Siemens S7-300

 Drei Uhr morgens. Stille am Packband. Nicht die angenehme Stille eines geplanten Stopps. Sondern die Art von Stille, die den Nachtschichtmitarbeiter dazu veranlasst, mich anzurufen und zu sagen: „Das ist nicht das erste Problem heute Nacht.“„Der Tank ist voll“, sagt er. „Voll und der Füllstand steigt. Wir sind im Begriff, das Produkt auf den Boden zu stellen.“Ich öffne die Füllstandstabelle auf meinem Laptop. Der Rohwert für den Füllstandskanal liegt bei 27648. Er ist am oberen Ende der Skala. Der Messumformer an diesem Tank ist ein 4-20-mA-Gerät, und 27648 ist der Wert, den das SM331 meldet, wenn der Eingang maximal ist. Entweder läuft der Tank tatsächlich über, oder irgendetwas in diesem Regelkreis liefert falsche Werte.Es war die Schleife. Das ist sie meistens.Ich habe unzählige SM331-Module ausgetauscht. Ich habe auch schon erlebt, wie einwandfreie Module unbrauchbar wurden, weil ein 2-Draht-Sender in einen für 4-Draht vorgesehenen Steckplatz gesteckt oder eine Bereichskarte nach der Reinigung des Bedienfelds falsch herum eingesetzt wurde. In neun von zehn Fällen liegt es nicht am Modul selbst, sondern an den Anschlüssen.Dieser Artikel beschreibt die Reihenfolge meiner Fehlersuche, geordnet nach der Häufigkeit, mit der ich die einzelnen Fehler im Feld beobachte. Arbeiten Sie die Liste von oben nach unten ab, bevor Sie ein Ersatzteil bestellen. Man könnte meinen, das Modul sei defekt. Meistens ist es das aber nicht. Was das SM331 eigentlich ist Die SM331 ist die analoge Eingangskarte für die S7-300-Familie. Sie empfängt das 4-20-mA-, 0-20-mA- oder Spannungssignal eines Feldmessumformers und wandelt es in einen für die CPU verarbeitbaren Zahlenwert um. Dieser Wert ist eine Ganzzahl zwischen 0 und 27648 für unipolare Bereiche bzw. zwischen -27648 und +27648 für bipolare Bereiche. Die CPU skaliert diesen Rohwert anschließend in die benötigte technische Einheit: Prozent, Bar oder Grad Celsius.Die gesamte Produktfamilie weist einige Gemeinsamkeiten auf. Sie werden auf derselben Schiene montiert, nutzen denselben Backplane-Bus und sind alle an dasselbe Diagnosesystem angebunden. Die Unterschiede liegen in der Kanalanzahl, der Auflösung, den Eingangsspannungsbereichen und der Kanaltrennung.Eines sage ich jedem Lehrling: Ein SM331 ist ein einfaches, ehrliches Gerät. Es erfindet keine Messwerte. Wenn es 27648 anzeigt, hat etwas den Eingang angesteuert. Wenn es Null anzeigt, ist der Stromkreis unterbrochen oder defekt. Die Karte ist ein Voltmeter mit Seriennummer. Behandelt man sie so, wird die Fehlersuche deutlich einfacher. SM331-Modelle, denen Sie im Außendienst begegnen werden Nicht alle SM331-Geräte sind gleich. Die Bestellnummer verrät fast alles. Das sind die Geräte, die ich tatsächlich in Produktionsanlagen sehe, und hier ist, wofür sie geeignet sind.Bestellnummer | Kanäle | Auflösung | Eingangsspannungsbereiche | Typische Anwendung6ES7331-7KF02-0AB0 | 8 AI | 12 Bit | 0–20 mA, 4–20 mA, ±10 V | Das Arbeitstier. Prozesssignale, Messumformer, Antriebsrückmeldung6ES7331-7KB02-0AB0 | 2 AI | 12 Bit | 0–20 mA, 4–20 mA, ±10 V | Kleine Schalttafeln, wenige Signale, Nachrüstungen6ES7331-7NF10-0AB0 | 8 AI | 15 Bit | 0–20 mA, 4–20 mA, ±10 V | Hochauflösendes, präzises Wägen, schnelle Regelschleifen6ES7331-7NF00-0AB0 | 8 AI | 15 Bit | 0–20 mA, 4–20 mA, ±10 V | Ältere hochauflösende Karte, gleiche Funktion wie die 7NF106ES7331-1KF02-0AB0 | 8 AI | 13 Bit | 0–10 V, ±10 V, 0–20 mA | Für hohe Spannungen geeignet. Keine Kanaltrennung.6ES7331-7PF11-0AB0 | 8 AI | 16 Bit | RTD, Thermoelement | Temperatur. Pt100, Typ J und KEin paar Anmerkungen aus der Praxis. Das 7KF02 ist das Gerät, das man in den meisten Racks findet. Es ist günstig, weit verbreitet und die Bereichskarte ermöglicht die Steuerung von Spannung, Strom und an manchen Positionen sogar von Pt100-Sensoren und Thermoelementen. Diese Flexibilität ist der Grund für seine lange Beharrlichkeit.Die 1KF02 verfügt über keine Kanaltrennung. Alle Kanäle teilen sich dieselbe Referenz. Ein Erdschluss in einer Schleife legt die gesamte Karte lahm. Ich habe erlebt, wie ein defektes Feldkabel alle acht Kanäle gleichzeitig lahmlegte, und das Wartungsteam tauschte zwei einwandfrei funktionierende Karten aus, bevor jemand das Kabel überprüfte.Das Modell 7NF10 verwendet einen 40-poligen Frontstecker. Die Modelle 7KF02 und 1KF02 verwenden einen 20-poligen Stecker. Achten Sie beim Kauf eines Ersatzkabels unbedingt auf den passenden Stecker, sonst suchen Sie mitten in der Nacht nach dem richtigen Kabel. Die Fehlerliste, geordnet nach Häufigkeit ihres Auftretens 1. Verdrahtung und Polarität Das ist der häufigste Fehler. Ich würde sagen, die Hälfte meiner Anrufe bei Analoggeräten endet mit einer Reparatur per Schraubenzieher, nicht mit einer Ersatzteilbestellung. Der häufigste Fehler ist die vertauschte Polarität an den Kanalanschlüssen. M+ und M- sind vertauscht. Ein Messtechniker schließt einen Druckmessumformer nach der Kalibrierung neu an, vertauscht dabei die beiden Anschlüsse, und die Messung schlägt fehl. Der Bediener ist überzeugt, der Messumformer sei defekt. Dabei ist er in Ordnung. Die beiden kleinen Buchstaben auf dem Anschlussblock verraten alles.Stromeingänge benötigen einen Rückweg. Wenn die negative Seite der Schleife nicht belegt ist, erhält man unbrauchbare Werte. Nicht null, nicht den Maximalwert. Einfach nur unbrauchbare Werte, die wild umherirren. Ich habe auch schon einen Anschluss gesehen, der fest aussah, aber an dem ein Draht nur noch an einem Faden hing. Der Messwert sank jedes Mal, wenn die Maschine vibrierte. Man hätte meinen können, es sei ein lockerer Sensor. Dabei war es nur eine lockere Schraube.Schecks:· Sind die Klemmschrauben wirklich fest angezogen? Ziehen Sie an jedem Draht, aber nicht vorsichtig.· Ist M+ am Modul mit dem Pluspol des Signals verbunden? Ist M- mit dem Minuspol verbunden?· Verfügt jeder Stromkanal über einen vollständigen Rückweg?· Gibt es in Feuchträumen Korrosion, grünen Belag oder verfärbte Anschlüsse?Abhilfe: Mit Aderendhülsen neu anschließen, beschädigte Klemmenblöcke ersetzen und das Adernpaar beschriften. Eine Beschriftung kostet zehn Sekunden und spart eine Stunde. 2. Zwei-Draht- vs. Vier-Draht-Sender Dieses System sortiert funktionierende Module in den Schrott. Ein 2-Draht-Transmitter wird von der Schleife selbst versorgt. Das Modul muss für den 2-Draht-Betrieb konfiguriert sein, damit es die Schleifenspannung aus dem Kanal abgibt. Ein 4-Draht-Transmitter benötigt eine eigene Stromversorgung. Sein Ausgangssignal ist lediglich ein Messwert, der vom Modul erfasst wird.Schließt man einen 2-Draht-Transmitter an einen für 4-Draht ausgelegten Steckplatz an, liegt keine Schleifenspannung an. Die Karte zeigt Null an. Alle geben der Karte die Schuld. Ich habe einmal einen brandneuen Drucktransmitter dieser Art vorgefunden, der von einem Handwerker installiert worden war und laut Vorarbeiter bereits bei der Ankunft defekt war. Mit einem Multimeter brauchte ich nur zwei Minuten, um festzustellen, dass die Schleife keine Spannung aufwies. Die Karte hatte keine Chance.Der umgekehrte Fall ist noch schlimmer. Schließt man einen 4-Draht-Transmitter an einen für 2-Draht ausgelegten Steckplatz an, versucht das Modul, Schleifenstrom in einen Ausgang einzuspeisen, der diesen nicht aufnehmen kann. Der Messwert springt auf 27648, und die Ausgangsstufe des Transmitters überhitzt und wird beschädigt. Das führt dann um 3 Uhr nachts zu dem Anruf „Tank voll“, manchmal sogar bei tatsächlich vollem Tank, weil das Ventil aufgrund einer Fehlmessung geschlossen hat.Schecks:· Wie viele Drähte führen zum Sender? Zwei Drähte bedeuten 2-Draht-Anschluss. Vier Drähte bedeuten, dass er über ein eigenes Strompaar verfügt.· Was besagt der Eintrag in der Hardwarekonfiguration für diese Kanalgruppe?· In welcher Position befindet sich die Range-Karte?Abhilfe: Stellen Sie die Bereichskarte und die HW-Konfiguration so ein, dass sie zum Sendertyp passen, und schließen Sie die Schleifenversorgung an der vorgesehenen Stelle an. 3. Rohwert bleibt bei 27648 oder 0 hängen. Der klassische Fall. Ein Rohwert von 27648 bedeutet, dass der Eingang maximal ausgesteuert wird. Ein Rohwert von 0 bedeutet, dass der Regelkreis unterbrochen ist, der Sensor defekt ist oder die Stromversorgung fehlt. Beide Fälle sehen auf dem HMI identisch aus: ein fehlerhafter Messwert. Die Ursachen sind jedoch völlig unterschiedlich.Bei 27648 liegt die Wahrscheinlichkeit für einen Kurzschluss oder eine Überlastung vor. Der Schleifenstrom liegt tatsächlich über 20 mA, der Transmitterausgang ist gesättigt oder der Messbereich ist falsch eingestellt. Eine Woche lang zeigte mein Tankfüllstand „voll“ an. Der Bediener schob das auf eine defekte Karte. Tatsächlich war das Kabel bei Dacharbeiten unter einer Kabelrinne eingeklemmt worden, wodurch die beiden Adern kurzgeschlossen wurden. Der Transmitter gab seinen Maximalwert an die kurzgeschlossene Schleife an. Die Karte zeigte den korrekten Füllstand an.Anzeige bei 0: Offener Regelkreis, defekter Messumformer, durchgebrannte Sicherung der 24-V-Regelkreisversorgung oder Kabelbruch bei deaktivierter Überwachung. Ein weiterer, weniger offensichtlicher Fehler: Ist der Kanal auf 0–20 mA konfiguriert, der Messumformer aber auf 4–20 mA, zeigt die Karte bei leerem Tank etwa 20 % des Skalenwerts an. Nicht null, sondern 20 Prozent. Bediener bezeichnen dies als „Leckage“, und es handelt sich um ein Konfigurationsproblem, nicht um einen Hardwaredefekt.Schecks:· Schalten Sie ein mA-Meter in Reihe mit der Stromschleife. Welchen Stromwert misst es tatsächlich?· Messen Sie die Spannung an den Anschlüssen des Senders. Liegt die benötigte Spannung an?· Überprüfen Sie die 24-V-Schiene und die Schleifensicherung. Sicherungen fallen um 3 Uhr nachts häufiger aus als alle anderen Bauteile.Behebung: Ersetzen Sie die Sicherung, reparieren Sie das Kabel oder tauschen Sie den Sensor aus. Geben Sie anschließend 12 mA mit einem Schleifenkalibrator ein. Wenn die Karte einen mittleren Messwert anzeigt, lag das Problem nicht an der Karte. 4. Kanalgruppenisolationsfehler Das 7KF02 trennt seine Kanäle paarweise. Kanal 0 und 1 bilden eine Gruppe, ebenso 2 und 3, 4 und 5 sowie 6 und 7. Wenn ein Kanal einer Gruppe einen Spannungsstoß erleidet, ist auch der Partnerkanal betroffen. Ich habe erlebt, wie eine Überspannung den Eingangsschutz von Kanal 0 lahmlegte und Kanal 1 daraufhin einen Monat lang unbrauchbare Werte anzeigte, während alle den Sender auf Kanal 1 dafür verantwortlich machten.Die Gruppenverdrahtung teilt sich auch die Referenz. Ein kurzgeschlossenes Feldkabel auf einem Kanal der Gruppe kann die Gruppenreferenz beeinflussen und die Messwerte der benachbarten Kanäle verfälschen. Gleiche Gruppe, gleiches Schicksal.Schecks:· Verschieben Sie das verdächtige Signal auf einen Kanal in einer anderen Gruppe. Wenn es dort einwandfrei funktioniert, ist die Gruppe beschädigt, nicht die gesamte Karte.· Überprüfen Sie beide Kanäle in der Gruppe. Wenn beide nicht ordnungsgemäß funktionieren, liegt der Verdacht nahe, dass die Gruppe defekt ist.· Schauen Sie sich das Feldkabel auf beiden Kanälen an, nicht nur auf dem, der Anlass zur Sorge gibt.Behebung: Reparieren Sie den fehlerhaften Feldpfad. Wenn die Eingangsstufe dieser Gruppe tatsächlich defekt ist, muss die Karte ausgetauscht werden. Eine defekte Gruppe kann nicht umgangen werden. 5. Falsches Bereichsmodul oder falsche Einstellung Das 7KF02 hat eine Bereichskarte, eine kleine Platine, die man vorne in das Modul schiebt. Sie legt den Messbereich für jede Kanalgruppe fest. Man kann sie falsch herum oder im falschen Steckplatz einsetzen. Ich habe beobachtet, wie ein Reinigungsteam so eine Karte herausnahm, die Kontakte abwischte und sie um 180 Grad gedreht wieder einsetzte. Danach zeigten die Hälfte der Kanäle nur noch Unsinn an. Niemand hatte die Software oder die Verkabelung verändert. Ein 5-Dollar-Plastikteil war die Ursache.Die Position der Messbereichskarte und der Eintrag in der Hardwarekonfiguration müssen übereinstimmen. Wenn die Karte 4–20 mA angibt, die Hardwarekonfiguration aber 0–10 V, sind die Messwerte falsch und erwecken den Eindruck eines Sensorproblems. Außerdem müssen Bestellnummer und Hardwareversion in der Hardwarekonfiguration mit dem tatsächlichen Modul übereinstimmen, andernfalls markiert die CPU den Steckplatz.Schecks:· Ziehen Sie die Entfernungskarte heraus. Liegt sie richtig herum? Befindet sie sich in der richtigen Position?· Zeigt HW Config für diese Gruppe denselben Bereich an?· Stimmt die Bestellnummer in HW Config mit der Nummer des Moduls im Rack überein?Lösung: Setzen Sie die Karte korrekt ein, korrigieren Sie den Eintrag in der Hardwarekonfiguration und laden Sie die Daten herunter. Starten Sie das Rack neu, falls die CPU Probleme bereitet. 6. Erdung und Gleichtaktspannung Der 7KF02 trennt seine Kanalgruppen nur um etwa zwei Volt. Das ist keine echte Isolation, sondern lediglich eine Scheintrennung. Liegen Messumformer und SPS auf unterschiedlichen Massepotenzialen, wirkt sich die Differenz direkt auf den Eingang aus. Die Messwerte driften, springen und erreichen manchmal sogar den Maximalwert.Ich hatte in den USA eine Kompressoranlage bauen lassen, die mit 120 V/60 Hz betrieben wurde und neben einem 230-V/50-Hz-Anlagenverteiler stand. Das analoge Signal driftete den ganzen Tag. Die Massespannungen wichen um einige Volt voneinander ab, und der 7KF02 hatte dafür keine Reserve. Die Lösung war eine einseitige Erdung und eine einseitig geerdete Schirmung. Die 15-Bit-7NF-Module kommen mit solchen Problemen besser zurecht, aber man kann sich die Hardware nicht immer aussuchen.Schecks:· Messen Sie die Spannung zwischen dem Minuspol des Senders und dem M-Anschluss des Moduls. Eine Spannung von mehr als ein oder zwei Volt deutet auf ein Gleichtaktproblem hin.· Ist die Abschirmung an beiden Enden geerdet? Das ist eine Masseschleife mit Brummgeräusch.· Befinden sich die Signalkabel in einer gemeinsamen Kabelrinne mit Motorleitungen oder Frequenzumrichterkabeln?Abhilfe: Einpunkt-Erdung, ein Ende der Abschirmung erden, das andere abkleben; in hartnäckigen Fällen zusätzlich einen Trennschalter zwischen Sender und Karte. Das ist günstiger als ein neues Modul und behebt die Ursache. 7. Adressierung und Steckplatzkonfiguration Das Modul befindet sich in Steckplatz 4, die Konfiguration gibt jedoch Steckplatz 5 an. Alternativ stimmt die Bestellnummer in der Hardwarekonfiguration nicht mit der tatsächlich installierten Karte überein. Die CPU meldet entweder einen Steckplatzfehler oder die Werte werden nicht aktualisiert. Das HMI zeigt veraltete Werte an, und die Bediener gehen davon aus, dass der Prozess eingefroren ist.Mir wurde auch schon ein „neues“ Modul aus dem Laden gegeben, das eine ältere Hardwareversion hatte als von HW Config erwartet. Die CPU weigerte sich, es zu akzeptieren. Die Lösung bestand darin, die Version in der Konfiguration mit der Karte im Rack abzugleichen oder die richtige Karte zu finden. Überprüfen Sie auch die Eingangswortadressen. Eine 8-Kanal-Karte benötigt acht Wörter, und wenn sich die Adressen zweier Karten überschneiden, ergeben sich widersprüchliche Messwerte.Schecks:· Öffnen Sie die Modulinformationen in der Hardwarekonfiguration. Werden auf der Karte die erwartete Bestellnummer und Version angezeigt?· Befindet sich das Modul in dem Steckplatz, der in der Konfiguration angegeben ist?· Gibt es Überschneidungen zwischen den Adressen der eingegebenen Wörter und denen einer anderen Karte?Lösung: Korrigieren Sie die Konfiguration, laden Sie die Adressen herunter und bestätigen Sie sie. Überprüfen Sie anschließend den aktuellen Wert in einer Mehrwertsteuertabelle. 8. Das Modul ist tatsächlich defekt. Ganz unten auf der Liste, und das zu Recht. Echte Hardwareausfälle kommen vor. Eine Überspannung zerstört eine Eingangsstufe. Ein kurzgeschlossener Sender leitet 24 V in einen Eingang, der nur für Milliampere ausgelegt ist. Ein Blitz schlägt hundert Meter entfernt in einen Zaun ein, und das gesamte Rack gerät ins Wanken. Manchmal gibt eine Karte einfach an Altersschwäche den Geist auf.Die Anzeichen sind eindeutig: Die SF-LED leuchtet dauerhaft, die Modulinformationen zeigen einen internen Fehler an, kein Kanal reagiert, selbst wenn ein Kalibrator direkt an die Anschlüsse angeschlossen ist, und der Fehler bleibt bestehen, wenn die Karte in einen anderen Steckplatz eingesetzt wird. Wenn Sie die Schritte 1 bis 7 ausgeführt haben und die Karte immer noch nicht funktioniert, liegt es an der Karte.Schecks:· Tauschen Sie die Karte mit einer funktionierenden Karte aus. Wandert der Fehler mit der Karte? Dann liegt es an der Karte.· Riechen Sie am Modul. Verbrannte Elektronik hat einen charakteristischen Geruch. Dasselbe gilt für eine durchgebrannte Eingangsschutzstufe.· Prüfen Sie die Eingangsschaltung auf sichtbare Schäden.Lösung: Ersetzen Sie das Modul. Achten Sie auf die exakte Übereinstimmung der Bestellnummer und der Hardwareversion mit Ihrem Eintrag in der Hardwarekonfiguration. Ein gebrauchtes 6ES7331-7KF02-0AB0 von einem seriösen Händler ist geeignet. Prüfen Sie lediglich die Version und ob die Bereichskarte enthalten ist. Auch der Typ des Frontsteckers ist wichtig. Wir führen Siemens-SPS-Ersatzteile und allgemeine SPS-Ersatzteile für die gängigen SM331-Versionen – sowohl neu als auch gebraucht. Neue Module sind CE- und UL-gekennzeichnet. Gebrauchte Module aus der EU oder den USA sind ebenfalls geeignet, solange Bestellnummer und Version übereinstimmen. Diagnose: Was die Karte Ihnen mitteilt Die SF LED Die SF-LED ist das gesamte Vokabular des Moduls. Wenn Sie es lernen, sparen Sie sich die Hälfte des Rätselratens.LED-Status | Bedeutung | Was ist zu tun?SF aus | Kein Fehler von der Karte gemeldet | Vertrauen Sie ihr, überprüfen Sie aber trotzdem die FeldverdrahtungSF blinkt | Kanalfehler: Drahtbruch, Über- oder Unterbereich | Lesen Sie die Diagnose, finden Sie den KanalSF leuchtet dauerhaft | Parameterzuweisungsfehler oder interner Fehler | Hardwarekonfiguration, Bereichskarte und Modulversion prüfen Informationen zum Lesemodul Doppelklicken Sie in HW Config auf das Modul und öffnen Sie die Modulinformationen. Im Reiter „Diagnose“ finden Sie alle relevanten Informationen. Dort werden der Kanal, der Fehlertyp und die Art des Fehlers (Drahtbruch, Unter- oder Überspannung) angezeigt. Außerdem werden interne Fehler dargestellt, die von den LEDs nicht angezeigt werden.Wenn Sie den Diagnose-Interrupt in den Modulparametern aktivieren, wird die CPU bei jedem Fehler benachrichtigt. Genau da liegt das Problem. Wenn der Interrupt aktiviert ist und OB82 nicht im Programm geladen ist, stoppt die CPU beim ersten Kanalfehler. Ich habe so einen Anruf schon um 3 Uhr nachts entgegengenommen. Jemand hatte die Diagnose aus gutem Grund aktiviert und OB82 vergessen. Die gesamte Produktionslinie stand still, weil ein Ersatzkanal einen Wackelkontakt hatte. Den Rohwert beobachten Öffnen Sie eine VAT-Tabelle und geben Sie die Eingabewortadresse ein. Bei einer 8-Kanal-Karte sind das acht Wörter. Beobachten Sie den Wert, während Sie ein bekanntes Signal an die Feldanschlüsse einspeisen. Folgt der Rohwert dem Signal, sind Karte und Konfiguration in Ordnung. Ignoriert der Rohwert das Signal, arbeiten Sie sich Anschluss für Anschluss zurück zum Feld. Drahtbruchüberwachung Die Drahtbruchüberwachung ist im Bereich von 4–20 mA und 1–5 V parametrierbar. Im aktivierten Zustand zeigt der offene Regelkreis den Wert 32767 an, und die SF-LED blinkt zur Diagnose des Drahtbruchs. Im deaktivierten Zustand zeigt der offene Regelkreis den Wert 0 an, was einem defekten Sensor entspricht. Merken Sie sich die aktuelle Einstellung, sonst suchen Sie womöglich stundenlang nach einem Fehler. Rohwert zu technischen Einheiten Hier ist die Karte, die ich im Kopf habe. Die Rohwerte sind ganze Zahlen, und der Maßstab ist festgelegt.Rohwert | Prozent des Messbereichs | 4–20 mA Signal | Was es üblicherweise bedeutet32767 | Überbereich | über 20 mA | Drahtbruch bei eingeschalteter Überwachung oder Überbereich27648 | 100 % | 20 mA | Eingangssignal maximal. Sensor am Anschlag, Kurzschluss oder falscher Messbereich.20736 | 75 % | 16 mA | Normalwert bei 75 %13824 | 50 % | 12 mA | Mittelbereich. Normal6912 | 25 % | 8 mA | Normalwert bei 25 %0 | 0 % | 4 mA | Nullsignal, offener Regelkreis oder defekter Sender-32768 | Unterbereich | unter 4 mA | Unterbereich mit Überwachung eingeschaltetEin häufiger Fehler: Im Bereich von 4–20 mA ordnet das Modul 4 mA dem Rohwert 0 und 20 mA dem Rohwert 27648 zu. Der Nullpunkt des 4–20-mA-Bereichs ist intern bereits entfernt. Beim Skalieren entspricht die untere Grenze daher dem technischen Wert bei 4 mA, nicht dem Wert bei 0 mA. Vertauscht man diese Werte, zeigt der Tank einen vollen Füllstand an, obwohl er leer ist. Skalierung mit FC105 FC105 ist die SCALE-Funktion der Standardbibliothek. IN ist der Rohwert des Eingabeworts. HI_LIM und LO_LIM sind Ihre technischen Bereiche. BIPOLAR gibt an, ob der Rohwertbereich -27648 bis +27648 oder 0 bis 27648 ist. OUT ist das tatsächliche Ergebnis. RET_VAL ist das Statuswort, das Sie überprüfen sollten. Ist es ungleich null, ist ein Fehler bei der Konvertierung aufgetreten.Die meisten Skalierungsfehler, die ich sehe, sind auf ein falsches BIPOLAR-Flag oder vertauschte Grenzwerte zurückzuführen. Beides führt zu sehr konsistent falschen Messwerten, wodurch das Vertrauen der Bediener eher steigt als sinkt. Ein Messwert, der immer 10 % zu hoch ist, gilt als Skalierungsfehler, bis das Gegenteil bewiesen ist. Richtig verkabeln 2-Draht-Anschluss Das Modul versorgt die Schleife mit Strom. L+ wird an den L+-Anschluss des Moduls angeschlossen. Der Schleifenstrom fließt aus dem M+-Anschluss des Kanals durch den Sender zurück zu M-. Es ist keine externe Stromversorgung erforderlich. Wenn das Modul nicht für 2-Draht konfiguriert ist, liegt keine Schleifenspannung an, und der Messwert bleibt bei Null – ein Fehler, der fälschlicherweise der Karte zugeschrieben wird. 4-adriger Anschluss Der Sender wird mit eigener Stromversorgung betrieben. Das Signalpaar wird an M+ und M- angeschlossen. Die Schleifenspannung des Moduls darf nicht an einen 4-adrigen Senderausgang angeschlossen werden. Die Kontaktstifte der Platine erhitzen sich, und die Ausgangsstufe des Senders wird heiß. Ich habe bereits zwei Sender ausgetauscht, bevor ich einen Installateur gefunden habe, der genau das getan hat. Abschirmung Für 4–20 mA immer ein verdrilltes, geschirmtes Adernpaar verwenden. Die Schirmung nur an einem Ende erden. Entweder am Panel- oder am Feldanschluss – konsequent verwenden. Eine Erdung beider Enden führt zu einer Masseschleife mit deutlichem Brummen. Signalkabel nicht zusammen mit den Motor- und Frequenzumrichterkabeln in die Kabelrinne legen. Ich habe schon erlebt, wie ein Frequenzumrichter ein sauberes 4–20-mA-Signal in hörbares Rauschen verwandelt hat. Die Karte interpretiert es als Signal, der Prozess hingegen als Chaos. Korrekturen, in der Reihenfolge · Anschlüsse: fest, sauber, mit Aderendhülsen versehen, M+ und M- korrekt.· Schleife: Messgerät in Reihe schalten, prüfen, ob der Strom dem Prozess entspricht.· Stromversorgung: 24 V am Stromkreis, Sicherung in Ordnung, Polarität korrekt.· Konfiguration: Position der Bereichskarte, HW-Konfigurations-Bestellnummer, Hardwareversion, Messbereich.· Isolation: Das Signal in eine andere Kanalgruppe verschieben und mit einem Kalibrator zuführen.· Dann die Karte.Wenn Sie die Schritte in dieser Reihenfolge befolgen, müssen Sie deutlich weniger Module austauschen. Ich habe immer einen Schleifenkalibrator in meinem LKW. Er hat sich schon hundertfach bezahlt gemacht. Ein 200-Dollar-Gerät, das beweist, dass die Karte in Ordnung ist, ist günstiger als ein 400-Dollar-Modul, das gar nicht die Ursache des Problems ist. Wann sollte das Modul ausgetauscht werden? Tauschen Sie das Modul aus, wenn die SF-LED dauerhaft leuchtet und ein interner Fehler in der Diagnose angezeigt wird. Tauschen Sie es aus, wenn kein Kanal reagiert, selbst wenn ein Kalibrator direkt an die Anschlüsse angeschlossen ist. Tauschen Sie es aus, wenn der Fehler auf einen anderen Steckplatz wandert. Tauschen Sie es aus, wenn Sie verbrannte Bauteile riechen. Überspannungsschäden an der Eingangsstufe können nicht vor Ort repariert werden. Verschwenden Sie keine Arbeitszeit damit.Achten Sie beim Kauf des Ersatzteils auf die exakte Übereinstimmung der Bestellnummer. Prüfen Sie die Hardwareversion anhand Ihres Eintrags in der Hardwarekonfiguration. Bestätigen Sie den Typ des Frontsteckers. Stellen Sie sicher, dass die Bereichskarte enthalten ist. Ein Modul ohne Bereichskarte ist für die 7KF02 nutzlos. Wir führen Siemens-SPS-Ersatzteile in den aufgeführten Versionen, sodass Sie die Kompatibilität vor der Bestellung prüfen können. Wartungscheckliste ·

 Die Speicherarchitektur des Siemens Die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) S7-300 und S7-400 sind in drei Schichten unterteilt: Ladespeicher, Arbeitsspeicher und Systemspeicher. Jeder speicherbezogene Fehler – sei es eine CPU, die sich nicht aus dem STOP-Zustand befreit, ein Programm, das nach einem Stromausfall verschwindet, oder ein Batteriealarm bei einer S7-400 – lässt sich auf eine dieser Schichten und die Regeln für den Datenaustausch zwischen ihnen zurückführen. Dieser Artikel definiert jede Schicht präzise, ​​erläutert die unterschiedliche Implementierung in den beiden Steuerungsfamilien, liefert konkrete Parameter repräsentativer CPUs und behandelt abschließend Fehlerdiagnose, Wartungspraktiken und die häufigsten Fragen von Ingenieuren. Kenntnisse in STEP 7 und der allgemeinen Struktur eines SPS-Programms werden vorausgesetzt, jedoch keine Vorkenntnisse im Speichermanagement. 1. Die drei Speicherschichten definiert Der Ladespeicher enthält das vollständige Benutzerprogramm, einschließlich Codeblöcke (OB, FB, FC), Datenblöcke (DB), Symbole, Kommentare und Technologiedaten. Er ist der nichtflüchtige, batteriegepufferte Speicher, aus dem die CPU bei jedem Start ihre Arbeitskopie wiederherstellt. Der Arbeitsspeicher ist der integrierte RAM-Bereich, in dem die CPU das Programm tatsächlich ausführt; er enthält nur den für die Ausführung benötigten Code und die Daten. Der Systemspeicher ist die Menge der Adressbereiche, auf denen der Befehlssatz operiert: Prozesseingaben (I), Prozessausgaben (Q), Bitspeicher (M), Timer (T), Zähler (C), lokale Daten (L) und Datenblöcke (DB).Die Unterscheidung zwischen den drei Schichten ist nicht rein theoretischer Natur. Ein Block, der nur im Ladespeicher existiert, wird nicht ausgeführt. Ein Block, der nur im Arbeitsspeicher existiert, wird zwar ausgeführt, kann aber nicht auf ein Programmiergerät hochgeladen werden. Ein Speicherflag, das nicht im Ladespeicher gesichert ist, wird bei jedem Neustart zurückgesetzt. Jede Schicht hat ihre eigene Flüchtigkeit, ihre eigenen Kapazitätsgrenzen und ihr eigenes Fehlerverhalten, wie in Tabelle 1 zusammengefasst.Tabelle 1: Die drei Speicherschichten im ÜberblickEbene | Inhalt | S7-300-Implementierung | S7-400-Implementierung | Verhalten bei StromausfallSpeicher laden | Vollständiges Programm: Blöcke, Symbole, Kommentare, Technologiedaten | Micro-Memory-Karte (MMC) | Batteriegepufferter Arbeitsspeicher (RAM); optionale Flash-EPROM-Karte | S7-300: auf der MMC gespeichert. S7-400: im RAM gespeichert, solange die Batterie intakt ist; andernfalls aus dem EPROM wiederhergestellt oder verloren.Arbeitsspeicher | Nur ausführbarer Code und Daten | Integrierter RAM | Integrierter RAM | Inhalt verloren; wird beim nächsten Start aus dem Arbeitsspeicher wiederhergestelltSystemspeicher | I-, Q-, M-, T-, C-, L-, DB-Adressierung | Interne CPU-Schaltung | Interne CPU-Schaltung | Nicht-remanente Teile werden zurückgesetzt; remanente Teile werden aus dem Ladespeicher wiederhergestelltEin zweiter Aspekt der Architektur ist der Unterschied zwischen flüchtigem und nichtflüchtigem Speicher. Beim S7-300 wird die Nichtflüchtigkeit durch Flash-Speicher (MMC) erreicht, sodass keine Batterie benötigt wird. Beim S7-400 wird die Nichtflüchtigkeit durch einen batteriegepufferten RAM und optional durch eine Flash-EPROM-Karte realisiert. Dieser eine Unterschied erklärt den Großteil der praktischen Abweichungen zwischen den beiden Familien, von der LED für niedrigen Batteriestand beim S7-400 bis hin zu der Tatsache, dass eine S7-300-CPU ohne MMC überhaupt nicht startet. 2. Ladespeicher: Wo das Programm gespeichert ist Der Ladespeicher ist die Schicht mit der höchsten Kapazität. Er speichert das Programm vollständig, einschließlich Daten, die die CPU nie direkt ausführt: Blockkommentare, Symbolinformationen und Technologieobjekte. Beim Kompilieren und Herunterladen eines Projekts wird jeder Block zunächst in den Ladespeicher übertragen. Anschließend kopiert die CPU die ausführbaren Teile in den Arbeitsspeicher. Da der Ladespeicher das gesamte Projekt enthält, ist er auch die Schicht, die beim Hochladen eines Programms von der CPU zurück auf ein Programmiergerät gelesen wird. 2.1 Speicher auf dem S7-300 laden: die Micro-Speicherkarte Alle aktuellen S7-300-CPUs speichern ihre Arbeitsdaten auf einer Micro Memory Card (MMC). Die MMC ist eine Steckkarte, die in einen Steckplatz an der Vorderseite der CPU gesteckt wird. Sie benötigt keine Batterie, weshalb eine S7-300-Anlage jahrelang ohne Stromversorgung betrieben werden kann und ihr Programm dennoch intakt bleibt. Typische Bestellnummern für die MMC-Familie sind 6ES7953-8LL31-0AA0 (512 KB) und 6ES7953-8LM31-0AA0 (2 MB). Die MMC-Familie umfasst Speicherkapazitäten von 64 KB bis 8 MB, wobei die maximal zulässige Größe von der jeweiligen CPU abhängt.Die MMC ist kein optionales Zubehör. Eine moderne S7-300-CPU ohne MMC kann kein Programm ausführen: Die CPU geht in den STOP-Modus und fordert eine Speicherkarte im Diagnosepuffer an. Dies ist eine bewusste Designentscheidung. Da die MMC der einzige nichtflüchtige Speicher im System ist, enthält sie nicht nur das Programm, sondern auch die Speicherdaten und, bei manchen CPUs, die Firmware. Fehlt die Karte, hat die CPU weder ein auszuführendes Programm noch einen Speicherort für den Zustand des Systems.Die MMC verfügt über einen kleinen Schreibschutzschieber am Gehäuse. Befindet sich der Schieber in der gesperrten Position, lehnt die CPU Downloads mit einer Meldung ab, die auf den Schreibschutz der Speicherkarte hinweist. Der Schieber schützt die Karte vor versehentlichem Überschreiben im Feld, ist aber nach Wartungsarbeiten häufig die Ursache für fehlgeschlagene Downloads. Daher sollte seine Position als Erstes überprüft werden, wenn ein Download abgelehnt wird.Wenn der Ladespeicher verloren geht oder leer ist: Beim S7-300 führt ein leerer oder fehlender MMC dazu, dass die CPU stoppt und nicht mehr starten kann. Beim S7-400 führt ein leerer RAM-Ladespeicher ohne EPROM-Karte dazu, dass die CPU ohne Benutzerprogramm in den STOP-Modus wechselt; ist eine EPROM-Karte vorhanden, kopiert die CPU das Programm beim Start vom EPROM in den RAM und läuft normal. 2.2 Arbeitsspeicher des S7-400: Batteriegepufferter RAM und Flash-EPROM Der S7-400 implementiert den Ladespeicher in zwei Stufen. Die primäre Stufe ist ein auf dem CPU-Modul integrierter RAM, der die Arbeitskopie des Ladespeichers enthält. Dieser RAM wird durch eine Backup-Batterie, z. B. 6ES7971-0BA00, die im Netzteil oder im CPU-Fach verbaut ist, mit Strom versorgt. Die sekundäre Stufe ist eine steckbare Flash-EPROM-Karte, z. B. 6ES7952-1KM00-0AA0, die einen nichtflüchtigen Speicher bereitstellt, der auch bei vollständigem Stromausfall erhalten bleibt.Beim Einschalten verhält sich der S7-400 wie folgt: Befindet sich ein Programm im RAM-Ladespeicher, kopiert die CPU dieses in den Arbeitsspeicher und startet. Ist der RAM leer, aber eine Flash-EPROM-Karte eingesetzt, kopiert die CPU das Programm von der EPROM-Karte zunächst in den RAM-Ladespeicher und anschließend in den Arbeitsspeicher. Sind beide Speicher leer, stoppt die CPU. Diese Startsequenz ermöglicht es einem gut gewarteten S7-400, sich nach einem Batterieausfall ohne Eingriff zu erholen, vorausgesetzt, die EPROM-Karte wurde stets aktualisiert.Wenn der Ladespeicher verloren geht oder leer ist: Beim S7-400 tritt der Verlust des RAM-Ladespeichers auf, wenn die Batterie während eines Stromausfalls ausfällt und keine EPROM-Karte installiert ist. Das Programm ist dann unwiederbringlich verloren und muss neu heruntergeladen oder aus einer Sicherungsdatei wiederhergestellt werden. Dieses Szenario verdeutlicht mehr als jedes andere die Wichtigkeit, nach jeder Inbetriebnahmeänderung die Daten auf die EPROM-Karte zu laden. 3. Arbeitsspeicher: Der Ausführungsraum Der Arbeitsspeicher ist der integrierte RAM, in dem die CPU das Programm ausführt. Er ist intern in einen Codebereich und einen Datenbereich unterteilt. Beim Herunterladen kopiert die CPU die ausführbaren Blöcke aus dem Ladespeicher in den Arbeitsspeicher; zur Laufzeit ruft die CPU Anweisungen und Daten ausschließlich aus dem Arbeitsspeicher ab. Der Arbeitsspeicher ist immer flüchtig. Bei beiden Prozessorfamilien wird er bei jedem Einschalten aus dem Ladespeicher neu aufgebaut. Ein Programm, das einen Neustart übersteht, verdankt dies daher dem intakten Ladespeicher, nicht dem intakten Arbeitsspeicher.Der Arbeitsspeicher ist die Schicht, die darüber entscheidet, ob ein Programm passt. Ein großer Datenblock, ein langer Objektblock (OB) oder ein stark verschachtelter Funktionsbaustein (FB) können den Arbeitsspeicher erschöpfen, selbst wenn im Ladespeicher noch freier Speicherplatz vorhanden ist. In diesem Fall wird der Download mit einer Meldung wie „Kein Benutzerspeicher verfügbar“ abgelehnt. Abhilfe schafft entweder die Reduzierung der Programmgröße oder der Wechsel zu einer CPU mit mehr Arbeitsspeicher. Der Arbeitsspeicher lässt sich nicht durch Hinzufügen von Karten erweitern; er ist eine feste Eigenschaft des CPU-Moduls. Daher ist die Angabe zum Arbeitsspeicher in den technischen Daten der CPU der wichtigste Wert, der überprüft werden muss, wenn ein Projekt die Kapazität seines Controllers übersteigt.Wenn der Arbeitsspeicher verloren geht oder leer ist, stoppt die CPU oder startet nicht. Da der Arbeitsspeicher bei jedem Einschalten neu aufgebaut wird, ist sein Verlust normalerweise vorübergehend und unbemerkt: Die CPU lädt einfach aus dem Arbeitsspeicher neu. Der Verlust wird erst dann dauerhaft, wenn auch der Arbeitsspeicher verloren geht, wie im oben beschriebenen Akku-Szenario des S7-400. 4. Systemspeicher und die Adressbereiche Der Systemspeicher ist die Sammelbezeichnung für die adressierbaren Datenbereiche, auf denen der Befehlssatz arbeitet. Diese Bereiche sind in der internen Schaltung der CPU implementiert, nicht auf einem Wechseldatenträger, und ihre Größe ist eine feste Eigenschaft jedes CPU-Modells. Tabelle 2 listet die Bereiche und ihre Funktionen auf.Tabelle 2: SystemspeicheradressbereicheBereich | Symbol | Inhalt | NotizenProzessabbild der Eingänge | I | Eingangszustände, die zu Beginn jedes OB 1-Scans von den E/A-Modulen kopiert werden | Byte- und Bitadressierung, z. B. I0.0 bis I0.7 im Eingangsbyte IB0; Standardbereich 128 Bytes, konfigurierbar bis zu einem CPU-spezifischen Maximum (2048 Bytes auf den meisten S7-300-CPUs)Prozessabbild der Ausgänge | Q | Ausgabezustände, die am Ende jedes OB-1-Scans in die E/A-Module geschrieben werden | Byte- und Bitadressierung, z. B. Q0.0 bis Q0.7 im Ausgabebyte QB0Periphere E/A | PI, PQ | Direkter Zugriff auf E/A-Module unter Umgehung des Prozessabbilds | Wird für schnelle oder zeitkritische E/A verwendet; adressiert als PIW/PQW-WörterBitspeicher | M | Flags für Zwischenzustände | Byte- und Bitadressierung, z. B. M0.0 bis M0.7 im Flag-Byte MB0; die Größe ist CPU-abhängig; bei manchen CPUs sind die ersten 256 Bytes für Systemdaten reserviert und können nicht frei verwendet werdenDatenblöcke | DB | Strukturierter Datenspeicher für das Benutzerprogramm | Das Attribut „Beibehalten“ steuert, ob die DB-Inhalte nach einem Neustart erhalten bleiben.Timer | T | S5 Timerfunktionen | Die Anzahl der Timer hängt von der CPU abZähler | C | Zählerfunktionen | Die Anzahl der Zähler hängt von der CPU abLokale Daten | L | Temporäre Variablen des aktuell aktiven OB-, FB- oder FC-Aufrufs | Stapelbasiert; die Tiefe ist pro Prioritätsklasse begrenzt 4.1 Das Prozessbild Die I- und Q-Bereiche werden über das Prozessabbild aktualisiert. Zu Beginn des zyklischen Programms kopiert die CPU die Zustände der Eingabemodule in den I-Bereich. Während des Zyklus liest das Programm diese konsistenten Momentaufnahmen. Am Ende des Zyklus kopiert die CPU den Q-Bereich in die Ausgabemodule. Dieser Mechanismus gewährleistet, dass alle Programmabschnitte innerhalb eines Zyklus dieselben Eingabezustände sehen. Der direkte Peripheriezugriff (PIW, PQW) umgeht das Abbild und liest oder schreibt das Modul direkt. Dies ist zwar schneller, aber nicht konsistent innerhalb des Zyklus. Ein Prozessabbild, das für die installierte E/A zu klein ist, kann in den CPU-Eigenschaften in STEP 7 bis zum CPU-spezifischen Maximum vergrößert werden. 4,2-Bit-Speicher M und das Flag-Byte Der Bit-Speicher, historisch als Flags bezeichnet, dient als Zwischenspeicher des Programms. Ein einzelnes Flag-Bit, beispielsweise M0.0, speichert einen booleschen Zustand; acht aufeinanderfolgende Bits bilden das Flag-Byte MB0, adressiert als M0.0 bis M0.7. Flag-Wörter (MW) und Flag-Doppelwörter (MD) werden durch Gruppierung von Bytes gebildet. Die Größe des M-Bereichs variiert je nach CPU: Eine CPU 314 bietet 256 Bytes, eine CPU 315-2 DP 2048 Bytes und eine CPU 319-3 PN/DP 8192 Bytes. Bei einigen S7-300-CPUs ist ein Teil des M-Bereichs, beispielsweise die ersten 256 Bytes, für Systemdaten reserviert, die vom Betriebssystem und Systemfunktionen verwendet werden. Die Verwendung dieser Adressen im Benutzerprogramm kann zu unvorhersehbarem Verhalten führen. Daher müssen die technischen Daten der jeweiligen CPU konsultiert werden, bevor der M-Bereich frei belegt wird. 4.3 Timer, Zähler und lokale Daten Timer (T) und Zähler (C) sind Funktionselemente mit einem internen Zustand: Ein Timer speichert die verbleibende Zeit, ein Zähler den Zählerstand. Ihre Anzahl ist pro CPU festgelegt, beispielsweise 256 Timer und 256 Zähler auf einer CPU 314 und jeweils 2048 auf einer CPU 319-3 PN/DP. Lokale Daten (L) sind der Stackbereich, der die temporären Variablen des aktuell aktiven Aufrufs enthält. Bei jedem Aufruf eines Funktionsblocks (FB) oder Funktionsblocks (FC) reserviert die CPU einen Bereich des lokalen Datenstacks für die temporären Variablen dieses Blocks. Tiefe Verschachtelungen oder große temporäre Strukturen können den Stack erschöpfen, was zu einem Programmierfehler und, falls unbehandelt, zu einem Abbruch führt. Auf S7-300-CPUs beträgt die Größe des lokalen Datenstacks typischerweise 32 KB und wird von den Prioritätsklassen gemeinsam genutzt; auf S7-400-CPUs ist die Kapazität größer und bei neueren Modellen pro Prioritätsklasse zugewiesen.Bei Verlust oder Zurücksetzung des Systemspeichers werden die nicht-speichernden Bereiche I, Q, M, T, C und L bei jedem Neustart initialisiert und die nicht-speichernden Datenbanken auf ihre Ladewerte zurückgesetzt. Speichernde Bereiche werden aus dem Ladespeicher wiederhergestellt; dieser Mechanismus wird in den folgenden Abschnitten erläutert. 5. Die S7-300 in der Praxis: MMC, Speicherdaten und die Batteriefrage Das entscheidende Merkmal des Speicherkonzepts des S7-300 ist das Fehlen einer Batterie. Das Programm befindet sich auf dem MMC, der Arbeitsspeicher wird bei jedem Einschalten vom MMC neu geladen, und auch die Speicherdaten werden auf dem MMC gespeichert. Erkennt die CPU einen Stromausfall, speichert sie die aktuellen Werte der konfigurierten Speicherbereiche auf dem MMC; beim nächsten Einschalten werden diese wiederhergestellt. Dieses Design hat drei praktische Konsequenzen.Zunächst einmal ist die MMC in einem engeren Sinne ein Verschleißteil. Flash-Speicher haben eine begrenzte Anzahl an Schreib- und Löschzyklen, und bei jedem Stromausfall werden die Speicherbereiche neu beschrieben. Im normalen Betrieb ist dies unproblematisch, jedoch verkürzen Programme, die Speicherdaten in schnellen Zyklen verändern oder die Systemfunktionen SFC 82 bis SFC 84 verwenden, um Datenblöcke in einer Schleife auf die MMC zu schreiben, die Lebensdauer der Karte. Die Nennanzahl der Schreibzyklen ist in der Siemens-Dokumentation für die Karte angegeben.Zweitens ist die Konfiguration des Speicherspeichers explizit. In STEP 7 definiert der Dialog „CPU-Eigenschaften“ (Hardwarekonfiguration, Registerkarte „Speicherspeicher“), wie viele Bytes von M, wie viele Timer und wie viele Zähler gespeichert werden. Der Standardbereich für das Speicherflag liegt bei den meisten S7-300-CPUs zwischen M 0,0 und M 15,7. Datenblöcke werden einzeln gespeichert, indem sie in den Blockeigenschaften mit dem Attribut „Beibehalten“ markiert werden. Nur die konfigurierten Bereiche bleiben nach einem Neustart erhalten; alle anderen Werte werden initialisiert.Drittens ist das Downloadverhalten einfach und einheitlich. Ein normaler Download in STEP 7 schreibt den Baustein in den MMC (Ladespeicher) und kopiert ihn in den Arbeitsspeicher. Es gibt keinen separaten Pfad „Nur in den RAM herunterladen“ auf der S7-300: Mit einem MMC ist jeder Download automatisch nichtflüchtig. Der Upload funktioniert analog: Ein Upload liest vom MMC. Ersatz-MMC-Karten in allen Kapazitäten sind im Siemens-SPS-Ersatzteilkatalog aufgeführt. Dies ist wichtig für Betriebe, die eine programmierte Ersatzkarte vorrätig halten müssen.Die Batteriefrage, die die Diskussionen um den S7-400 dominiert, stellt sich beim S7-300 nicht. Besitzt die CPU des S7-300 keine Batterie, kann das Programm durch einen Batterieausfall nicht verloren gehen. Realistische Fehlerursachen sind ein fehlender, voller, schreibgeschützter oder defekter MMC-Speicher, die jeweils in Abschnitt 9 erläutert werden. 6. Der S7-400 in der Praxis: Batterien, EPROM und die Startkette Das Speicherkonzept des S7-400 basiert auf einem batteriegepufferten RAM, wobei der Flash-EPROM als Sicherheitsnetz dient. Die Backup-Batterie, beispielsweise 6ES7971-0BA00, erhält den RAM-basierten Ladespeicher und die gespeicherten Daten aufrecht, solange der Controller ausgeschaltet ist. Das CPU-Modul verfügt außerdem über eine integrierte, wiederaufladbare Pufferbatterie, die den RAM während eines Batteriewechsels für eine begrenzte Zeit – im voll aufgeladenen Zustand einige zehn Minuten – aufrechterhält. Dank dieser Pufferbatterie kann die Batterie überhaupt im ausgeschalteten Zustand gewechselt werden. Sie darf jedoch niemals länger als im Handbuch angegeben genutzt werden.Die Flash-EPROM-Karte, beispielsweise 6ES7952-1KM00-0AA0, ist die nichtflüchtige Schicht des S7-400. Sie ist zwar nicht zwingend für den Betrieb erforderlich, entscheidet aber darüber, ob ein Batterieausfall behoben werden kann oder nicht. Die Kartenfamilie umfasst Speicherkapazitäten von 64 KB bis 64 MB, wobei die maximale Größe von der CPU abhängt. Die in Abschnitt 2.2 beschriebene Startsequenz bewirkt, dass sich eine CPU mit einer aktuellen EPROM-Karte nach einem leeren Akku automatisch erholt; eine CPU ohne EPROM-Karte startet im STOP-Modus und muss die Daten erneut herunterladen.Das Downloadverhalten des S7-400 ist zweistufig, und eine Verwechslung dieser beiden Stufen ist eine häufige Ursache für Probleme im Feldeinsatz:1. Ein normaler Download schreibt den Block in den RAM-Ladespeicher und den Arbeitsspeicher. Die Änderung ist sofort wirksam, aber flüchtig: Sie bleibt nur so lange erhalten, wie die Batterie den RAM mit Strom versorgt.2. „Download to EPROM“ (oder „Copy RAM to ROM“) schreibt den aktuellen Speicherinhalt auf die Flash-EPROM-Karte. Die Änderung bleibt dann auch bei vollständigem Batterieausfall erhalten.Die typische Fehlersequenz beim S7-400 ist daher folgende: Man lädt nachmittags eine Modifikation herunter, kopiert den RAM nicht in den ROM und stellt zwei Wochen später nach einem Stromausfall mit leerer Batterie fest, dass die CPU mit dem alten Programm aus dem EPROM neu startet. Die Modifikation existierte nur im RAM und ging verloren. Das Aktualisieren des EPROMs nach jeder Inbetriebnahmeänderung ist die mit Abstand effektivste Wartungsmaßnahme für den Speicher des S7-400.Die S7-400 meldet ihren Batteriestatus kontinuierlich. Bei niedrigem Batteriestand leuchtet die BATF-LED an der Vorderseite der CPU oder des Netzteils auf und ein Eintrag wird im Diagnosepuffer gespeichert. In STEP 7 wird der detaillierte Status unter „Hardware-Diagnose / Modulinformationen“ auf der Registerkarte „Batterie“ angezeigt. Dort werden der Batteriestatus und bei vielen CPUs die geschätzte verbleibende Backup-Kapazität aufgeführt. Backup-Batterien wie die 6ES7971-0BA00 sind im SPS-Ersatzteilsortiment enthalten, da sie Verbrauchsmaterialien mit einer Lebensdauer von Jahren, nicht Jahrzehnten, sind. 7. Realistische Speicherdimensionierung pro CPU Die zentrale Frage in jeder Diskussion über Speicherprojekte lautet: Wie viel Arbeitsspeicher und wie viel Lastspeicher verfügt die CPU tatsächlich? Tabelle 3 enthält repräsentative Werte für fünf weit verbreitete CPUs. Der Arbeitsspeicher ist fest vorgegeben; der Lastspeicher entspricht der maximalen Größe der MMC- oder EPROM-Karte, die die CPU unterstützt.Tabelle 3: Repräsentative CPUs und deren SpeicherCPU | Auftragsnummer | Arbeitsspeicher | Maximaler Auslastungsgrad | Typische NutzungCPU 314 | 6ES7314-1AG14-0AB0 | 128 KB | MMC bis zu 8 MB | Mittelgroße Rechner, Standardanwendungen der S7-300CPU 315-2 DP | 6ES7315-2EH14-0AB0 | 256 KB | MMC bis zu 8 MB | Verteilte E/A über PROFIBUS DPCPU 319-3 PN/DP | 6ES7318-3EL01-0AB0 | 2 MB | MMC bis zu 8 MB | Große S7-300-Anwendungen mit PROFINETCPU 414-2 | 6ES7414-2XK05-0AB0 | 512 KB | RAM plus EPROM bis zu 64 MB | Anwendungen für den mittleren Leistungsbereich des S7-400CPU 417-4 | 6ES7417-4XT05-0AB0 | 4 MB | RAM plus EPROM bis zu 64 MB | Hochleistungsanwendungen für S7-400Aus der Tabelle ergeben sich zwei Dimensionierungsregeln. Erstens: Der Arbeitsspeicher ist die begrenzende Größe für die Programmlogik. Projekte mit großen Datenblöcken oder vielen Blöcken im zyklischen Pfad benötigen ausreichend Arbeitsspeicher, da die CPU direkt aus dem Arbeitsspeicher arbeitet und Code nicht bei Bedarf aus dem Ladespeicher laden kann. Zweitens: Der Ladespeicher ist die begrenzende Größe für die Projektdaten: Symbole, Kommentare und Technologieobjekte werden ausschließlich im Ladespeicher abgelegt. Selbst ein Projekt, das zu 300 KB Code kompiliert wird, benötigt möglicherweise noch eine 2 MB große MMC, sobald Kommentare und Symbolinformationen hinzugefügt werden. Üblicherweise wird die MMC bei der Inbetriebnahme großzügig dimensioniert, da ein späterer Kartentausch einen vollständigen Download und einen kurzen Produktionsstopp erfordert. 8. Konfigurieren von persistenten Daten Die persistenten Daten sind die Zustände, die einen Neustart überstehen müssen: Fertigteilzähler, Rezeptauswahlen, Betriebsmodus-Flags und kumulierte Werte. Der Konfigurationsvorgang ist in beiden Produktfamilien strukturell identisch, der zugrunde liegende Speichermechanismus unterscheidet sich jedoch.Öffnen Sie auf dem S7-300 die CPU-Eigenschaften in der Hardwarekonfiguration und wählen Sie die Registerkarte „Speicher“. Definieren Sie dort die Speicherbereiche für den Bit-Speicher (z. B. standardmäßig 16 Byte M), die Anzahl der Speichertimer und die Anzahl der Speicherzähler. Datenblöcke werden einzeln behandelt: Markieren Sie den Block in den DB-Eigenschaften als „Beibehalten“. Die gespeicherten Daten werden dann beim Ausschalten auf dem MMC abgelegt und beim Einschalten wiederhergestellt, weshalb sie auch ohne Batterie erhalten bleiben.Beim S7-400 werden die Speicherbereiche im selben Dialogfeld definiert, die Speicherung erfolgt jedoch im batteriegepufferten RAM. Die gespeicherten Werte bleiben auch nach einem Neustart erhalten, solange die Batterie intakt ist. Fällt die Batterie aus, während der Controller ausgeschaltet ist, gehen die gespeicherten Daten verloren, und die betroffenen Datenbanken werden beim nächsten Start auf ihre ursprünglichen Werte zurückgesetzt. Daher ist der Batteriestatus des S7-400 ein Wartungsthema und keine operative Angelegenheit.Drei Konfigurationsfehler sind für die meisten Probleme mit persistenten Daten verantwortlich. Der Speicherbereich ist gar nicht konfiguriert, sodass die Flags bei jedem Neustart zurückgesetzt werden. Der Bereich ist zwar konfiguriert, aber der Datenbank fehlt das Attribut „Retain“, sodass die Datenbankinhalte zurückgesetzt werden, obwohl die M-Flags erhalten bleiben. Oder der Bereich ist in einem Projekt mit mehreren CPUs auf der falschen CPU konfiguriert, sodass die vorgesehene CPU zurückgesetzt wird, während eine ungenutzte CPU die Daten beibehält. Alle drei Fehler lassen sich innerhalb weniger Minuten diagnostizieren, indem man die Registerkarte „Speicher“ mit dem beobachteten Verhalten nach einem Test-Neustart vergleicht. 9. Fehlermodi und Diagnose Speicherfehler der S7-300/400 äußern sich durch die LEDs, den Diagnosepuffer sowie das Verhalten beim Herunterladen und Hochladen. Tabelle 4 fasst die häufigsten Fehlermodi, ihre Ursachen und die jeweiligen Diagnosepfade zusammen.Tabelle 4: Speicherbezogene Fehlermodi und DiagnoseverfahrenSymptom | Wahrscheinliche Ursache | Diagnostischer Weg | TherapieCPU im STOP-Zustand; SF- und STOP-LEDs leuchten; Diagnosemeldung „STOP aufgrund eines Speicherfehlers“ | MMC fehlt oder ist defekt (S7-300) oder Ladespeicher beschädigt | Diagnosepuffer über STEP 7 lesen (zugängliche Knoten, Modulinformationen); MMC-Einsteckplatz prüfen | Eine funktionierende MMC mit einer Programmsicherung einlegen; Programm erneut herunterladen; defekte Karte austauschenDownload abgelehnt: „Kein Benutzerspeicher verfügbar“ | Arbeitsspeicher oder Ladespeicher erschöpft | Projektblockgrößen mit dem Arbeitsspeicher der CPU vergleichen; freien Ladespeicher prüfen | Nicht verwendete Blöcke löschen; Datenbankgrößen reduzieren; auf eine CPU mit mehr Arbeitsspeicher oder einen größeren MMC wechselnDownload abgelehnt: „Speicherkarte ist schreibgeschützt“ | MMC-Schieber in gesperrter Position | Schieber am Kartengehäuse prüfen | Schieber öffnen; Download wiederholenDownload auf einem S7-300 ohne eingelegte Karte abgelehnt | MMC fehlt | Kartensteckplatz prüfen; Diagnosepuffer lesen | MMC einlegen; die CPU akzeptiert dann den DownloadS7-400 BATF-LED leuchtet; Diagnosemeldung „Batterie schwach“ | Backup-Batterie leer oder fehlt | Modulinformationen, Registerkarte „Batterie“; Spannung und Status prüfen | Batterie gemäß Abschnitt 11 austauschen; RAM-Inhalt anschließend prüfenS7-400 startet nach Stromausfall mit einem älteren Programm neu | Batterie leer und EPROM-Karte enthält eine ältere Version als der letzte RAM-Download | EPROM-Datum mit der letzten Inbetriebnahmeänderung vergleichen | RAM nach jeder Änderung auf ROM kopieren / auf EPROM herunterladen; Batterie austauschenBeim Hochladen werden keine Blöcke oder ein unvollständiges Projekt zurückgegeben | Blöcke existieren nur im Arbeitsspeicher oder die MMC enthält eine ältere Version (S7-300) | Versuchen Sie, vom Prozessor hochzuladen; prüfen Sie, welche Blöcke aufgelistet sind | Laden Sie das aktuelle Programm zuerst auf die MMC herunter; laden Sie es dann hochDatenverlust nach Neustart | Speicherbereiche nicht konfiguriert, Datenbank ohne Attribut „Beibehalten“ oder MMC beim Herunterfahren entfernt (S7-300) | Registerkarte „Speicher“ prüfen; kontrollierten Test-Neustart durchführen | Speicherbereiche und Beibehaltungsattribute konfigurieren; erneut herunterladenSFC 82/83/84-Anrufmeldungen „Kein Benutzerspeicher verfügbar“ | MMC voll oder Schreibzykluslimit während der Laufzeit-Datenprotokollierung erreicht | Freier MMC-Speicherplatz prüfen; Anrufparameter überprüfen | Speicherplatz auf der Karte freigeben; alte protokollierte Datenblöcke archivieren und löschenZwei allgemeine Regeln beschleunigen diese Diagnosen. Erstens ist der Diagnosepuffer der wichtigste Nachweis: Er protokolliert die Stoppursache, den Zeitstempel und das Modul, das das Ereignis ausgelöst hat, und ist selbst von einer CPU im STOP-Zustand lesbar. Zweitens erklärt die Unterscheidung zwischen Lade- und Arbeitsspeicher die meisten unerwarteten Upload-/Download-Probleme: Befindet sich ein Block nicht im Ladespeicher, kann er nicht hochgeladen werden; befindet er sich nicht im Arbeitsspeicher, kann er nicht ausgeführt werden. 10. Wartungs- und Datensicherungspraxis Die Speicherwartung älterer S7-300/400-Geräte folgt einem kleinen Regelwerk, das nahezu alle in Tabelle 4 aufgeführten Fehlerarten verhindert.Sichern Sie Ihr System, bevor Sie Änderungen vornehmen. Vor jedem Download, jeder Speicherkartenoperation und allen Arbeiten mit dem Akku muss das Programm und die Hardwarekonfiguration vollständig auf die Engineering-Station hochgeladen werden. Die Sicherungsdatei ist die Garantie, die jeden nachfolgenden Schritt rückgängig macht. Viele Anlagen erstellen nach jeder Inbetriebnahmeänderung eine neue Sicherung und speichern die Datei auf einem Server, wobei das Datum im Dateinamen enthalten ist.Überprüfen Sie den Akku des S7-400 regelmäßig. Der Akkustatus wird in STEP 7 Hardware-Diagnose / Modulinformationen auf der Registerkarte „Akku“ angezeigt. Die BATF-LED gibt einen lokalen Status an. Eine monatliche Überprüfung der BATF-LED im Rahmen der routinemäßigen Wartung sowie eine vierteljährliche Kontrolle der Registerkarte „Akku“ ermöglichen es, einen schwachen Akku frühzeitig zu erkennen, bevor es zu Produktionsausfällen kommt. Die Lebensdauer des Akkus wird in Jahren gemessen, variiert jedoch mit der Umgebungstemperatur und der Dauer von Stromausfällen. Daher ist ein kalenderbasierter Austausch weniger zuverlässig als ein zustandsorientierter.MMC-Karten sind gemäß den Richtlinien zu behandeln. Das Einsetzen und Entfernen der MMC-Karte ist nur bei ausgeschalteter CPU zulässig. Das Entfernen einer Karte während des Betriebs oder eines Downloads kann die Karte beschädigen und erfordert eine Formatierung sowie einen erneuten Download. Die Karten sollten in antistatischer Verpackung aufbewahrt, mit Projektname und Firmware-Version beschriftet und nach Festlegung des endgültigen Inhalts mit dem Schieber schreibgeschützt werden. Eine programmierte Ersatzkarte im Lager ermöglicht die schnellste Notfallwiederherstellung einer S7-300-Anlage. Das Siemens-Ersatzteilsortiment für SPSen deckt die Kartenfamilie von 512 KB bis 8 MB ab.Beachten Sie die Stromversorgung. Das Modell S7-300 wird vom Netzteil PS 307 und das Modell S7-400 vom Netzteil PS 407 versorgt. Beide sind für 120 V/60 Hz und 230 V/50 Hz Netzspannung erhältlich; der Eingangsspannungsbereich ist auf dem Typenschild jedes Moduls angegeben. Die Module sind CE-gekennzeichnet für den europäischen Markt und UL/CSA-gelistet für Installationen in Nordamerika. Ein defektes Netzteil verursacht Speicherprobleme, bevor es zu einem Totalausfall kommt, da Spannungseinbrüche den RAM-Inhalt beschädigen und Neustartsequenzen auslösen. Die Spannungsmessung an den Lastanschlüssen sollte im Rahmen derselben Wartungsmaßnahme wie die Batterieprüfung durchgeführt werden.Für ältere Anlagen sollten Ersatzteile vorrätig gehalten werden. Anlagen, die S7-300/400-Hardware über deren ursprüngliche Lebensdauer hinaus betreiben, sollten mindestens eine programmierte MMC pro CPU-Typ, eine Ersatzbatterie pro S7-400 und je eine Ersatz-CPU jedes verwendeten Typs vorhalten. Ältere CPUs sind zunehmend schwerer zu beschaffen, daher sollte die Ersatz-CPU beschafft werden, solange der entsprechende Typ noch verfügbar ist. Verwendet die Anlage Flash-EPROM-Karten, vervollständigt eine Ersatzkarte mit dem aktuellen Programm das Set. Die Kosten für eine programmierte Karte und eine Batterie sind gering im Vergleich zu den Kosten eines ungeplanten Produktionsstillstands. Die Preise in US-Dollar variieren je nach Region und Verfügbarkeit. 11. Häufig gestellte Fragen Geht beim S7-300 das Programm verloren, wenn die Batterie leer ist? Nein, da der S7-300 keine Batterie zur Programmspeicherung besitzt. Das Programm befindet sich auf dem MMC-Speicher, und der Arbeitsspeicher wird bei jedem Einschalten vom MMC-Speicher neu geladen. Eine leere Batterie ist daher beim S7-300 keine Ursache für Programmverlust; die meisten S7-300-CPUs besitzen nicht einmal ein Batteriefach. Die Frage der Batterie betrifft den S7-400, dessen RAM-basierter Ladespeicher von der Backup-Batterie abhängig ist, solange der Controller ausgeschaltet ist.Was passiert, wenn die MMC-Karte bei laufendem Prozessor entfernt wird? Der Prozessor kann in den Stopp-Modus wechseln, und die Karte selbst kann beschädigt werden, da der Prozessor beim Herunterfahren und während Downloads auf die MMC-Karte schreibt. Siemens gibt an, dass die MMC-Karte nur bei ausgeschaltetem Prozessor eingesetzt oder entfernt werden darf. Wurde die Karte im laufenden Betrieb entfernt, schalten Sie den Prozessor aus, setzen Sie die Karte wieder ein und überprüfen Sie den Diagnosepuffer. Ist die Karte beschädigt, formatieren Sie sie und laden Sie das Programm erneut aus der Sicherung herunter.Wie aktiviere ich die Datenerhaltung auf einem S7-300? Öffnen Sie die CPU-Eigenschaften in der Hardwarekonfiguration und wählen Sie die Registerkarte „Speichererhaltung“. Definieren Sie die Speicherbereiche für den Bit-Speicher (Standard: M 0,0 bis M 15,7), die Anzahl der Timer und die Anzahl der Zähler. Markieren Sie Datenblöcke in ihren Eigenschaften mit dem Attribut „Beibehalten“. Die Daten werden dann beim Ausschalten auf dem MMC gespeichert und beim Einschalten wiederhergestellt – ohne Batterie. Beachten Sie, dass nur die konfigurierten Bereiche ihre Werte beibehalten; alle anderen Werte werden beim Neustart initialisiert.Wie wird die Batterie des S7-400 gewechselt? Zuerst muss sichergestellt werden, dass das aktuelle Programm auf einer Flash-EPROM-Karte oder in einer Sicherungsdatei auf der Engineering-Station gespeichert ist. Dieser Schritt ist zwingend erforderlich. Anschließend öffnen Sie bei eingeschalteter CPU das Batteriefach und tauschen die Zelle gegen eine neue des gleichen Typs (6ES7971-0BA00) aus. Beachten Sie dabei die Pufferzeit des integrierten Akkus, die bei voller Ladung typischerweise einige Minuten beträgt. Vergewissern Sie sich nach dem Einsetzen, dass die BATF-LED erlischt, und überprüfen Sie den Status in den Modulinformationen auf der Registerkarte „Batterie“. Falls die CPU ausgeschaltet war und der RAM verloren gegangen ist, stellen Sie das Programm vor dem Neustart der Produktion von der EPROM-Karte oder aus der Sicherung wieder her.Kann ich nur in den Arbeitsspeicher herunterladen? Beim S7-300 ist dies nicht möglich: Mit einer MMC-Karte wird jeder Download auf die MMC-Karte geschrieben und in den Arbeitsspeicher kopiert, sodass jeder Download automatisch nichtflüchtig ist. Beim S7-400 schreibt ein normaler Download in den RAM-Ladespeicher und in den Arbeitsspeicher; die Änderung ist flüchtig, es sei denn, Sie laden die Daten anschließend auf den EPROM herunter oder kopieren sie vom RAM in den ROM. Eine Änderung, die nur im RAM vorhanden ist, übersteht einen Neustart nur so lange, wie die Batterie den RAM mit Strom versorgt. Fällt die Batterie während eines Stromausfalls aus, geht die Änderung verloren und die CPU startet mit der EPROM-Version neu.Warum werden beim Upload keine Blöcke angezeigt? Ein Upload liest aus dem Ladespeicher. Beim S7-300 können Blöcke, die nur im Arbeitsspeicher vorhanden sind, nicht hochgeladen werden. Dies tritt typischerweise auf, wenn die MMC nach dem letzten Download ausgetauscht oder formatiert wurde. Laden Sie das aktuelle Programm zuerst auf die MMC und führen Sie dann den Upload durch. Überprüfen Sie beim S7-400, ob nicht nur der Arbeitsspeicher, sondern auch der RAM-Ladespeicher das Programm enthält. Wenn die CPU nach einem Batterieausfall vom EPROM neu gestartet wurde, gibt der Upload die EPROM-Version zurück.Wie lange hält der Akku des S7-400 und wann muss er ausgetauscht werden? Die Lebensdauer hängt von der Akkuchemie, der Umgebungstemperatur sowie der Häufigkeit und Dauer von Stromausfällen ab. Am zuverlässigsten ist ein zustandsorientierter Austausch: Tauschen Sie die Zelle aus, sobald die BATF-LED leuchtet oder die Modulinformationen einen niedrigen Ladezustand melden. In einem eingeschalteten Rack sind mehrere Jahre Betriebsdauer üblich. Der wiederaufladbare Pufferakku der CPU bietet nur ein begrenztes Zeitfenster für den Hauptakkuwechsel. Halten Sie daher vor Beginn des Vorgangs eine Ersatzzelle bereit. 12. Zusammenfassung Das Speicherkonzept des S7-300/400 ist dreischichtig aufgebaut. Der Ladespeicher enthält das vollständige Programm und ist nichtflüchtig (MMC beim S7-300, batteriegepufferter RAM mit optionalem Flash-EPROM beim S7-400). Der Arbeitsspeicher ist der flüchtige integrierte RAM, aus dem die CPU arbeitet und der bei jedem Start aus dem Ladespeicher neu aufgebaut wird. Der Systemspeicher stellt die Adressbereiche I, Q, M, T, C, L und DB bereit, wobei die Speicherbereiche in STEP 7 konfiguriert und beim Neustart aus dem Ladespeicher wiederhergestellt werden.Die meisten Feldprobleme lassen sich auf wenige Ursachen zurückführen: eine fehlende oder schreibgeschützte MMC beim S7-300, eine leere Batterie oder ein veraltetes EPROM beim S7-400, ein nicht konfigurierter Speicherbereich oder ein Programm, das den Arbeitsspeicher überschreitet. Für jedes dieser Probleme gibt es einen definierten Diagnosepfad über die LEDs, den Diagnosepuffer und die Modulinformationen sowie eine definierte Lösung. Die Wartungsregeln zur Vermeidung solcher Probleme sind ebenso wenige: vor jedem Download ein Backup erstellen, das EPROM beim S7-400 stets aktuell halten, die Batterie regelmäßig prüfen, MMCs nur im ausgeschalteten Zustand handhaben und eine programmierte Ersatzkarte sowie eine Ersatzbatterie bereithalten. Für Anlagen mit älterer S7-300/400-Hardware sind diese Regeln keine optionale Sorgfaltspflicht; sie entscheiden über den Unterschied zwischen einem kurzen Eingriff und einer kompletten Wiederinbetriebnahme. 13. Wartungscheckliste · [ ] Vollständiges Programm und Hardwarekonfiguration werden nach jeder Inbetriebnahmeänderung auf der Engineering-Station gesichert.· [ ] In jeder S7-300 CPU ist eine MMC-Karte eingesetzt; pro CPU-Typ wird eine programmierte Ersatz-MMC-Karte gespeichert (Schreibschutzschieber geschlossen).· [ ] MMC-Schiebereglerposition vor Downloads überprüft; Karten nur bei ausgeschaltetem Gerät eingelegt und entfernt.· [ ] S7-400 BATF LEDs werden im Rahmen der monatlichen Routinekontrollen überprüft· [ ] Der Batteriestatus des S7-400 wird vierteljährlich in den Modulinformationen unter dem Reiter „Batterie“ überprüft; eine Ersatzbatterie ist vorrätig.· [ ] Flash-EPROM-Karten nach jedem Download auf dem neuesten Stand halten (RAM auf ROM kopieren / auf EPROM herunterladen)· [ ] Speicherbereiche und Beibehaltungsattribute wurden nach jeder Konfigurationsänderung anhand der Prozessanforderungen überprüft.·

Der Anruf um 3 Uhr morgens Um 2:47 Uhr fiel die Produktionslinie aus. Eine Siemens S7-300 CPU an einer Abfüllanlage hatte einen Fehler mit einem LED-Muster, das niemand in der Nachtschicht zuvor gesehen hatte: SF rot, BF blinkte und die CPU befand sich im STOP-Modus. Der Werkselektriker schaltete die Anlage neu aus – ohne Erfolg. Auch der Austausch der Speicherkarte gegen eine Ersatzkarte brachte keine Besserung. Drei Stunden Produktionsausfall später überprüfte endlich jemand die Spannung der Notstrombatterie: 1,8 V. Die leere Batterie einer CPU315-2 DP (6ES7 315-2AG10-0AB0) hatte das RAM-basierte Benutzerprogramm beschädigt. Auf dem Wartungslaptop war keine Sicherungsdatei vorhanden. Dieses Szenario wiederholt sich jährlich in Hunderten von Fabriken, und fast alle Fälle wären durch grundlegende Fehlerbehebung und Wartung der Siemens S7-300 vermeidbar. Der S7-300: Warum er immer noch produziert wird Siemens brachte die SIMATIC S7-300-Familie Mitte der 1990er-Jahre auf den Markt, und obwohl sie offiziell zur Ausmusterung vorgesehen ist, bilden diese SPSen nach wie vor das Rückgrat von Fertigungslinien weltweit. Die S7-300 positioniert sich zwischen der Mikro-SPS S7-200 und der rackbasierten S7-400 – eine modulare Steuerung der Mittelklasse, die sich für diskrete Fertigung, Prozesssteuerung und Bewegungsanwendungen eignet.Die hartnäckige Verbreitung der S7-300 ist auf ihre große installierte Basis zurückzuführen. Ein Unternehmen, das 2005 50.000 US-Dollar in I/O-Module, Backplanes und Engineering investiert hat, wird seine laufende Produktionslinie nicht einfach komplett modernisieren, nur weil Siemens den aktiven Vertrieb der Plattform eingestellt hat. Viele S7-300-Systeme aus den späten 1990er- und frühen 2000er-Jahren sind noch immer im täglichen Produktionsbetrieb im Einsatz, unterstützt von kompetenten Wartungsteams und einer guten Ersatzteilversorgung.Zu den am häufigsten noch im Einsatz befindlichen CPU-Modellen gehört die CPU315-2 DP (6ES7 315-2AG10-0AB0), die CPU314 und die CPU317-2 PN/DP für Leitungen, die eine Profinet-Verbindung benötigen. Die Stromversorgung erfolgt über die PS307-Serie (6ES7 307-1EA00-0AA0), und analoge Eingänge werden typischerweise vom 8-Kanal-SM331-Modul verarbeitet (6ES7 331-7KF02-0AB0Diese spezifischen Modellnummern sind wichtig, weil Ersatzteile, Speicherkarten und Batterietypen alle auf sie zurückgeführt werden können.Für Wartungsteams stellt die S7-300 eine besondere Herausforderung dar: Die Hardware ist veraltet, die Originaldokumentation ist oft schwer zu finden, und die Engineering-Software (STEP 7) läuft auf Betriebssystemen, die IT-Abteilungen lieber nicht unterstützen möchten. Zu wissen, wo man ein *Siemens S7-300-Handbuch* oder ein *Siemens S7-300-Handbuch als PDF* findet, bevor es zu einer Störung kommt, kann den Unterschied zwischen einer 20-minütigen Reparatur und einem 20-stündigen Fiasko ausmachen. Häufige Fehlerarten in der realen Welt Stromversorgungsprobleme — PS307 (6ES7 307-1EA00-0AA0) Das PS307 ist die am häufigsten ausgetauschte Komponente in einem S7-300-Rack. Diese Schaltnetzteile fallen mit der Zeit aus – ausgetrocknete Elektrolytkondensatoren, defekte Lüfter (bei der 10-A-Version) und zeitweilige Leistungsaussetzer unter Last. Warnzeichen sind sporadische Systemneustarts, zufällig aufleuchtende SF-LEDs an mehreren Modulen oder eine CPU, die im STOP-Modus startet, aber nach einem Neustart wieder einwandfrei funktioniert.Prüfen Sie das PS307 mit einem Multimeter an den Ausgangsklemmen. Die 24-V-DC-Versionen sollten unter Last zwischen 24,0 V und 28,8 V liefern. Bei Werten unter 22 V schaltet die CPU in den STOP-Modus oder verhält sich unregelmäßig. Wenn das Netzteil die Spannungsprüfung besteht, aber weiterhin sporadische Fehler auftreten, tauschen Sie es aus. Die Kosten sind im Vergleich zu den dadurch verursachten Ausfallzeiten gering. CPU-Fehler — CPU315-2 DP (6ES7 315-2AG10-0AB0) Der CPU315-2 DP ist ein zuverlässiges Arbeitstier, weist aber bekannte Fehlermuster auf. Am häufigsten tritt ein beschädigtes Benutzerprogramm auf, verursacht durch eine leere Backup-Batterie (6ES7 971-0BA00). Sinkt die Batteriespannung unter etwa 2,5 V, verliert das RAM-basierte Programm seine Integrität. Beim nächsten Einschalten schaltet sich die CPU mit roter SF-LED in den STOP-Modus und lässt sich auch durch mehrmaliges Neustarten nicht wiederherstellen.Die Lösung besteht darin, das Programm über MPI oder Profibus von STEP 7 neu zu laden – vorausgesetzt, es wurde eine Sicherungskopie erstellt. Falls keine Sicherungskopie existiert, bleibt nur die Möglichkeit, die Logik von einer funktionierenden Schwestermaschine zu rekonstruieren oder eine komplette Neuinstallation in Auftrag zu geben.Weitere CPU-Fehlerursachen sind Profibus-Kommunikationsfehler (BF-LED blinkt oder leuchtet dauerhaft rot), die in der Regel auf Probleme mit der Verkabelung oder dem Stecker am Profibus-DP-Anschluss und nicht auf die CPU selbst zurückzuführen sind. Tauschen Sie den Busstecker aus, bevor Sie die CPU ersetzen. Speicherkartenfehler Der S7-300 verwendet MMC-Speicherkarten (MultiMediaCard) zur Programmspeicherung. Diese Karten haben eine begrenzte Anzahl an Schreibzyklen, und Karten aus den frühen 2000er-Jahren erreichen mittlerweile das Ende ihres Lebenszyklus. Symptome hierfür sind unter anderem, dass die CPU das Programm nicht von der Karte laden kann, CRC-Fehler beim Systemstart auftreten oder die Karte von einer CPU erkannt, von einer anderen jedoch nicht.Die originalen Siemens-MMC-Karten werden nicht mehr hergestellt und sind auf dem Gebrauchtmarkt teuer. Es gibt zwar Alternativen von Drittanbietern, deren Zuverlässigkeit ist jedoch uneinheitlich. Eine bessere Strategie ist es, funktionierende Backups auf einem Laptop zu speichern und den Speicherkartensteckplatz als Bootmedium und nicht als primären Programmspeicher zu verwenden. E/A-Modulfehler — SM331 (6ES7 331-7KF02-0AB0) Analoge Module reagieren besonders empfindlich auf elektrische Störungen und Verdrahtungsfehler. Das 8-Kanal-AI-Modul SM331 fällt häufig aus, wenn bei der Feldverdrahtung ein Kurzschluss von 24 V an einem Signaleingangskanal auftritt. Die Diagnose-LEDs des Kanals (sofern vorhanden) oder die Fehler-LED der SF-Gruppe leuchten dann auf.Die Lösung besteht meist im Austausch des Moduls, aber überprüfen Sie immer zuerst die Verkabelung. Ein kurzer Durchgangstest zwischen jedem Signalkabel und Masse deckt in 90 % der Fälle die Ursache auf.Für detailliertere Lösungsansätze zur *Fehlerbehebung bei Siemens S7 300 SPS* bietet der SPS-Bereich auf tztechio.com Kompatibilitätsdaten und Ersatzteil-Querverweise, die stundenlange manuelle Recherche ersparen.  Detailanalyse: Software, Batterien, Firmware und Datensicherung STEP 7 Softwarekompatibilität Die S7-300-Programme wurden mit Siemens STEP 7 entwickelt. Die kritische Kompatibilitätstabelle:STEP 7 Version | Unterstützte Programme | WindowsSTEP 7 V5.4 | S7-300 alle CPUs | XP, VistaSTEP 7 V5.5 | S7-300 alle CPUs | Win7 (32/64)STEP 7 V5.6 | S7-300 alle CPUs | Win7, Win10 (64-Bit)TIA Portal V13+ | S7-300 (eingeschränkt) | Win7, Win10Für Arbeiten mit dem S7-300 ist STEP 7 Classic (Version 5.x) die sicherste Wahl, da die Unterstützung für den S7-300 durch TIA Portal eingeschränkt ist und bestimmte ältere CPU-Firmware-Versionen nicht vollständig kompatibel sind. TIA Portal (Versionen 13 bis 17) unterstützt S7-300-CPUs mit Firmware-Version 3.x und höher. Wenn Sie jedoch ein Gerät aus dem Jahr 2003 mit Firmware-Version 2.x unterstützen, benötigen Sie STEP 7 Classic.Für die Wartung dieser Systeme ist es unerlässlich, ein funktionierendes Handbuch für die Siemens Step 7 300 oder ein Programmierhandbuch für die Siemens S7 300 im PDF-Format zu finden. Viele dieser Dokumente sind weiterhin im offiziellen Siemens-Supportportal verfügbar, die Suchfilter können jedoch unübersichtlich sein. Verwenden Sie daher die genaue Modellnummer als Suchbegriff, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Batteriewechsel — 6ES7 971-0BA00 Die Backup-Batterie S7-300 (6ES7 971-0BA00) ist eine 3,6-V-Lithiumzelle, die das Benutzerprogramm im RAM bei Stromausfall aufrechterhält. Siemens empfiehlt einen Austausch alle 3–4 Jahre. In der Praxis wird dies in den meisten Anlagen ignoriert, bis die CPU ihr Programm verliert.Austauschverfahren:1. Schalten Sie die CPU in den STOP-Modus.2. Beachten Sie die Batterieanzeige – die gelbe BATF-LED bedeutet niedrigen Batteriestand.3. Öffnen Sie die Batteriefachklappe an der Vorderseite der CPU.4. Entfernen Sie die alte Batterie (achten Sie auf die Polarität).5. Setzen Sie die neue Batterie ein – 6ES7 971-0BA00 oder eine beliebige kompatible 3,6-V-Lithiumzelle mit dem passenden Anschluss.6. Schalten Sie das System aus und wieder ein, um zu überprüfen, ob das Programm korrekt geladen wird.7. Notieren Sie das Austauschdatum auf der Schranktür.Die Batterie versorgt den RAM nur dann mit Strom, wenn die SPS ausgeschaltet ist. Bleibt das System dauerhaft eingeschaltet, verursacht eine leere Batterie bis zum nächsten geplanten oder ungeplanten Herunterfahren keine Probleme. Tauschen Sie die Batterie immer während einer geplanten Stillstandsphase aus – niemals im laufenden Betrieb, es sei denn, Sie verfügen über eine verifizierte Sicherungskopie. Firmware-Updates S7-300-CPUs benötigen selten Firmware-Updates, es sei denn, Sie fügen neue Hardwaremodule hinzu oder beheben einen spezifischen Fehler. Firmware-Dateien sind im Siemens Industry Online Support-Portal verfügbar. Der Update-Prozess verwendet eine Speicherkarte.8. Laden Sie die Firmware-Update-Datei herunter (eine .UPD-Datei für S7-300).9. Kopiere es auf eine MMC-Karte.10. Stecken Sie die Karte in die CPU, während diese eingeschaltet ist.11. Die CPU erkennt die Firmware-Datei und fordert ein Update an.12. Bestätigen, Abschluss abwarten (CPU startet automatisch neu).Firmware-Updates löschen das Benutzerprogramm. Sichern Sie Ihr Programm daher immer, bevor Sie die Firmware aktualisieren. Datensicherungsverfahren Eine ordnungsgemäße Backup-Strategie für den S7-300 besteht aus drei Ebenen:· Ebene 1: Vollständiges Programm vom Prozessor in STEP 7 hochladen (Datei > Upload Station zu PG). Das gesamte Projekt speichern.· Schicht 2: Eine MMC-Karte mit dem aktuellen Programm, die in einem antistatischen Beutel im Inneren des Gehäuses aufbewahrt wird.· Ebene 3: Ein Offline-Archiv des STEP 7-Projekts (gezippt oder auf einer Netzwerkfreigabe gespeichert).Jedes Backup sollte mit dem Rechnernamen, dem Datum und der CPU-Firmware-Version gekennzeichnet werden. Der denkbar ungünstigste Zeitpunkt, um festzustellen, dass ein Backup aus dem Jahr 2017 stammt, ist, wenn Ihre CPU im Jahr 2025 ausfällt. Preise und Verfügbarkeit von Ersatzteilen für den S7-300 Siemens hat die Produktion der S7-300-Familie für Neugeräte offiziell eingestellt, der Support für bestehende Anlagen wird jedoch fortgesetzt. Daher erzielen originale Siemens-Ersatzteile aus altem Lagerbestand (NOS) weiterhin hohe Preise.Komponente | Übliche Preisspanne (Gebrauchtmarkt)CPU315-2 DP (6ES7 315-2AG10-0AB0) | 400 $ – 1.200 $PS307 5A (6ES7 307-1EA00-0AA0) | 100 – 300 $SM331 AI 8x12bit (6ES7 331-7KF02-0AB0) | 200 – 600 US-DollarNotstromversorgung (6ES7 971-0BA00) | 15 – 40 $MMC 64 KB | 30 – 100 US-DollarGebrauchte und generalüberholte Teile sind bei Händlern für Industrieüberschüsse, eBay Industrial und spezialisierten SPS-Distributoren erhältlich. Die Qualität variiert stark. Ein generalüberholtes Gerät eines seriösen Anbieters, das unter Last getestet wurde, ist den Aufpreis von 20–30 % gegenüber ungeprüfter Gebrauchtware wert.Kostenbewusste Produktionsanlagen sollten die fünf ausfallgefährdetsten Module jedes S7-300-Systems identifizieren und Ersatzteile vorrätig halten. Für die meisten Produktionslinien bedeutet dies ein Ersatz-PS307, eine Ersatz-CPU, je ein Ersatzmodul jedes I/O-Typs und zwei Ersatzakkus. Die Lagerkosten liegen üblicherweise unter 2.000 US-Dollar pro Produktionslinie und amortisieren sich bereits beim ersten Modulausfall um 3 Uhr nachts.Häufig gestellte Fragen F: Kann ich eine S7-300 ohne STEP 7 programmieren?A: Nein. Die S7-300 benötigt Siemens STEP 7 (Classic V5.x oder TIA Portal) für Programmierung, Konfiguration und Diagnose. Open-Source-Alternativen wie OpenPLC unterstützen die Hardware der S7-300 nicht.F: Was bedeutet die rote SF-LED an meinem CPU315-2 DP?A: Die SF-LED (Systemfehler) signalisiert einen Hardwarefehler, einen Programmierfehler oder ein Kommunikationsproblem. Schließen Sie STEP 7 an und überprüfen Sie den Diagnosepuffer (SPS > Modulstatus > Diagnosepuffer). Der Puffer zeigt den genauen Fehler mit Zeitstempel an.F: Wie lange hält der Akku des S7-300 als Backup?A: Siemens gibt für die Batterie 6ES7 971-0BA00 eine Lebensdauer von 3–4 Jahren bei Lagerung oder Betrieb einer stromlosen SPS an. In der Praxis hält die Batterie bei kontinuierlichem Betrieb der SPS ihre gesamte Lagerfähigkeit (ca. 5 Jahre ab Herstellungsdatum). Sie sollte alle 3 Jahre im Rahmen der planmäßigen Wartung ausgetauscht werden.F: Mein S7-300-Prozessor startet nach einem Stromausfall nicht mehr. Die SF-LED leuchtet durchgehend rot. Was nun?A: Die Wahrscheinlichkeit liegt bei 90 %, dass das Programm aufgrund einer leeren Pufferbatterie beschädigt ist. Tauschen Sie die Batterie aus und laden Sie das Programm anschließend von STEP 7 oder einer MMC-Karte neu. Falls sich das Programm auf der Speicherkarte befindet, legen Sie diese ein und starten Sie den Computer neu. Die CPU sollte das Programm von der MMC-Karte in den Arbeitsspeicher (RAM) kopieren.F: Wird die S7-300 noch von Siemens unterstützt?A: Siemens hat die Auslaufphase der S7-300-Familie angekündigt, der Support für das Produkt ist jedoch nicht vollständig eingestellt. Über das Siemens Industry Online Support-Portal erhalten Sie weiterhin Handbücher (darunter die PDF-Versionen *siemens s7 300 manual* und *siemens SIMATIC s7 300 manual*), Firmware-Updates und technischen Support für bestehende Installationen.F: Kann ich eine S7-300 durch eine neuere Siemens-SPS ersetzen, ohne die Verkabelung zu ändern?A: Ein direkter Austausch ist nicht möglich. Die S7-1200- und S7-1500-Familien verwenden unterschiedliche Bauformen, Backplane-Anschlüsse und Engineering-Software (nur TIA Portal). Für den Austausch sind ein neues Panel-Layout, eine Neuverkabelung und eine Softwaremigration erforderlich. Planen Sie für eine vollständige Migration mindestens 40 Engineering-Stunden pro CPU ein.F: Wie komme ich am günstigsten an ein *Siemens S7-300 PDF-Handbuch*?A: Alle offiziellen Handbücher für die S7-300 sind kostenlos im Siemens Industry Online Support-Portal (support.industry.siemens.com) verfügbar. Suchen Sie nach der genauen Modellnummer (z. B. „6ES7 315-2AG10-0AB0 Handbuch“), um die relevantesten Ergebnisse zu erhalten. Drittanbieter-Dokumentenaggregationsseiten verlangen oft Gebühren für dieselben PDFs, die Siemens kostenlos anbietet.F: Woran erkenne ich, ob mein SM331-Analogmodul defekt ist?A: Prüfen Sie die Fehler-LED der SF-Gruppe. Trennen Sie anschließend die gesamte Feldverdrahtung und legen Sie ein bekanntes 4–20-mA- oder 0–10-V-Signal von einem Kalibrator an. Wenn der Kanal korrekte Werte liefert, ist das Modul in Ordnung und das Problem liegt in der Feldverdrahtung. Liefert er falsche Werte oder kein Signal, ist der Kanal wahrscheinlich beschädigt, typischerweise durch Überspannung oder Kurzschluss. Zusammenfassung der Wartungscheckliste Ein vierteljährlicher Wartungsdurchlauf für das S7-300 dauert 30 Minuten pro Rack und erkennt die häufigsten Fehlerursachen, bevor es zu Ausfallzeiten kommt:13. Prüfen Sie die Ausgangsspannung des PS307 unter Last (24-28,8 V DC).14. Prüfen Sie die CPU BATF LED – tauschen Sie die Batterie aus, wenn sie gelb ist.15. Prüfen Sie, ob alle SF-LEDs des I/O-Moduls ausgeschaltet sind.16. Öffnen Sie STEP 7 und lesen Sie den CPU-Diagnosepuffer aus – löschen Sie alte Einträge.17. Prüfen Sie, ob die MMC-Karte richtig eingesetzt ist.18. Laden Sie das aktuelle Programm hoch und archivieren Sie es.19. Dokumentieren Sie alle beobachteten LED-Muster oder Fehlermeldungen.20. Prüfen Sie die Profibus-Steckverbinder auf festen Sitz und korrekte Abschlusswiderstände.Die meisten Ausfälle der S7-300 treten nicht plötzlich auf. Sie kündigen sich durch sporadische Störungen, grenzwertige Versorgungsspannungen oder LEDs an, die vom Wartungspersonal vor Monaten ignoriert wurden. Ein systematisches Vorgehen bei Überwachung, Dokumentation und Ersatzteillagerhaltung macht die S7-300 von einem Zuverlässigkeitsrisiko zu einer verlässlichen Größe – einer Anlage, die zuverlässig läuft, bis das Werk eine Modernisierung für notwendig hält.