Das „Fischgrätendiagramm“: Methodische Strategien bei chaotischem Ausfallverhalten

Fehlerbilder in Bussystemen sind nur in den wenigsten Fällen direkt eindeutig identifizierbar – ganz im Gegenteil: Häufig ist beim Troubleshooting ein chaotisches Ausfallverhalten zu beobachten. Ein geordnetes und zielgerichtetes Vorgehen bei der Fehlersuche ist daher umso wichtiger. So auch bei einem unserer Kunden, der einen Schlachthof betreibt und uns nach einem Anlagenausfall zur Hilfe ruft. Bei jedem Ausfall der Anlage entsteht ein neues Fehlerbild. Einen Topologieplan zum Netzwerk gibt es nicht. Darüber hinaus ist es am Ort der Anlage sehr feucht, der Ammoniak ist deutlich zu riechen. Überall sind die Folgen der Korrosion zu sehen.

Fehlerursachen identifizieren, Abhängigkeiten erkennen

Aus dem Logbuch der SPS erfahren wir, dass unterschiedliche Teilnehmer am Profibus aussteigen. Dabei entsteht bei jedem Ausfall ein anderes Fehlerbild. Einige Teilnehmer tauchen in der Fehlerliste immer wieder auf. Auffällig ist dabei der Teilnehmer 64, der jedoch bereits ohne Erfolg gewechselt wurde. Deshalb arbeiten wir mit Hilfe des sogenannten „Fischgrätendiagramms“ (auch Ursache-Wirkungs-Diagramm). Bei dieser Methode geht es darum, mögliche Fehlerursachen zu identifizieren und die Abhängigkeiten untereinander darzustellen. So versuchen wir Modelle zu finden, die zu einem chaotischen Ausfallverhalten führen könnten. Die möglichen Fehlerursachen sollen jeweils durch unsere Messtechnik bestätigt oder verworfen werden.

Beim Troubleshooting entdecken wir eine Unterbrechung der Datenleitung in neun Metern Entfernung (siehe rechtes Bild). Dies spricht eindeutig für ein Kabel bzw. ein Steckerproblem. Die Analyse im linken Bild liefert hingegen keine eindeutigen Ergebnisse: Fehlerursache können Wackelkontakte, EMV Einkopplungen, Schirmbrüche oder Reflexionen sein. Um den ersten Fehler zu beheben, klopfen wir mit unserem P-QT 10 mit Hupe zunächst die Steckverbinder ab. Dabei werden vier defekte Steckverbinder gefunden und durch unsere „Hot and dirty Quick Fix“-Steckverbinder ersetzt, bei denen der Busabschlussschalter eingelötet ist. Dieses Fehlerbild können wir bei der weiteren Analyse somit ausschließen.

Um Fehler an der 24 VDC zu erkennen, kommt der Profitrace 2 zum Einsatz. Hierfür wird der Slave angepollt, der daraufhin keine Antwort mehr gibt. Allerdings muss der Fehler mindestens einmal aufgetreten sein. Also setzen wir uns im Schaltraum mit dem Profitrace 2 in Lauerstellung. Die Wartezeit verbringen wir mit der Sichtprüfung mittels IVGNet App. Dabei wird eine auffällige Baugruppe entdeckt, an der die Schirmerdung fehlt: Fehlt der Erdungsanschluss, so wird der Schirmstrom über den ESD Filter direkt in die Elektronik eingeleitet.

Bei der Sichtung des Telegrammmitschnitts werden anschließend zwei Diagnose-Telegramme entdeckt: In einem Telegramm ist eindeutig zu sehen, dass ein Ausgang überlastet ist. Bei der genaueren Untersuchung werden zwei Magnetventile entdeckt, die mit Wasser vollgelaufen sind. Wir haben bei der Sichtprüfung unter anderem ein 24V Drehstromnetzgerät ohne Stützkondensator gefunden, und hatten die Anweisung gegeben, die 24 VDC mit einem dicken Elko abzustützen. Die Messung mit dem Oszilloskop zeigten die typischen fünf Prozent Restwelligkeit, so wie auch leichte Einkopplungen durch die Frequenzumrichter.

Neuen Ansatz verfolgen oder alte Maßnahmen verstärken?

Nachdem sich in den nachfolgenden Tagen eine deutliche Verbesserung gezeigt hat, stellt sich uns die Kernfrage, ob wir einen weiteren, neuen Ansatz verfolgen oder die bisherigen Maßnahmen verstärken sollen. Die Beantwortung dieser Frage hängt eng mit der Frage zusammen, was alles Einfluss auf die 24 VDC hat. Identifiziert wurden bislang die Störfrequenzen der Frequenzumrichter. Es können aber auch Spannungseinbrüche sein, die durch große Lasten, Netzoberwellen, cosphi, usw. entstehen. Um dieser Frage näher zu kommen, simulieren wir mit Hilfe eines Programms verschiedene Spannungseinbrüche.

Als erstes simulieren wir einen Spannungseinbruch, in dem wir den Regler nach unten schieben (die lila Spannung am Kondensator weist eine Restwelligkeit auf). Dann verändern wir den cosinus phi. In beiden Fällen bricht die Spannung ein. Dann simulieren wir einen Spannungseinbruch mit den vorgegebenen Spannungseinbrüchen nach Figur 3a bis 3b. In allen Fällen hat das einen deutlichen Einfluss auf die Spannung nach dem Gleichrichter. Damit könnten solche Effekte zu den Ausfällen passen. Also wechseln wir das Netzgerät, mit allen Aktionen zusammen läuft die Anlage jetzt störungsfrei.

Ihr Schulungs-Countdown!

Bald gehts wieder los!
Behalten Sie mit unserem Count-Down ganz einfach den nächsten Schulungs-Termin im Blick!

Schulungen Profibus

mehr erfahren