Keine Kommunikation mit der SPS – wie Sie Hardwarefehler Schritt für Schritt ausschließen
Der Kommunikationsverlust mit der SPS legt die Produktion lahm. Bevor Sie nach einem Softwarefehler suchen, prüfen Sie zuerst die Hardware-Ebene. Sehen Sie sich eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Diagnose von Stromversorgung, Kabeln und Modulen an.
Keine Kommunikation mit der SPS – wie Sie Hardwarefehler Schritt für Schritt ausschließen
Der Verlust der Kommunikation mit der SPS kann zum Stillstand einer Maschine oder der gesamten Produktionslinie führen. Zwar wird bei der Diagnose oft zunächst ein Programmfehler, eine Gerätekonfiguration oder Netzwerkparameter vermutet, es lohnt sich jedoch, zunächst die Hardware-Ebene zu prüfen.
Kabel, Steckverbinder, Stromversorgung, Kommunikationsmodule sowie elektromagnetische Störungen sind Elemente, die bereits vor Beginn der Diagnose mit TIA Portal, Studio 5000 oder TwinCAT überprüft werden können.
Im Folgenden finden Sie einen systematischen Diagnosepfad, mit dem Sie Schritt für Schritt die häufigsten Hardwarefehler ausschließen können.
Schritt 1: Diagnose der LED-Anzeigen und der Stromversorgung
Der erste Schritt sollte die Analyse der LED-Anzeigen an der CPU, den Kommunikationsmodulen sowie den I/O-Inseln sein, etwa bei Siemens SIMATIC ET 200SP oder Allen-Bradley Point I/O.
Die Bedeutung der einzelnen Signalisierungen hängt vom Hersteller und dem konkreten Gerätemodell ab, weshalb es sich immer lohnt, den beobachteten Zustand mit der Dokumentation des jeweiligen Controllers oder Moduls abzugleichen.
Beispieldiagnose in einer Siemens-SIMATIC-Umgebung
Bei Steuerungen und Systemen wie S7-1500, S7-1200 oder S7-300 können unter anderem folgende Signalisierungen auftreten:
SF – System Fault
Kann auf einen Systemfehler, ein Hardwareproblem, eine Konfigurationsabweichung oder einen Modulausfall hinweisen.
BF – Bus Fault
Kann auf ein Problem mit der Buskommunikation hinweisen, etwa in einem Profibus-DP- oder Profinet-Netzwerk. Ursache kann ein unterbrochenes Kabel, eine fehlende physische Verbindung, ein Problem mit einem Netzwerkgerät oder ein Konfigurationsfehler sein.
Beispieldiagnose in einer Rockwell-Automation-/Allen-Bradley-Umgebung
In Systemen wie ControlLogix oder CompactLogix werden häufig folgende Anzeigen verwendet:
MS – Module Status
Informiert über den Zustand des Moduls und dessen Diagnose. Je nach Gerät können bestimmte Blinkmuster unter anderem auf einen Hardwarefehler oder ein diagnosebedürftiges Problem hinweisen.
NS – Network Status
Informiert über den Zustand der Netzwerkkommunikation, etwa bei EtherNet/IP oder DeviceNet. Die Anzeige kann auf eine fehlende aktive Verbindung, einen Kommunikations-Timeout oder ein Problem mit der Netzwerkkonfiguration hinweisen.
Überprüfung der Stromversorgung
Vor der weiteren Diagnose sollte die Versorgungsspannung direkt an den Klemmen des Geräts gemessen werden.
Bei 24-V-DC-Installationen lohnt es sich, nicht nur das bloße Vorhandensein der Spannung zu prüfen, sondern auch deren Stabilität. Kurzzeitige Spannungseinbrüche, lose Verbindungen, ein überlastetes Netzteil oder Installationsprobleme können dazu führen, dass Geräte neu starten oder Kommunikationsmodule gestört werden.
| LED-Anzeige / Symptom | Mögliche Hardwareursache | Erste Diagnosemaßnahme | Nützliches Werkzeug |
|---|---|---|---|
| BF / NS – Kommunikationsfehleranzeige | Beschädigtes Kabel, Stecker, Port, fehlende physische Verbindung oder Problem mit einem Netzwerkgerät | Sichtprüfung von Kabeln und Steckverbindern sowie Kontrolle des Portzustands | Taschenlampe, Netzwerktester, Multimeter |
| SF / MS – Modulfehleranzeige | Problem mit dem Modul, der Stromversorgung, der Verbindung zum internen Bus oder der Elektronik selbst | Prüfung des Modulsitzes und der Stromversorgung, anschließend kontrollierter Neustart gemäß Herstellerverfahren | Sichtprüfung, Multimeter, Gerätedokumentation |
| Keine Signalisierung vorhanden | Keine Stromversorgung, beschädigtes Kabel, Sicherung, Klemmen oder Netzteil | Spannungsmessung direkt am Gerät | Multimeter |
Schritt 2: Kabel, Steckverbinder und Netzwerktopologie
Kabel, die unter schwierigen industriellen Bedingungen arbeiten, sind besonders anfällig für Beschädigungen. Vibrationen, Maschinenbewegungen, Schmiermittel, hohe Temperaturen sowie wiederholtes Biegen der Kabel in Energieketten können zu einer Beschädigung der Isolierung oder zum Bruch von Adern führen.
Bei Profinet- und EtherNet/IP-Netzwerken sollte besonders auf Folgendes geachtet werden:
- Zustand der Kabel
- RJ45- und M12-Steckverbinder
- Verriegelungen und mechanische Befestigung der Stecker
- Zustand der Switch- und Geräteports
- Stellen, an denen das Kabel durch bewegliche Elemente geführt wird
Bei Profibus DP und auf RS-485 basierender Kommunikation sollte zusätzlich Folgendes geprüft werden:
- Korrektheit der Kabelverbindungen
- Zustand der D-Sub-Stecker
- Schirmung
- Einstellung der Terminierung entsprechend der Bustopologie
- Durchgängigkeit des Kabels zwischen den einzelnen Geräten
Häufigste Fehler der physikalischen Ebene
| Kommunikationsstandard | Typische Steckverbinder und Verkabelung | Typischer Hardwarefehler | Prüfmethode |
|---|---|---|---|
| Profinet / EtherNet/IP | RJ45, M12, industrielles Ethernet-Twisted-Pair-Kabel | Kabelschaden, Durchscheuerung, lockere Verbindung oder beschädigter Port | Sichtprüfung, Kontrolle der Link-Anzeigen und Kabeltest mit geeignetem Tester |
| Profibus DP | D-Sub 9 und Busleitung | Terminierungsproblem, Kabel- oder Steckerschaden | Kontrolle der Terminierungseinstellungen, Sichtprüfung sowie Messungen gemäß Systemdokumentation |
| Modbus RTU / RS-485 | Gerätespezifische Steckverbinder und Busleitung | Kabelbruch, vertauschte Polarität, fehlende oder falsche Terminierung | Prüfung der Verbindungen und Parameter der physikalischen Ebene |
Bei Verdacht auf einen Kabelschaden ist es besonders hilfreich, das Verhalten des Kabels während des Maschinenbetriebs zu beobachten. Fällt die Kommunikation nur bei einer bestimmten Position eines beweglichen Elements aus, lohnt sich eine genaue Prüfung des Kabels in der Energiekette.
Schritt 3: Schirmung und elektromagnetische Verträglichkeit
Fällt die Kommunikation zufällig aus, insbesondere beim Starten von Motoren, Frequenzumrichtern oder anderen Hochleistungsgeräten, sollte der Einfluss elektromagnetischer Störungen berücksichtigt werden.
Mögliche Probleme können auftreten, wenn Kommunikationskabel sehr nah an Motorversorgungsleitungen, Umrichterkabeln oder anderen Störquellen verlegt sind.
Es lohnt sich, Folgendes zu prüfen:
- Art der Kabelführung
- Zustand der Schirmung
- Korrekte Erdung gemäß Herstelleranforderungen
- Potenzialausgleichsverbindungen zwischen den Anlagenelementen
- Zustand der Schirmklemmen
- Übereinstimmung des verwendeten Kabels mit den Anforderungen des jeweiligen Industrienetzwerks
Die Art der Schirmanbindung hängt von der Art der Installation, dem Kommunikationsstandard und den Herstellerempfehlungen ab. Es gibt keine universelle Methode für alle Systeme. Bei EMV-Problemen sollte man sich stets an der Gerätedokumentation und den Planungsgrundsätzen der jeweiligen Installation orientieren.
Schritt 4: Überprüfung der Module und des internen Busses
Zeigen Stromversorgung, Kabel und externe Verbindungen keine Probleme, ist im nächsten Schritt die Überprüfung der Module selbst erforderlich.
Bei modularen Systemen lohnt sich die Kontrolle von:
- Korrektem Sitz des Moduls
- Zustand der Kontakte
- Verunreinigungen oder Korrosionsspuren
- Zustand der Grundelemente und der internen Busverbindungen
- Möglichen Anzeichen von Überhitzung oder mechanischer Beschädigung
Vor dem Entfernen von Modulen muss die Stromversorgung getrennt und das Verfahren des Geräteherstellers befolgt werden.
Steht ein identisches, funktionsfähiges Modul zur Verfügung, kann ein kontrollierter Cross-Test durchgeführt werden, bei dem das verdächtige Element gegen ein funktionierendes Exemplar getauscht wird. Diese Methode ermöglicht eine deutlich schnellere Feststellung, ob ein bestimmtes Modul die Ursache des Problems ist.
Empfohlene Diagnosereihenfolge
Um die Fehlersuche zu verkürzen, lohnt sich eine einfache Reihenfolge:
- LED-Anzeigen prüfen.
- Versorgungsspannung direkt am Gerät messen.
- Kabel und Steckverbinder prüfen.
- Physische Netzwerkverbindung überprüfen.
- Energieketten und bewegungsexponierte Stellen kontrollieren.
- Einfluss elektromagnetischer Störungen bewerten.
- Modulsitz und internen Bus prüfen.
- Kontrollierten Modultausch durchführen, falls möglich.
Erst nachdem grundlegende Hardwareprobleme ausgeschlossen wurden, sollte mit der Diagnose von Konfiguration und Software fortgefahren werden.
Vorbeugender Inspektionsplan
Regelmäßige Kontrollen helfen, Probleme zu erkennen, bevor sie zu einem ungeplanten Stillstand führen.
| Anlagenbereich | Beispielhäufigkeit | Servicemaßnahme | Ziel |
|---|---|---|---|
| Energieketten und bewegliche Trassen | Alle 3 Monate | Kontrolle der Kabel auf Durchscheuerungen, Risse und mechanische Schäden | Frühzeitige Erkennung von Kabelschäden |
| Industrielle M12-, D-Sub- und RJ45-Steckverbinder | Alle 6 Monate | Kontrolle der Befestigung, des mechanischen Zustands und von Verschmutzungen | Reduzierung von Problemen durch Vibrationen und lockere Verbindungen |
| 24-V-DC-Stromversorgung | Gemäß Instandhaltungsplan | Kontrolle von Spannung, Klemmen und Netzteillast | Erkennung von Problemen mit instabiler Stromversorgung |
| Schaltschränke | Bei geplanten Stillständen | Kontrolle von Temperatur, Verschmutzung, Belüftung und elektrischen Verbindungen | Verringerung des Risikos von Überhitzung und Elektronikausfällen |
| Kommunikationsmodule und SPS | Gemäß TPM-Plan | Kontrolle der Diagnoseanzeigen und des physischen Gerätezustands | Frühzeitige Erkennung von Unregelmäßigkeiten |
Zusammenfassung und Expertenhilfe von Enetiv
Der systematische Ausschluss von Fehlern auf der physikalischen Ebene kann die Diagnosezeit erheblich verkürzen. Es lohnt sich, mit den einfachsten Elementen zu beginnen – Stromversorgung, LED-Anzeigen, Kabel und Steckverbinder – und erst danach zu einer fortgeschritteneren Analyse von Konfiguration und Software überzugehen.
Besteht das Problem nach Prüfung der grundlegenden Elemente weiterhin, kann die Ursache ein beschädigtes Kommunikationsmodul, ein Port, die Steuerungselektronik oder das Netzteil sein.
Enetiv bietet Diagnose industrieller Elektronik sowie Unterstützung beim Austausch und der Auswahl von Komponenten an. Bei Kommunikationsproblemen mit SPS-Steuerungen und Automatisierungsgeräten lohnt es sich, mit einer genauen Identifikation des Symptoms und des Modells des defekten Geräts zu beginnen.
Haben Sie ein SPS-Kommunikationsproblem, das die grundlegende Diagnose nicht klären konnte? Halten Sie das Steuerungsmodell, das Kommunikationsmodul sowie eine Beschreibung der LED-Anzeigen bereit – diese Angaben ermöglichen einen schnelleren Einstieg in die weitere Diagnose.