Défauts SM331

 Trois heures du matin. La chaîne d'emballage se tait. Pas le silence paisible d'un arrêt programmé. Non, un silence tel que l'opérateur de nuit m'appelle d'une voix qui laisse entendre que ce n'est pas le premier problème de la soirée.« Le niveau du réservoir est plein », dit-il. « Plein et ça monte. On va bientôt décharger le produit. »J'affiche le tableau de la TVA sur mon ordinateur portable. La valeur brute du canal de niveau est de 27 648, soit tout en haut de l'échelle. Le transmetteur de ce réservoir est un modèle 4-20 mA, et 27 648 correspond à la valeur renvoyée par le SM331 lorsque l'entrée est saturée. Soit le réservoir déborde réellement, soit il y a un problème dans ce circuit.C'était la boucle. C'est généralement le cas.J'ai remplacé un nombre incalculable de SM331. J'ai aussi vu des modules en parfait état être mis hors service parce qu'un émetteur à deux fils avait été branché dans un emplacement prévu pour quatre fils, ou qu'une carte de portée avait été remise en place à l'envers après le nettoyage du panneau. Dans neuf cas sur dix, le problème ne vient pas du module lui-même, mais des composants qui dépassent des bornes.Cet article décrit l'ordre dans lequel je vérifie les pannes, classées par fréquence d'apparition sur le terrain. Parcourez la liste de haut en bas avant de commander une pièce de rechange. On pourrait croire que le module est en cause. Pourtant, la plupart du temps, ce n'est pas le cas. Qu'est-ce que le SM331 réellement ? La carte SM331 est la carte d'entrée analogique de la famille S7-300. Elle reçoit un signal 4-20 mA, 0-20 mA ou de tension provenant d'un transmetteur de terrain et le convertit en une valeur numérique exploitable par le processeur. Cette valeur est un entier brut compris entre 0 et 27 648 pour les gammes unipolaires, ou entre -27 648 et +27 648 pour les gammes bipolaires. Le processeur convertit ensuite cette valeur brute en unités d'ingénierie : pourcentage, bar ou degrés Celsius, selon les besoins.Ces modules partagent plusieurs caractéristiques : ils se montent sur le même rail, utilisent le même bus de fond de panier et répondent au même système de diagnostic. Les différences résident dans le nombre de canaux, la résolution, les plages d'entrée et le degré d'isolation entre les canaux.Un conseil que je donne à tous mes apprentis : un SM331 est un appareil simple et fiable. Il ne falsifie pas les mesures. S'il affiche 27 648 V, c'est qu'un courant a forcé l'entrée à cette valeur. S'il affiche zéro, le circuit est ouvert ou hors service. La carte est un voltmètre doté d'un numéro de série. En la considérant ainsi, le dépannage devient beaucoup plus simple. Modèles SM331 que vous rencontrerez sur le terrain Les lampes SM331 ne sont pas toutes identiques. Leur numéro de commande est très révélateur. Voici celles que je vois habituellement dans les usines, et leurs applications.Numéro de commande | Canaux | Résolution | Plages d'entrée | Utilisation typique6ES7331-7KF02-0AB0 | 8 entrées analogiques | 12 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Un composant robuste. Signaux de traitement, transmetteurs, commande de retour d'information6ES7331-7KB02-0AB0 | 2 entrées analogiques | 12 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Petits panneaux, quelques signaux, modernisation6ES7331-7NF10-0AB0 | 8 entrées analogiques | 15 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Haute résolution, pesage de précision, boucles rapides6ES7331-7NF00-0AB0 | 8 entrées analogiques | 15 bits | 0-20 mA, 4-20 mA, ±10 V | Carte haute résolution ancienne, même fonction que la 7NF106ES7331-1KF02-0AB0 | 8 entrées analogiques | 13 bits | 0-10 V, ±10 V, 0-20 mA | Panneaux à forte tension. Aucune isolation entre les canaux.6ES7331-7PF11-0AB0 | 8 entrées analogiques | 16 bits | Sonde de température à résistance (RTD), thermocouple | Pt100, type J et KQuelques observations de terrain. Le 7KF02 est le modèle le plus courant. Il est peu coûteux, omniprésent, et sa carte d'extension permet de gérer la tension, le courant et, dans certains cas, même les sondes Pt100 et les thermocouples. C'est cette polyvalence qui explique sa longévité.La carte 1KF02 ne possède aucune isolation entre les canaux. Chaque canal partage la même référence. Un défaut de masse dans une boucle affecte l'ensemble de la carte. J'ai déjà vu un câble défectueux mettre hors service les huit canaux simultanément, et l'équipe de maintenance a remplacé deux cartes parfaitement fonctionnelles avant même que le câble ne soit vérifié.Le modèle 7NF10 utilise un connecteur frontal à 40 broches. Les modèles 7KF02 et 1KF02 utilisent un connecteur à 20 broches. Lors de l'achat d'un câble de remplacement, assurez-vous de choisir le même connecteur, sinon vous risquez de vous retrouver à chercher le bon câble à 2 heures du matin. La liste des défauts, classés par fréquence d'apparition 1. Câblage et polarité Voilà le problème majeur. Je dirais que la moitié de mes interventions sur des systèmes analogiques se terminent par une réparation rapide, sans avoir besoin de commander des pièces. L'erreur la plus fréquente est l'inversion de polarité des bornes : M+ et M- sont inversés. Un technicien rebranche un transmetteur de pression après un étalonnage, inverse les bornes et la lecture cesse. L'opérateur est persuadé que le transmetteur est HS. Pourtant, il fonctionne parfaitement. Les deux petites lettres sur le bornier suffisent à expliquer le problème.Les entrées de courant nécessitent un retour. Si la borne négative de la boucle est flottante, on obtient des valeurs incohérentes. Ni nulles, ni fixes. Des valeurs qui fluctuent de manière erratique. J'ai aussi vu une borne qui semblait bien fixée, mais où un fil pendait de travers. La lecture chutait à chaque vibration de la machine. On aurait cru à un capteur desserré. C'était une vis desserrée.Vérifications :· Les vis des bornes sont-elles bien serrées ? Tirez sur chaque fil, sans ménagement.· Le connecteur M+ du module est-il relié au pôle positif du signal ? Le connecteur M- est-il relié au pôle négatif ?· Chaque canal actuel possède-t-il un chemin de retour complet ?· Présence de corrosion, de dépôts verdâtres ou de bornes décolorées dans les zones humides ?Solution : remplacer les embouts de connexion, changer les borniers endommagés et étiqueter la paire. Une étiquette prend dix secondes et permet de gagner une heure. 2. Émetteurs à deux fils contre émetteurs à quatre fils Celui-ci envoie les modules fonctionnels à la casse. Un émetteur à deux fils est alimenté par la boucle elle-même. Le module doit être configuré pour un fonctionnement à deux fils afin qu'il alimente la boucle via le canal. Un émetteur à quatre fils fonctionne sur sa propre alimentation. Son signal de sortie est un simple signal, que le module se contente de mesurer.Branchez un transmetteur à 2 fils dans un emplacement prévu pour 4 fils et vous constaterez l'absence d'alimentation dans la boucle. La carte affiche zéro. Tout le monde incrimine la carte. J'ai déjà trouvé un transmetteur de pression neuf dans ce cas, installé par un sous-traitant, défectueux dès la livraison selon le chef de chantier. Il m'a suffi de deux minutes avec un multimètre pour constater l'absence de tension dans la boucle. La carte n'avait aucune chance.L'inverse est pire. Branchez un transmetteur à 4 fils dans un emplacement prévu pour 2 fils : le module tente d'injecter du courant de boucle dans une sortie incapable de l'absorber. La lecture se bloque à 27 648 et l'étage de sortie du transmetteur surchauffe et dysfonctionne. C'est ce qui explique l'alerte « réservoir plein » à 3 h du matin, parfois alors que le réservoir est réellement plein, car la vanne s'est fermée suite à une fausse lecture.Vérifications :· Combien de fils sont connectés à l'émetteur ? Deux fils indiquent un émetteur à deux fils. Quatre fils indiquent qu'il possède sa propre paire d'alimentation.· Que contient l'entrée de configuration matérielle pour ce groupe de canaux ?· Quelle est la position de la carte de portée ?Correction : configurez la carte de portée et la configuration matérielle pour qu’elles correspondent au type d’émetteur, et placez l’alimentation de la boucle à l’endroit prévu. 3. Valeur brute bloquée à 27648 ou 0 Le cas classique. Une valeur brute fixée à 27 648 indique que l'entrée est à son niveau maximal. Une valeur brute fixée à 0 indique que la boucle est ouverte, que le capteur est défectueux ou que l'alimentation est absente. Sur l'IHM, ces deux situations affichent la même valeur : une lecture erronée. Pourtant, leurs causes sont totalement différentes.Le problème est apparu à 27 648, par ordre de probabilité : le capteur est en court-circuit ou saturé, le courant de boucle dépasse réellement 20 mA, la sortie de l’émetteur est saturée ou la plage est mal réglée. J’ai eu un indicateur de niveau de réservoir qui affichait « plein » pendant une semaine. L’opérateur a conclu à un défaut de la carte. Le câble avait été pincé sous un chemin de câbles lors de travaux sur le toit, provoquant un court-circuit. L’émetteur était poussé à sa limite malgré le court-circuit. La carte affichait la valeur correcte.Blocage à 0 : boucle ouverte, émetteur défectueux, fusible grillé sur l’alimentation 24 V de la boucle ou coupure de câble avec surveillance désactivée. Autre problème subtil : si le canal est configuré pour 0-20 mA mais que l’émetteur est configuré pour 4-20 mA, la carte affiche environ 20 % de l’échelle lorsque le réservoir est vide. Pas zéro. Vingt pour cent. Les opérateurs appellent cela une « fuite », et c’est un problème de configuration, pas un problème matériel.Vérifications :· Branchez un ampèremètre en série avec la boucle. Quelle est la valeur du courant mesuré ?· Mesurez la tension aux bornes de l'émetteur. Reçoit-il la tension nécessaire ?· Vérifiez le rail 24 V et le fusible de la boucle. Les fusibles grillent plus souvent à 3 h du matin que n'importe quel autre composant.Solution : remplacer le fusible, réparer le câble ou remplacer le capteur. Injecter ensuite 12 mA à l’aide d’un calibrateur de boucle. Si la carte affiche une valeur moyenne, elle n’était pas en cause. 4. Défauts d'isolation des groupes de canaux Le 7KF02 isole ses canaux par groupes de deux. Les canaux 0 et 1 partagent le même groupe, de même que les canaux 2 et 3, 4 et 5, 6 et 7. Lorsqu'un canal d'un groupe est affecté, son partenaire reste opérationnel. J'ai vu une surtension désactiver la protection d'entrée du canal 0, et le canal 1 afficher des données erronées pendant un mois, alors que tout le monde incriminait l'émetteur du canal 1.Le câblage du groupe partage également la même référence. Un câble de terrain en court-circuit sur un canal du groupe peut perturber la référence du groupe et affecter la lecture du canal voisin. Même groupe, même problème.Vérifications :· Déplacez le signal suspect vers un canal d'un autre groupe. S'il fonctionne correctement, c'est le groupe qui est endommagé, et non la carte entière.· Vérifiez les deux canaux du groupe. Si les deux présentent un dysfonctionnement, suspectez le groupe.· Examinez le câble de terrain sur les deux canaux, et pas seulement celui qui est alarmant.Solution : réparer le circuit défectueux. Si l’étage d’entrée de ce groupe est réellement hors service, la carte doit être remplacée. Il est impossible de contourner un groupe défectueux. 5. Module de gamme incorrect ou réglage incorrect Le 7KF02 possède une carte de gamme, une petite carte qu'on glisse à l'avant du module. Elle définit la plage de mesure pour chaque groupe de canaux. On peut l'insérer à l'envers ou dans le mauvais emplacement. J'ai vu une équipe de nettoyage en retirer une, nettoyer les contacts, puis la remettre en place en la faisant pivoter de 180 degrés. La moitié des canaux affichaient des valeurs erronées après cela. Personne n'avait touché au programme ni au câblage. Un simple morceau de plastique à 5 dollars était la seule cause du problème.La position de la carte de plage et l'entrée de configuration matérielle doivent correspondre. Si la carte indique 4-20 mA mais que la configuration matérielle indique 0-10 V, les mesures seront erronées et ressembleront à un problème de capteur. De plus, le numéro de commande et la version matérielle dans la configuration matérielle doivent correspondre au module physique, sinon le processeur signalera l'emplacement.Vérifications :· Tirez la carte de portée. Est-elle dans le bon sens ? Est-elle dans la bonne position ?· · |64||65| |66| |67||68||69|· |70|· |71|· |72||73| |74| |75||76||77|· |78|· |79|· |80||81| |82| |83||84||85|· |86|· |87|· |88||89| |90| |91| |92||93||94||95||96| |97| |98||99| |100| |101| |102| |103| |104| |105||106||107||108||109||110||111||112||113||114| |115| |116||117| |118| |119| |120| |121| |122| |123| |124| |125| · |126|· |127|· |128|· |129|· |130|· |131||132| |133| |134||135| |136| · |137|· |138|· |139|· |140|· |141|