Fallos SM331

 Las tres de la mañana. La línea de empaquetado se queda en silencio. No es el silencio tranquilo de una parada programada. Es el tipo de silencio que hace que el operario de turno de noche me llame con una voz que dice: «Este no es el primer problema de la noche»."El nivel del tanque está lleno", dice. "Lleno y subiendo. Estamos a punto de poner el producto en el suelo".Abro la tabla de IVA en mi portátil. El valor bruto del canal de nivel es 27648, justo en el límite superior de la escala. El transmisor de ese tanque es de 4-20 mA, y 27648 es lo que informa el SM331 cuando la entrada está al máximo. O el tanque realmente se está desbordando, o algo en ese circuito está fallando.Era el bucle. Suele serlo.He reemplazado más SM331 de los que puedo recordar. También he visto módulos en perfecto estado ser descartados porque un transmisor de 2 hilos se conectó a una ranura para 4 hilos, o una tarjeta de alcance se volvió a colocar al revés después de limpiar el panel. Nueve de cada diez veces, el problema no es el módulo, sino los componentes conectados a los terminales.Este artículo describe el orden en que reviso las cosas, ordenadas según la frecuencia con la que veo cada falla en el campo. Revisa la lista de arriba a abajo antes de pedir un repuesto. Podrías pensar que el problema está en el módulo. La mayoría de las noches, no es así. Qué es realmente el SM331 La SM331 es la tarjeta de entrada analógica para la familia S7-300. Recibe la señal de 4-20 mA, 0-20 mA o de voltaje de un transmisor de campo y la convierte en un valor que la CPU puede utilizar. Este valor es un entero sin procesar entre 0 y 27648 para rangos unipolares, o entre -27648 y +27648 para rangos bipolares. La CPU luego convierte este valor sin procesar a unidades de ingeniería: porcentaje, bar o grados Celsius, según lo requiera el proceso.Toda la familia comparte algunas características. Se montan en el mismo riel. Utilizan el mismo bus de placa base. Todos responden al mismo sistema de diagnóstico. Las diferencias radican en la cantidad de canales, la resolución, los rangos de entrada y el grado de aislamiento entre los canales.Siempre les digo a mis aprendices: el SM331 es un dispositivo sencillo y fiable. No inventa lecturas. Si marca 27648, significa que algo provocó esa lectura. Si marca cero, el circuito está abierto o inactivo. La tarjeta es un voltímetro con un número de serie. Si se le trata como tal, la resolución de problemas se simplifica enormemente. Modelos SM331 que encontrará en el campo No todos los SM331 son iguales. El número de pedido lo dice casi todo. Estos son los que veo en las plantas, con sus respectivas funciones.Número de pedido | Canales | Resolución | Rangos de entrada | Uso típico6ES7331-7KF02-0AB0 | 8 entradas analógicas | 12 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | El caballo de batalla. Procesa señales, transmisores, control de retroalimentación.6ES7331-7KB02-0AB0 | 2 entradas analógicas | 12 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Paneles pequeños, un par de señales, adaptaciones6ES7331-7NF10-0AB0 | 8 entradas analógicas | 15 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Alta resolución, pesaje de precisión, bucles rápidos6ES7331-7NF00-0AB0 | 8 entradas/salidas | 15 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Tarjeta de alta resolución antigua, misma función que la 7NF106ES7331-1KF02-0AB0 | 8 entradas analógicas | 13 bits | 0-10 V, ±10 V, 0-20 mA | Paneles de alta tensión. Sin aislamiento entre canales.6ES7331-7PF11-0AB0 | 8 AI | 16 bits | RTD, termopar | Temperatura. Pt100, tipo J y KAlgunas observaciones desde el terreno. El 7KF02 es el que más se suele encontrar en los racks. Es económico, está por todas partes y su tarjeta de rango permite que una sola tarjeta gestione el voltaje, la corriente e incluso, en algunos casos, los sensores Pt100 y los termopares. Esa flexibilidad es la razón por la que ha perdurado tanto tiempo.La 1KF02 no tiene aislamiento entre canales. Todos los canales comparten la misma referencia. Un fallo a tierra en un bucle afecta a toda la tarjeta. He visto cómo un cable de campo defectuoso dejaba inoperativos los ocho canales a la vez, y el equipo de mantenimiento tuvo que reemplazar dos tarjetas en perfecto estado antes de que alguien revisara el cable.El 7NF10 utiliza un conector frontal de 40 pines. Los modelos 7KF02 y 1KF02 utilizan conectores de 20 pines. Al comprar un repuesto, asegúrese de que el conector coincida, o tendrá que buscar el cable adecuado a las 2 de la madrugada. La lista de fallos, ordenados según la frecuencia con la que los veo. 1. Cableado y polaridad Este es el punto clave. Diría que la mitad de mis llamadas de servicio analógico terminan con una solución sencilla, no con un pedido de repuestos. El error más común es la polaridad invertida en los terminales del canal: M+ y M- intercambiados. Un técnico de instrumentación vuelve a conectar un transmisor de presión después de una calibración, confunde los terminales y la lectura se interrumpe. El operador jura que el transmisor está muerto. El transmisor está bien. Las dos pequeñas letras en el bloque de terminales lo explican todo.Las entradas actuales necesitan un retorno. Si el lado negativo del bucle está suelto, se obtiene basura. Ni cero, ni fijo. Basura. Valores que vagan sin control. También he visto un terminal que parecía bien sujeto, pero tenía un hilo de cable colgando. La lectura caía cada vez que la máquina vibraba. Uno pensaría que era un sensor suelto. Era un tornillo suelto.Comprobaciones:· ¿Están bien apretados los tornillos de los terminales? Tire de cada cable, pero no con suavidad.· ¿El terminal M+ del módulo va al lado positivo de la señal? ¿El terminal M- va al lado negativo?· ¿Cada canal actual tiene una ruta de retorno completa?· ¿Hay corrosión, pelusa verdosa o terminales descoloridos en zonas húmedas?Solución: vuelva a conectar los terminales con casquillos, reemplace los bloques de terminales dañados y etiquete el par. Una etiqueta solo toma diez segundos y ahorra una hora. 2. Transmisores de dos cables frente a transmisores de cuatro cables Este sistema envía los módulos en buen estado al contenedor de chatarra. Un transmisor de 2 hilos se alimenta directamente del bucle. El módulo debe configurarse para funcionar con 2 hilos, de modo que la alimentación del bucle salga del canal. Un transmisor de 4 hilos funciona con su propia fuente de alimentación. Su salida es simplemente una señal, y el módulo solo la mide.Conecta un transmisor de 2 hilos a una ranura configurada para 4 hilos y no habrá alimentación en el circuito. La tarjeta marca cero. Todos culpan a la tarjeta. Una vez encontré un transmisor de presión nuevo en esas condiciones, instalado por un contratista, que, según el capataz, no funcionaba. Con un multímetro, en dos minutos descubrí que el circuito no tenía voltaje. La tarjeta no tuvo ninguna oportunidad.Lo contrario es peor. Si conectas un transmisor de 4 cables a una ranura configurada para 2 cables, el módulo intentará enviar corriente de bucle a una salida que no puede absorberla. La lectura se fija en 27648 y la etapa de salida del transmisor se calienta y falla. Esa es la llamada de "el tanque está lleno" a las 3 de la mañana, a veces con un tanque realmente lleno porque la válvula se cerró debido a una lectura errónea.Comprobaciones:· ¿Cuántos cables van al transmisor? Dos significa que es de 2 hilos. Cuatro significa que tiene su propio par de alimentación.· ¿Qué indica la entrada de configuración de hardware para ese grupo de canales?· ¿En qué posición se encuentra la tarjeta de rango?Solución: configure la tarjeta de alcance y la configuración de hardware para que coincidan con el tipo de transmisor y conecte la alimentación del bucle donde corresponda. 3. Valor bruto atascado en 27648 o 0. El clásico. Un valor sin procesar fijado en 27648 significa que la entrada está al máximo. Un valor sin procesar fijado en 0 significa que el circuito está abierto, el sensor está averiado o falta la alimentación. Ambos se ven idénticos en la interfaz hombre-máquina (HMI): una lectura errónea. Sin embargo, tienen causas completamente diferentes.Con un valor de 27648, en orden de probabilidad: el sensor está en cortocircuito o bloqueado, la corriente del bucle realmente supera los 20 mA, la salida del transmisor está saturada o el rango está mal configurado. Tuve un nivel de tanque que marcó lleno durante una semana. El operador lo atribuyó a una tarjeta defectuosa. El cable se había pellizcado bajo una bandeja de cables durante un trabajo en el techo, provocando un cortocircuito entre ambos. El transmisor estaba forzando su máximo contra un bucle en cortocircuito. La tarjeta estaba informando la verdad.Atascado en 0: un bucle abierto, un transmisor averiado, un fusible fundido en la alimentación de bucle de 24 V o una rotura de cable con la monitorización desactivada. Y aquí hay un detalle sutil: si el canal está configurado para 0-20 mA pero el transmisor es de 4-20 mA, la tarjeta lee aproximadamente el 20 % de la escala cuando el depósito está vacío. No cero. El 20 %. Los operadores lo llaman "fuga" y es un problema de configuración, no de hardware.Comprobaciones:· Coloca un amperímetro en serie con el circuito. ¿Qué lectura de corriente obtienes?· Mida el voltaje entre los terminales del transmisor. ¿Está recibiendo la tensión necesaria?· Comprueba la línea de 24 V y el fusible del circuito. Los fusibles se funden a las 3 de la madrugada con más frecuencia que cualquier otro componente.Solución: reemplace el fusible, repare el cable o reemplace el sensor. Luego, inyecte 12 mA con un calibrador de bucle. Si la tarjeta muestra un valor intermedio, la tarjeta nunca fue el problema. 4. Fallos de aislamiento de grupo de canales El 7KF02 aísla sus canales en grupos de dos. Los canales 0 y 1 comparten un grupo. Lo mismo ocurre con el 2 y el 3, el 4 y el 5, y el 6 y el 7. Cuando un canal de un grupo sufre una sobretensión, su compañero también se ve afectado. He visto cómo una sobretensión desactivaba la protección de entrada del canal 0, y el canal 1 mostraba señales erróneas durante un mes, mientras todos culpaban al transmisor del canal 1.El cableado del grupo también comparte la referencia. Un cable de campo en cortocircuito en un canal del grupo puede afectar la referencia del grupo y, por consiguiente, la lectura del canal vecino. Mismo grupo, mismo resultado.Comprobaciones:· Mueva la señal sospechosa a un canal de un grupo diferente. Si se lee correctamente allí, el problema está en el grupo, no en toda la tarjeta.· Revisa ambos canales del grupo. Si ambos presentan problemas, sospecha del grupo.· Observen el cable de campo en ambos canales, no solo en el que da la alarma.Solución: reparar la ruta de campo defectuosa. Si la etapa de entrada de ese grupo está realmente dañada, la tarjeta debe desecharse. No se puede omitir un grupo averiado. 5. Módulo de rango incorrecto o configuración incorrecta. El 7KF02 tiene una tarjeta de rango, una pequeña placa que se desliza en la parte frontal del módulo. Esta tarjeta configura el rango de medición para cada grupo de canales. Puede insertarse al revés o en la ranura incorrecta. Vi a un equipo de limpieza de paneles sacar una, limpiar los contactos y volver a colocarla girada 180 grados. Después de eso, la mitad de los canales mostraban lecturas erróneas. Nadie tocó el programa ni el cableado. Todo el problema era una pieza de plástico de 5 dólares.La posición de la tarjeta de rango y la entrada de configuración de hardware deben coincidir. Si la tarjeta indica 4-20 mA pero la configuración de hardware indica 0-10 V, las lecturas serán erróneas, lo que podría interpretarse como un problema del sensor. Además, el número de pedido y la versión de hardware en la configuración de hardware deben coincidir con el módulo real; de lo contrario, la CPU marcará la ranura como defectuosa.Comprobaciones:· Saca la tarjeta de tiro. ¿Está al revés? ¿Está en la posición correcta?· ¿La configuración de hardware muestra el mismo rango para ese grupo?· ¿Coincide el número de pedido en la configuración de hardware con el del módulo en el rack?Solución: reinserte la tarjeta correctamente, corrija la entrada de configuración de hardware y descargue. Reinicie el rack si la CPU presenta problemas. 6. Puesta a tierra y tensión de modo común El 7KF02 solo separa sus grupos de canales por unos dos voltios. Esto no constituye un aislamiento real, sino una separación simbólica. Si el transmisor y el PLC están conectados a diferentes potenciales de tierra, la diferencia se refleja directamente en la entrada. Las lecturas varían, dan saltos y, a veces, se disparan.Me fabricaron un compresor portátil en Estados Unidos, que funcionaba a 120 V/60 Hz, junto a un panel de distribución de 230 V/50 Hz. La señal analógica presentaba fluctuaciones constantes. Las tomas de tierra diferían por un par de voltios y el 7KF02 no tenía margen de seguridad. La solución fue una toma de tierra de un solo punto y una pantalla conectada a tierra en un extremo. Los módulos 7NF de 15 bits manejan mejor este tipo de problemas, pero no siempre se puede elegir el hardware.Comprobaciones:· Mida la tensión entre el terminal negativo del transmisor y el terminal M- del módulo. Si la diferencia supera uno o dos voltios, se trata de un problema de modo común.· ¿Está el blindaje conectado a tierra en ambos extremos? Eso es un bucle de tierra con zumbido.· ¿Los cables de señal comparten bandeja con los cables del motor o los cables del variador de frecuencia?Solución: conexión a tierra en un solo punto, un extremo del blindaje conectado a tierra y el otro aislado con cinta, y en casos más persistentes, un aislador entre el transmisor y la tarjeta. Cuesta menos que un módulo nuevo y soluciona la causa raíz del problema. 7. Configuración de direccionamiento y ranuras El módulo está en la ranura 4, pero la configuración indica la ranura 5. O bien, el número de pedido en la configuración de hardware no coincide con la tarjeta instalada. La CPU detecta un fallo en la ranura o los valores no se actualizan. La interfaz hombre-máquina muestra datos obsoletos y los operadores creen que el proceso está bloqueado.También me han entregado un módulo "nuevo" de las tiendas que era una versión de hardware anterior a la que esperaba HW Config. La CPU se negaba a aceptarlo. La solución consistía en hacer coincidir la versión en la configuración con la tarjeta en el rack, o encontrar la tarjeta correcta. Compruebe también las direcciones de las palabras de entrada. Una tarjeta de 8 canales admite ocho palabras, y si dos tarjetas se superponen en las direcciones, se obtienen lecturas que interfieren entre sí.Comprobaciones:· Abra la información del módulo en la configuración de hardware. ¿La tarjeta muestra el número de pedido y la versión que espera?· ¿Está el módulo en la ranura que indica la configuración?· ¿Las direcciones de las palabras introducidas se superponen con las de otra tarjeta?Solución: corrija la configuración, descargue y confirme las direcciones. Luego, verifique el valor actual en una tabla de IVA. 8. El módulo está realmente muerto. Por último, y con razón. Los fallos de hardware reales ocurren. Una sobretensión daña una etapa de entrada. Un transmisor en cortocircuito inyecta 24 V en una entrada diseñada para miliamperios. Un rayo cae sobre una valla a cien metros de distancia y todo el rack se tambalea. A veces, una tarjeta simplemente deja de funcionar por el uso.Las señales son claras: el LED SF permanece encendido, la información del módulo muestra una falla interna, ningún canal responde incluso con un calibrador conectado directamente a los terminales, y la falla persiste al cambiar la tarjeta de ranura. Si ha seguido los pasos del 1 al 7 y la tarjeta sigue sin funcionar correctamente, el problema es la tarjeta.Comprobaciones:· Prueba de intercambio con una tarjeta que funcione correctamente. ¿El fallo persiste en la tarjeta? Entonces el problema es la tarjeta.· Huele el módulo. Los componentes electrónicos quemados tienen un olor característico. Lo mismo ocurre con una etapa de protección de entrada dañada.· Busque daños visibles en el circuito de entrada.Solución: reemplácelo. Asegúrese de que el número de pedido coincida exactamente y verifique la versión del hardware con la entrada de configuración de hardware. Un módulo 6ES7331-7KF02-0AB0 usado de un proveedor confiable es adecuado. Solo confirme la versión y que la tarjeta de rango venga incluida. El tipo de conector frontal también es importante. Si está buscando repuestos, disponemos de repuestos para PLC Siemens y repuestos generales para PLC que cubren las versiones comunes del SM331, tanto nuevos como usados. Los módulos nuevos cuentan con las certificaciones CE y UL. Los usados ​​de la UE o EE. UU. son adecuados siempre que el número de pedido y la versión coincidan. Diagnóstico: Lo que te indica la tarjeta El LED SF El SF LED es todo el vocabulario del módulo. Apréndelo y te ahorrarás la mitad de las conjeturas.Estado del LED | Significado | Qué hacerSF desactivado | La tarjeta no reporta fallas | Confía en ella, pero aun así revisa el cableado de campo.Parpadeo SF | Fallo de canal: rotura de cable, sobrecarga, subcarga | Lea el diagnóstico, encuentre el canalSF encendido permanentemente | Error de asignación de parámetros o fallo interno | Compruebe la configuración de hardware, la tarjeta de rango y la versión del módulo. Información del módulo de lectura En la configuración de hardware, haga doble clic en el módulo y abra la información del módulo. La pestaña Diagnóstico es donde la tarjeta revela la información relevante. Indica el canal, el tipo de fallo y si se trata de una rotura de cable, un rango inferior o superior al límite. También muestra fallos internos que los LED no pueden indicar.Si se habilita la interrupción de diagnóstico en los parámetros del módulo, la CPU recibe una notificación ante cada fallo. Ahí radica el problema. Si la interrupción está habilitada y el OB82 no está cargado en el programa, la CPU se detiene la primera vez que falla un canal. He atendido esa llamada a las 3 de la madrugada. Alguien habilitó el diagnóstico por una buena razón y olvidó el OB. Toda la línea se detuvo porque un canal de reserva tenía un cable suelto. Observando el valor bruto Abra una tabla VAT e introduzca la dirección de la palabra de entrada. Para una tarjeta de 8 canales, son ocho palabras. Observe el valor mientras inyecta una señal conocida en los terminales de campo. Si el valor sin procesar sigue la señal, la tarjeta y la configuración son correctas. Si el valor sin procesar ignora la señal, revise los terminales de campo uno por uno. Monitoreo de roturas de cables La monitorización de rotura de cable es configurable en los rangos de 4-20 mA y 1-5 V. Cuando está activada, un circuito abierto muestra el código 32767 y el LED SF parpadea con un diagnóstico de rotura de cable. Cuando está desactivada, un circuito abierto muestra el código 0 y se comporta exactamente como un sensor averiado. Asegúrese de saber qué configuración tiene, o perderá tiempo intentando solucionar el problema. Valor bruto en unidades de ingeniería Este es el mapa que tengo en mente. Los valores brutos son números enteros y la escala es fija.Valor bruto | Porcentaje del rango | Señal de 4-20 mA | Qué suele significar32767 | sobrecarga | superior a 20 mA | Rotura de cable con monitorización activada o sobrecarga27648 | 100% | 20 mA | Entrada al máximo. Sensor bloqueado, corto o con rango incorrecto.20736 | 75% | 16 mA | Lectura normal al 75%13824 | 50% | 12 mA | Escala media. Normal6912 | 25% | 8 mA | Lectura normal al 25%0 | 0% | 4 mA | Señal cero, bucle abierto o transmisor averiado-32768 | por debajo del rango | por debajo de 4 mA | Por debajo del rango con monitorización activadaUn detalle que suele confundir a la gente: en el rango de 4 a 20 mA, el módulo asigna 4 mA a 0 mA y 20 mA a 27648 mA. El cero absoluto del rango de 4 a 20 mA ya se ha eliminado dentro de la tarjeta. Por lo tanto, al escalar, el límite inferior es el valor de ingeniería a 4 mA, no el valor a 0 mA. Si se invierte este cálculo, el indicador mostrará "lleno" cuando en realidad está vacío. Escalado con FC105 FC105 es la función ESCALA de la biblioteca estándar. IN es el entero sin procesar de la palabra de entrada. HI_LIM y LO_LIM son el rango de ingeniería. BIPOLAR indica al bloque si el rango sin procesar es de -27648 a +27648 o de 0 a 27648. OUT es el resultado real. RET_VAL es la palabra de estado, que debe verificarse. Si no es cero, la conversión tiene un problema.La mayoría de los errores de escalado que observo se deben a un indicador BIPOLAR incorrecto o a límites intercambiados. Ambos producen lecturas erróneas de forma muy consistente, lo que genera mayor confianza por parte de los operadores. Una lectura que siempre es un 10 % superior a la real es un error de escalado hasta que se demuestre lo contrario. Cableándolo correctamente Conexión de 2 cables El módulo alimenta el bucle. L+ se conecta al terminal L+ del módulo. La corriente del bucle sale del terminal M+ del canal, pasa por el transmisor y regresa a M-. No se necesita alimentación externa. Si el módulo no está configurado para 2 hilos, no hay alimentación del bucle y la lectura se mantiene en cero, lo que podría provocar un fallo en la tarjeta. Conexión de 4 cables El transmisor funciona con su propia fuente de alimentación. El par de señales se conecta a M+ y M-. No alimente la salida de 4 hilos del transmisor con la alimentación del bucle del módulo. La tarjeta se bloquea y la etapa de salida del transmisor se calienta. Tuve que reemplazar dos transmisores antes de encontrar un técnico que hacía precisamente eso. Blindaje Par trenzado blindado para 4-20 mA, siempre. Conecte a tierra el blindaje solo en un extremo. Elija el extremo del panel o el del campo y mantenga la misma conexión. Conectar ambos extremos a tierra crea un bucle de tierra con un zumbido molesto. Mantenga los cables de señal fuera de la bandeja junto con los cables del motor y los cables del variador de frecuencia. He visto cómo un variador de frecuencia convierte una señal limpia de 4-20 mA en ruido que se puede oír en una radio. La tarjeta lo interpreta como una señal, pero el proceso lo interpreta como caos. Correcciones, en orden · Terminales: ajustados, limpios, con casquillo, con M+ y M- correctos.· Lazo: medidor en serie, confirmar que la corriente coincide con el proceso.· Alimentación: 24 V en el circuito, fusible en buen estado, polaridad correcta.· Configuración: posición de la tarjeta de rango, número de pedido de configuración de hardware, versión de hardware, rango de medición.· Aislamiento: mueva la señal a otro grupo de canales, inyéctela con un calibrador.· Luego la tarjeta.Hazlo en ese orden y reemplazarás muchos menos módulos. Tengo un calibrador de bucle en mi camioneta. Ya se ha amortizado con creces. Una herramienta de $200 que demuestra que la tarjeta está bien es más barata que un módulo de $400 que no es el problema. Cuándo reemplazar el módulo Reemplace el módulo cuando el LED SF permanezca encendido con una falla interna en el diagnóstico. Reemplácelo cuando ningún canal responda, incluso con un calibrador conectado directamente a los terminales. Reemplácelo cuando la falla se traslade a otra ranura de la tarjeta. Reemplácelo cuando perciba olor a componentes quemados. Los daños por sobretensión en una etapa de entrada no se pueden reparar en planta. No pierda un turno en ello.Al comprar el repuesto, asegúrese de que el número de pedido coincida exactamente. Verifique la versión del hardware con la entrada de configuración de hardware. Confirme el tipo de conector frontal. Confirme que se incluye la tarjeta de rango. Un módulo sin su tarjeta de rango es inservible para el 7KF02. Disponemos de repuestos para PLC Siemens con las versiones indicadas, para que pueda verificar la compatibilidad antes de realizar el pedido. Lista de verificación de mantenimiento · En cada parada del sistema: compruebe que los terminales estén bien ajustados y libres de corrosión.·