o 6ES7 960-1AB04 per la portata estesa. Ho visto molti più guasti ai moduli di sincronizzazione che guasti alla CPU.
Osserva il LED SYNC su ciascun modulo di sincronizzazione. Se è spento o lampeggia quando dovrebbe essere acceso fisso, il modulo è guasto o in via di guasto. Sostituiscilo. Non preoccuparti di testarlo.
Controllate quindi i cavi in fibra ottica. Questi cavi si piegano, si schiacciano nelle ante degli armadi, vengono rosicchiati dai roditori. Tenete un'estremità controluce. Se notate una fuoriuscita di luce attraverso la guaina, sostituitela. Se ne avete uno, utilizzate un misuratore di potenza della fibra. È necessario un valore di almeno -20 dBm al ricevitore. Al di sotto di -25 dBm si verificano perdite di sincronizzazione intermittenti, di solito proprio quando la produzione è al massimo.
Se i connettori in fibra ottica sono sporchi, ricollegateli. Usate un prodotto per la pulizia a un clic, non la vostra maglietta. Ho riparato più moduli di sincronizzazione rotti con una penna per la pulizia da 12 dollari che con un pezzo di ricambio da 600 dollari.
Se i moduli e i cavi di sincronizzazione risultano funzionanti, forzare il ripristino della ridondanza. Mettere la CPU in STOP, quindi riportarla in RUN. Nel passaggio 7, andare su PLC > Diagnostica/Impostazioni > Modalità operativa. Il sistema dovrebbe risincronizzarsi. In caso contrario, si tratta di un guasto hardware sul backplane o sulla CPU stessa.
Gli alimentatori PS 407 (6ES7 407-0KA02-0AA0 (o simili) sono dei cavalli da lavoro, ma hanno un punto debole: il circuito di monitoraggio della batteria di riserva.
Scenario tipico: un alimentatore mostra il LED BATT acceso. Il sistema continua a funzionare, a nessuno importa, e tre mesi dopo anche l'altro alimentatore si guasta. Ora sei fuori servizio. L'ho visto succedere centinaia di volte.
Quello che faccio è scollegare l'alimentatore sospettato di essere difettoso e controllare la tensione di uscita ai terminali sul retro. Dovresti rilevare 24 V CC con una tolleranza del 2%. Qualsiasi valore inferiore a 23 V o superiore a 25 V indica che il circuito di regolazione è instabile. Sostituiscilo. Non cercare di regolarlo. Non c'è un potenziometro di regolazione su questi alimentatori.
Il problema nascosto: l'alimentatore potrebbe funzionare correttamente, ma la tensione di ingresso a 24 V CC del rack potrebbe essere insufficiente. Controlla i terminali di ingresso sul PS 407. Se la tensione di ingresso scende al di sotto di 20,4 V (la soglia di sottotensione dell'S7-400), l'alimentatore segnalerà un guasto. Questo accade più spesso di quanto si pensi. Interruttori automatici difettosi, terminali allentati, cavi sottodimensionati.
Un altro problema può essere il guasto del modulo di ridondanza. Se il modulo di ridondanza (6ES7 407-0RA00-0AA0) è posizionato tra due alimentatori, anche questo può guastarsi. In tal caso, uno degli alimentatori appare inattivo al rack, pur erogando tensione. Disabilitare temporaneamente il modulo di ridondanza. Collegare i terminali di uscita per verificare. Se il rack riprende a funzionare, sostituire il modulo.
L'IM 460-1 (6ES7 460-1BA00-0AA0I moduli ) nel rack centrale e IM 461-1 (6ES7 461-1BA00-0AA0) nel rack di espansione rappresentano un altro punto debole nei sistemi H. Si tratta dei moduli di interfaccia che collegano i due rack di una coppia ridondante.
Il sintomo: una CPU segnala un errore Ext. DP Fault o BUS2Fault, mentre l'altra funziona correttamente. La coppia ridondante non riesce a sincronizzarsi perché la comunicazione con il rack di espansione è interrotta.
Test rapido: scambia il modulo IM 460-1 tra i due rack. Se il guasto si sposta con il modulo, quest'ultimo è difettoso. Se rimane nello stesso slot, il problema risiede nel backplane o nel cavo di collegamento tra i rack.
Problemi con i cavi: i cavi di collegamento (6ES7 468-xx) hanno quei grossi connettori rettangolari. Mi è capitato che il fermo si rompesse, il cavo si sfilasse parzialmente e il sistema presentasse guasti intermittenti per settimane prima che qualcuno se ne accorgesse. Spingere il connettore con decisione. Se scatta, bene. Se non scatta, sostituire l'estremità del cavo.
Le CPU S7-400H utilizzano schede di memoria, in particolare schede RAM MMC o di tipo precedente. Quando la batteria si scarica, queste schede vengono danneggiate e la CPU si spegne. Il sistema ridondante si avvia, ma una delle CPU non passa in modalità RUN perché non riesce a caricare il sistema operativo.
Estrai la scheda di memoria e inseriscila in un lettore collegato a un PG/PC. Prova a leggerla. Se Windows ti chiede di formattarla, la scheda è guasta. Se riesci a leggerla, esegui un backup del progetto, riformatta la scheda e riscrivi i dati.
La soluzione pratica: tenete sempre due schede di memoria di riserva programmate per ogni tipo di CPU nel vostro case. Quando ciò accade (e accadrà), potrete sostituire la scheda in trenta secondi anziché impiegare un'ora per ricostruirla.
Se entrambe le CPU perdono le schede contemporaneamente (di solito a causa di un'interruzione totale dell'alimentazione con batterie di backup scariche), sarà necessario scaricare nuovamente il progetto. Anche gli orologi basati sulla RAM possono variare durante questa operazione, quindi è consigliabile impostare l'ora su entrambe le CPU dopo il caricamento.
Questa cosa mi fa impazzire. Il sistema ridondante funziona correttamente, ma uno slave DP (magari un ET 200M o un rack I/O remoto) risulta guasto su un canale ma non sull'altro.
Causa principale: il master DP su una CPU ha perso la connessione con lo slave, l'ha ristabilita e ora lo slave è assegnato al master sbagliato. Le due CPU non concordano su chi stia gestendo lo slave.
Soluzione al PASSO 7: accedere alla configurazione hardware e verificare le proprietà di ridondanza per lo slave DP. Assicurarsi che sia impostato su Master DP ridondante. Se è impostato su uno slot master specifico, modificarlo. Quindi riavviare il dispositivo slave.
Dopo la sostituzione di uno slave DP in un sistema ridondante, è necessario riassegnare lo slave a entrambi i master. La procedura di sostituzione dello slave descritta nel manuale è la seguente: scollegare lo slave dall'alimentazione, sostituirlo, riaccendere l'alimentazione, quindi utilizzare la procedura HW Config > PLC > Download to Module per lo slave DP. Se non si eseguono le operazioni su entrambi i master, lo slave funzionerà correttamente con una CPU e genererà un errore con l'altra.
La sostituzione della CPU (414H, 417H, ecc.) è rara, ma può capitare. Ecco quando la effettuo:
· La CPU va in STOP con un codice di errore interno che non scompare dopo un ripristino della memoria.
· Diversi moduli I/O sulla stessa CPU non mostrano alcuna connessione, ma il backplane funziona correttamente.
· Il LED INTF rimane acceso permanentemente anche dopo un nuovo download OB1.
· Si osserva un errore di I/O distribuiti: su una CPU si verifica un guasto alla stazione, mentre l'altra CPU comunica correttamente con gli stessi slave.
Sostituzione della CPU in un sistema H: isolare la CPU funzionante, estrarre la CPU guasta, installare la nuova, impostare il selettore di modalità su MRES e tenerlo premuto per nove secondi (finché il LED STOP smette di lampeggiare e rimane acceso fisso), quindi impostare su RUN. La CPU funzionante scaricherà automaticamente i dati di sistema sulla nuova CPU. Attendere il completamento dell'operazione. Non interrompere il processo. L'operazione richiede dai due ai cinque minuti, a seconda delle dimensioni del programma.
L'errore che vedo è questo: gli utenti sostituiscono la CPU senza verificare la compatibilità della versione del firmware. Se la nuova CPU ha un firmware diverso da quello esistente, la ridondanza non verrà stabilita. Controllate sempre la versione del firmware del 6ES7 400 nel buffer di diagnostica prima di ordinare una CPU sostitutiva.
Un aspetto che vi farà perdere ore: i codici dei moduli di sincronizzazione devono corrispondere su entrambe le CPU. Se il rack 0 ha il codice 6ES7 960-1AA04 e il rack 1 ha il codice 6ES7 960-1AB04, il sistema non si sincronizzerà. Non importa se la documentazione afferma che sono compatibili. Sul campo, non lo sono. Utilizzate sempre i codici corrispondenti.
Lo stesso vale per la lunghezza delle fibre. Se un cavo è lungo 1 metro e l'altro 10 metri, la differenza di temporizzazione del segnale può causare la perdita di sincronizzazione durante cicli di scansione lunghi. Utilizzate la stessa lunghezza per entrambi i collegamenti.
Quando entro in un impianto con un sistema H guasto, questo è il mio ordine:
1. Osserva i LED su entrambe le CPU. Prendi nota dello stato di ciascun LED.
2. Leggere il buffer di diagnostica sulla CPU singola (quella ancora in esecuzione).
3. Leggere il buffer di diagnostica sulla CPU guasta.
4. Verificare i LED del modulo di sincronizzazione su entrambi i rack.
5. Controllare i LED dell'alimentatore e della batteria.
6. Ascolta gli alimentatori delle ventole. Se una ventola non funziona, sostituisci subito l'alimentatore.
Il buffer diagnostico ti fornisce il 90% delle informazioni necessarie. Non andare a tentoni. Leggilo attentamente.
La maggior parte dei problemi del PLC S7-400H non riguarda le CPU. I moduli di sincronizzazione, gli alimentatori, i moduli IM e i cavi in fibra ottica si guastano molto prima del PLC principale. È consigliabile tenere dei pezzi di ricambio per i componenti più costosi (moduli di sincronizzazione e moduli IM), perché aspettare tre giorni per un ricambio 6ES7 960-1AA04 costerà di più che tenerlo in magazzino.
E controllate le batterie a ogni intervento di manutenzione preventiva. Una batteria di backup scarica trasforma un ciclo di accensione/spegnimento di due minuti in un'operazione di ripristino che richiede quattro ore.
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