Je maintiens des systèmes S7-400H en fonctionnement depuis près de vingt ans. Ces baies redondantes sont conçues pour un fonctionnement continu, mais elles tombent constamment en panne. Les processeurs fonctionnent presque toujours correctement. Ce sont les modules de synchronisation, les alimentations et les liaisons fibre optique qui sont sujets aux défaillances. Le système H en lui-même est robuste. Le problème, c'est que tout le reste vieillit et s'use, et lorsqu'une défaillance de la redondance se produit, on se retrouve avec un seul processeur sans aucune sauvegarde.

Je travaille dans un magasin qui existe depuis longtemps. Siemens Je travaille dans le domaine des automates programmables depuis l'époque du S5. Le S7-400H est sorti en 1996 et est toujours en service. Cet article décrit les pannes que j'ai résolues sur des systèmes en production. Des cas concrets, des solutions pratiques, sans théorie.

Redondance perdue et LED jaune

Vous vous approchez du panneau et l'un des processeurs affiche une LED jaune IFM1F ou REDF. L'autre processeur fonctionne seul. C'est l'appel le plus fréquent que je reçois.

Première chose à faire : vérifier les modules de synchronisation. Le S7-400H utilise deux modules de synchronisation par processeur, connectés par des câbles à fibres optiques. Les références sont : 6ES7 960-1AA04 Pour la fibre standard, utilisez la référence 6ES7 960-1AB04 pour la portée étendue. J'ai constaté beaucoup plus de pannes de modules de synchronisation que de pannes de processeur.

Vérifiez la LED SYNC de chaque module de synchronisation. Si elle est éteinte ou clignote au lieu d'être allumée en continu, le module est défectueux ou en fin de vie. Remplacez-le. Inutile de le tester.

Vérifiez ensuite les câbles à fibre optique. Ils peuvent se tordre, se coincer dans les portes d'armoires ou être rongés par des rongeurs. Placez une extrémité du câble face à une source de lumière vive. Si vous constatez une fuite de lumière à travers la gaine, remplacez-le. Utilisez un wattmètre pour fibre optique si vous en possédez un. Vous avez besoin d'au moins -20 dBm au niveau du récepteur. En dessous de -25 dBm, vous subirez des pertes de synchronisation intermittentes, généralement au moment où la production est maximale.

Nettoyez à nouveau les connecteurs de fibre optique si leurs extrémités sont sales. Utilisez un outil de nettoyage en un clic, pas votre vêtement ! J’ai réparé plus de modules de synchronisation défectueux avec un stylo nettoyant à 12 $ qu’avec une pièce de rechange à 600 $.

Si les modules de synchronisation et les câbles sont corrects, forcez le rétablissement de la redondance. Mettez l'unité centrale en mode STOP, puis en mode RUN. À l'étape 7, accédez à PLC > Diagnostic/Paramètres > Mode de fonctionnement. Le système devrait se resynchroniser. Si ce n'est pas le cas, il s'agit probablement d'un défaut matériel sur le fond de panier ou au niveau de l'unité centrale elle-même.

Problèmes d'alimentation redondante

Les alimentations PS 407 (6ES7 407-0KA02-0AA0 ou similaires) sont des bêtes de somme, mais elles ont un point faible : le circuit de surveillance de la batterie de secours.

Scénario classique : une alimentation affiche une LED BATT allumée. Le système continue de fonctionner, personne ne s’en soucie, et trois mois plus tard, l’autre alimentation lâche à son tour. Et là, c’est la panne. Je l’ai vu des centaines de fois.

Je retire l'alimentation suspectée d'être défectueuse et je vérifie la tension de sortie aux bornes à l'arrière. Vous devriez mesurer 24 V CC à 2 % près. Une tension inférieure à 23 V ou supérieure à 25 V indique une dérive du circuit de régulation. Remplacez-la. Ne la réglez pas : il n'y a pas de potentiomètre ajustable sur ce modèle.

Le problème caché : l’alimentation est peut-être en bon état, mais la tension d’entrée 24 V CC du rack est faible. Vérifiez les bornes d’entrée du PS 407. Si la tension d’entrée chute en dessous de 20,4 V (le seuil de sous-tension du S7-400), l’alimentation signalera un défaut. Ce problème est plus fréquent qu’on ne le pense. Disjoncteurs défectueux, bornes desserrées, câbles de section insuffisante…

Une panne du module de redondance est un autre problème. Si ce module (6ES7 407-0RA00-0AA0) est installé entre deux alimentations, il peut également tomber en panne. Dans ce cas, l'une des alimentations apparaît comme hors service pour le rack, même si elle fournit une tension. Contournez temporairement le module de redondance. Vérifiez son fonctionnement en reliant les sorties entre elles. Si le rack redémarre, remplacez le module.

Défauts du module d'interface IM 460/461

Le IM 460-1 (6ES7 460-1BA00-0AA0Dans le rack central et dans le rack d'extension, le module IM 461-1 (6ES7 461-1BA00-0AA0) constitue un autre point faible des systèmes en H. Ce sont les modules d'interface qui relient les deux racks d'une paire redondante.

Symptôme : un processeur signale une erreur Ext. DP ou BUS2, tandis que l’autre fonctionne correctement. La paire redondante ne peut pas se synchroniser car la communication avec le rack d’extension est interrompue.

Test rapide : intervertissez le module IM 460-1 entre les deux racks. Si le défaut se déplace avec le module, celui-ci est défectueux. S'il reste au même emplacement, le problème provient du fond de panier ou du câble reliant les racks.

Problèmes de câbles : les câbles de connexion (6ES7 468-xx) sont équipés de gros connecteurs rectangulaires. Il m’est arrivé que le loquet se casse, que le câble se débranche partiellement et que le système présente des dysfonctionnements intermittents pendant des semaines avant que le problème ne soit détecté. Enfoncez fermement le connecteur. S’il s’enclenche, c’est bon. Sinon, remplacez l’extrémité du câble.

corruption de la carte mémoire du processeur

Les processeurs S7-400H utilisent des cartes mémoire (MMC ou anciennes). Lorsque la batterie se décharge et que le processeur s'éteint, ces cartes deviennent inutilisables. Le système redondant démarre, mais l'un des processeurs ne peut pas passer en mode RUN car son système d'exploitation ne se charge pas.

Retirez la carte mémoire et insérez-la dans un lecteur connecté à un PC. Essayez de la lire. Si Windows vous demande de la formater, la carte est défectueuse. Si vous parvenez à la lire, sauvegardez votre projet, reformatez la carte et réécrivez-y les données.

Solution pratique : conservez toujours deux cartes mémoire de rechange programmées pour chaque type de processeur dans votre armoire. Ainsi, en cas de panne (et cela arrivera), vous pourrez remplacer la carte en trente secondes au lieu de passer une heure à la reconstruire.

Si les deux processeurs perdent leurs cartes simultanément (généralement suite à une coupure de courant totale avec des batteries de secours déchargées), vous devrez télécharger à nouveau le projet. Les fréquences d'horloge de la RAM peuvent également dériver pendant cette opération ; il est donc conseillé de régler l'heure sur les deux processeurs après le chargement.

Défauts de l'esclave DP externe en mode redondant

Ça me rend dingue ! Le système redondant fonctionne parfaitement, mais un périphérique esclave DP (peut-être un ET 200M ou un rack d'E/S distant) apparaît comme défaillant sur un canal, mais pas sur l'autre.

Cause première : le maître DP d'un processeur a perdu la connexion avec l'esclave, l'a rétablie, et maintenant l'esclave est affecté au mauvais maître. Les deux processeurs ne parviennent pas à s'accorder sur le maître qui gère cet esclave.

Correction à l'étape 7 : accédez à la configuration matérielle et vérifiez les propriétés de redondance du périphérique esclave DP. Assurez-vous qu'il est configuré sur Maître DP redondant. S'il est configuré sur un emplacement maître spécifique, modifiez-le. Redémarrez ensuite le périphérique esclave.

Après tout remplacement d'un automate esclave DP dans un système redondant, il est impératif de réaffecter cet automate aux deux maîtres. La procédure de remplacement décrite dans le manuel est la suivante : débranchez l'automate, remplacez-le, rebranchez-le, puis utilisez Configuration matérielle > Automate > Téléchargement vers module pour l'automate DP. Si cette opération n'est pas effectuée sur les deux maîtres, l'automate fonctionnera pour un seul maître et sera défaillant pour l'autre.

Quand remplacer le processeur lui-même

Le remplacement du processeur (414H, 417H, etc.) est rare, mais il arrive. Voici quand je me décide :

· Le processeur s'arrête avec un code d'erreur interne qui ne disparaît pas après une réinitialisation de la mémoire.

· Plusieurs modules d'E/S sur le même processeur ne présentent aucune connexion, mais le fond de panier est fonctionnel.

· La LED INTF reste allumée en permanence même après une nouvelle mise à jour OB1.

· Vous constatez une panne d'E/S distribuées sur un processeur, mais l'autre processeur communique correctement avec les mêmes esclaves.

Remplacement du processeur dans un système H : isolez le processeur fonctionnel, retirez le processeur défectueux, installez le nouveau, réglez le sélecteur de mode sur MRES et maintenez-le enfoncé pendant neuf secondes (jusqu'à ce que la LED STOP cesse de clignoter et reste allumée), puis réglez-le sur RUN. Le processeur fonctionnel téléchargera automatiquement les données système sur le nouveau processeur. Laissez le processus se terminer. Ne l'interrompez pas. Cela prend entre deux et cinq minutes selon la taille du programme.

L'erreur que je constate : certains remplacent le processeur sans vérifier la version du firmware. Si le nouveau processeur a un firmware différent de l'ancien, la redondance ne sera pas assurée. Il est donc impératif de toujours vérifier la version du firmware du 6ES7 400 dans la mémoire tampon de diagnostic avant de commander un remplacement.

Correspondance du numéro de pièce du module de synchronisation

Un point qui vous coûtera des heures : les références des modules de synchronisation doivent correspondre sur les deux unités centrales. Si le rack 0 possède un module 6ES7 960-1AA04 et le rack 1 un module 6ES7 960-1AB04, la synchronisation système échouera. Peu importe si la documentation indique une compatibilité : sur le terrain, ce n’est pas le cas. Utilisez des modules identiques.

Il en va de même pour la longueur des fibres. Si un câble mesure 1 mètre et l'autre 10 mètres, la différence de synchronisation du signal peut entraîner une perte de synchronisation lors des cycles de balayage longs. Utilisez la même longueur pour les deux liaisons.

Résumé des étapes pratiques de diagnostic

Lorsque j'entre dans une usine présentant un système H défectueux, voici ma procédure :

1. Observez les voyants des deux processeurs. Notez l'état de chaque voyant.

2. Lisez le tampon de diagnostic sur le processeur unique (celui qui est encore en cours d'exécution).

3. Lire le tampon de diagnostic sur le processeur défaillant.

4. Vérifiez les voyants du module de synchronisation sur les deux racks.

5. Vérifiez les voyants d'alimentation et de batterie.

6. Écoutez le bruit des alimentations des ventilateurs. Si l'un d'eux est défectueux, remplacez son alimentation immédiatement.

Le journal de diagnostic contient 90 % des informations nécessaires. Ne devinez pas. Lisez-le attentivement.

La plupart des problèmes des S7-400H ne proviennent pas des processeurs. Les modules de synchronisation, les alimentations, les modules IM et les câbles à fibre optique tombent en panne bien avant l'automate principal. Prévoyez des pièces de rechange pour les composants coûteux (modules de synchronisation et modules IM), car attendre trois jours pour un module 6ES7 960-1AA04 de remplacement vous coûtera plus cher que d'en avoir un en stock.

Et vérifiez ces batteries à chaque intervention de maintenance préventive. Une batterie de secours déchargée transforme une coupure de courant de deux minutes en une remise en marche de quatre heures.

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