10 wichtige SPS-Praxistipps

2025-08-27

10 wichtige SPS-Praxistipps

Bei täglichen SPS-Anwendungen kann die Beherrschung dieser praktischen Tipps Ihre Effizienz und Effektivität steigern. Hier sind zehn Schlüsseltechniken, die Sie im Hinterkopf behalten sollten:

1. Erdungsprobleme

SPS-Systeme haben strenge Erdungsanforderungen. Ein unabhängiges, dediziertes Erdungssystem wird empfohlen und alle zugehörigen Geräte sollten ordnungsgemäß geerdet sein. Das Anschließen mehrerer Stromkreiserdungspunkte kann zu unerwarteten Strömen führen, die zu Logikfehlern oder Stromkreisschäden führen können. Dies tritt häufig auf, wenn Erdungspunkte physisch getrennt und über Kommunikationskabel oder Sensoren verbunden sind. SPS-Systeme verwenden normalerweise eine Einzelpunkterdung. Um die Gleichtaktstörungsfestigkeit zu erhöhen, kann für analoge Signale die abgeschirmte Floating-Ground-Technologie verwendet werden. Dazu gehört die einpunktige Erdung der Signalkabelabschirmung und die erdfreie Signalschleife mit einem Isolationswiderstand gegenüber der Erde von mindestens 50 MΩ.

2. Umgang mit Störungen

Industrielle Umgebungen sind anfällig für hoch- und niederfrequente Störungen, die häufig über Kabel übertragen werden, die mit Geräten vor Ort verbunden sind. Zusätzlich zur ordnungsgemäßen Erdung sollten bei der Kabelkonstruktion, -auswahl und -installation die folgenden Anti-Interferenz-Maßnahmen ergriffen werden:

Für analoge Signale verwenden Sie doppelt geschirmte Kabel.

Verwenden Sie für Hochgeschwindigkeitsimpulssignale abgeschirmte Kabel, um externe Störungen und Störungen durch Signale mit niedrigem Pegel zu vermeiden.

Für SPS-Kommunikationskabel werden vom Hersteller bereitgestellte Kabel empfohlen. In weniger kritischen Anwendungen können geschirmte Twisted-Pair-Kabel verwendet werden.

Verlegen Sie analoge Signalleitungen, Gleichstromsignalleitungen und Wechselstromsignalleitungen nicht im selben Kabelkanal.

Abgeschirmte Kabel, die in Schaltschränke ein- oder austreten, müssen direkt am Gerät geerdet werden, ohne dass sie über Klemmen verlaufen.

Wechselstromsignale, Gleichstromsignale und analoge Signale sollten nicht über dasselbe Kabel erfolgen. Stromkabel sollten getrennt von Signalkabeln verlegt werden.

Um Störungen vor Ort zu beheben, verwenden Sie abgeschirmte Kabel für die betroffenen Leitungen und installieren Sie diese neu. Alternativ können Sie dem Programm Anti-Interferenz-Filtercode hinzufügen.

3. Beseitigung der Leitungskapazität, um Fehlbedienungen vorzubeugen

Zwischen den Leitern eines Kabels besteht eine Kapazität. Selbst qualifizierte Kabel haben einen bestimmten Kapazitätsbereich. Wenn die Kabellänge jedoch die empfohlenen Grenzwerte überschreitet, kann die Leitungskapazität zu Fehlfunktionen der SPS führen. Dies kann zu unerklärlichen Phänomenen führen, z. B. zu einer korrekten Verdrahtung, aber zu keiner Reaktion der SPS-Eingänge oder zu gegenseitigen Interferenzen der SPS-Eingänge. Um dieses Problem zu beheben:

Verwenden Sie Kabel mit verdrillten Adern.

Kabellänge minimieren.

Trennen Sie störende Eingänge mit speziellen Kabeln.

Verwenden Sie abgeschirmte Kabel.

4. Auswahl der Ausgabemodule

Ausgangsmodule sind in den Typen Transistor, Triac und Relais erhältlich:

Transistormodule bieten die schnellste Schaltgeschwindigkeit (typischerweise 0,2 ms), haben aber die niedrigste Belastbarkeit (0,2 – 0,3 A, 24 VDC). Sie eignen sich für schnell schaltende und signalbezogene Geräte und werden häufig mit Frequenzumrichtern und Gleichstromgeräten verwendet. Beachten Sie die Auswirkungen des Transistorleckstroms auf Lasten.

Triac-Module sind kontaktlos und für Wechselstromlasten geeignet, haben jedoch eine begrenzte Belastbarkeit.

Relaismodule unterstützen Wechsel- und Gleichstromlasten und verfügen über eine hohe Belastbarkeit. Sie sind typischerweise die erste Wahl für konventionelle Steuerungen, haben aber eine langsamere Schaltgeschwindigkeit (etwa 10 ms), was sie für Hochfrequenzanwendungen ungeeignet macht.

5. Umgang mit Überspannung und Überstrom des Wechselrichters

Beim Reduzieren der Geschwindigkeit durch Absenken des eingestellten Werts kann der Motor in den regenerativen Bremsmodus wechseln. Die zum Wechselrichter zurückgespeiste Energie erhöht die Spannung am Filterkondensator und löst möglicherweise den Überspannungsschutz aus. Um dieses Problem zu beheben, fügen Sie einen externen Bremswiderstand hinzu, um die regenerative Energie abzuleiten.

Wenn ein Wechselrichter mehrere kleine Motoren antreibt, kann ein Überstromfehler in einem Motor dazu führen, dass der Wechselrichter abschaltet und alle angeschlossenen Motoren stoppt. Um dies zu verhindern, installieren Sie auf der Ausgangsseite des Wechselrichters einen 1:1-Trenntransformator. Dadurch wird sichergestellt, dass Fehlerströme auf den Transformator beschränkt bleiben und der Wechselrichter vor einer Auslösung geschützt wird.

6. Beschriftung der Ein- und Ausgänge zur einfachen Wartung

SPS steuern komplexe Systeme mit zahlreichen Eingangs- und Ausgangsrelaisklemmen, Anzeigeleuchten und SPS-Nummerierung. Um die Fehlerbehebung zu vereinfachen:

Erstellen Sie eine Tabelle basierend auf dem elektrischen Schaltplan und platzieren Sie sie auf dem Schaltpult oder Schrank des Geräts. Listen Sie jede SPS-Eingangs- und Ausgangsklemmennummer zusammen mit den entsprechenden elektrischen Symbolen und chinesischen Namen auf.

Für diejenigen, die mit dem Betriebsprozess oder den Kontaktplandiagrammen nicht vertraut sind, können Sie eine SPS-Eingangs-/Ausgangslogik-Funktionstabelle entwickeln. Diese Tabelle beschreibt die logischen Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltkreisen während des Betriebs.

7. Fehlerdiagnose mithilfe der Programmlogik

Angesichts der großen Vielfalt an verfügbaren SPS sind die Kontaktplananweisungen für Low-End-SPS im Allgemeinen ähnlich. Bei High-End-SPSen wie der S7-300 werden viele Programme in strukturiertem Text geschrieben. Praktische Leiterdiagramme sollten zum leichteren Verständnis chinesische Symbolanmerkungen enthalten. Bei der Analyse elektrischer Fehler wird üblicherweise die Reverse-Lookup-Methode verwendet. Lokalisieren Sie ausgehend vom Fehlerpunkt das entsprechende SPS-Ausgangsrelais und verfolgen Sie die für seine Aktivierung erforderlichen logischen Beziehungen zurück. Die Erfahrung zeigt, dass der Fehler normalerweise durch die Identifizierung eines Problems behoben wird, da mehrere gleichzeitige Fehler selten sind.

8. Beurteilung von SPS-Fehlern

SPS sind äußerst zuverlässig und weisen eine geringe Ausfallrate auf. Hardwareausfälle wie SPS- oder CPU-Schäden oder Softwarefehler kommen nahezu nicht vor. Es ist unwahrscheinlich, dass SPS-Eingangspunkte ausfallen, sofern sie nicht Hochspannungsstörungen ausgesetzt sind. Ebenso haben SPS-Ausgangsrelaiskontakte eine lange Lebensdauer, sofern sie nicht aufgrund von Kurzschlüssen in der Peripherielast oder Konstruktionsfehlern überlastet werden. Konzentrieren Sie sich bei der Behebung elektrischer Fehler auf periphere elektrische Komponenten und nicht auf SPS-Hardware- oder -Softwareprobleme. Dieser Ansatz ist entscheidend für schnelle Reparaturen und die Minimierung von Produktionsausfallzeiten.

9. Vollständige Nutzung der Software- und Hardwareressourcen

Befehle, die nicht am Regelkreis beteiligt sind oder vor dem Regelkreis aktiviert wurden, können von der SPS ausgeschlossen werden.

Wenn mehrere Befehle eine einzelne Aufgabe steuern, können sie extern parallel verbunden werden, bevor sie mit einem Eingabepunkt verknüpft werden.

Nutzen Sie interne Softkomponenten der SPS und Zwischenzustände, um die Programmintegrität und -kontinuität sicherzustellen, die Entwicklung zu vereinfachen und die Hardwarekosten zu senken.

Halten Sie nach Möglichkeit jeden Ausgang getrennt, um die Steuerung und Inspektion zu erleichtern und andere Ausgangsschaltkreise zu schützen. Ein Fehler an einem Ausgangspunkt wirkt sich nur auf den entsprechenden Ausgangskreis aus.

Implementieren Sie für Ausgänge, die bidirektionale Lasten steuern, eine Verriegelung sowohl im SPS-Programm als auch extern, um bidirektionale Lastbewegungen zu verhindern.

Zur Gewährleistung der Sicherheit sollten Not-Aus-Schalter für SPSen externe Schalter verwenden.

10. Sonstige Vorsichtsmaßnahmen

Schließen Sie niemals Wechselstromleitungen an die SPS-Eingangsklemmen an, um eine Beschädigung der SPS zu vermeiden.

Erdungsklemmen sollten unabhängig geerdet und nicht in Reihe mit anderen Geräten geschaltet werden. Das Erdungskabel sollte einen Querschnitt von mindestens 2 mm² haben.

Hilfsstromversorgungen haben eine begrenzte Kapazität und können nur Geräte mit geringem Stromverbrauch wie fotoelektrische Sensoren versorgen.

Einige SPS verfügen über eine bestimmte Anzahl ungenutzter Adressanschlüsse. Schließen Sie keine Kabel daran an.

Wenn im SPS-Ausgangskreis keine Schutzvorrichtung vorhanden ist, schließen Sie Sicherungen oder andere Schutzvorrichtungen in den externen Stromkreis ein, um zu verhindern, dass Lastkurzschlüsse das System beschädigen.