Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Fehlersuche und Diagnose

Fehlersuche an Automatisierungsanlagen: systematisches Vorgehen, Thermografie, Geber, Netzwerkdiagnose und Fernwartung einfach erklärt.

27 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Gute Fehlersuche folgt einem festen Ablauf: Fehlerbild genau aufnehmen, Bediener befragen, Meldungen und Diagnosepuffer lesen, Ursache eingrenzen, beheben und die Funktion prüfen. Arbeite dich mit dem Schaltplan von der Wirkung zur Ursache vor und teile lange Signalketten in der Mitte, um schnell einzugrenzen.

Sporadische Fehler sind schwer zu fassen. Hier helfen Trace-Aufzeichnungen in der Steuerung, Zeitstempel im Meldearchiv, Datenlogger und der Vergleich mit Schichtplan oder anderen Anlagen. Bei Netzwerkstörungen wie kurzen Geräteausfällen nach einem Umbau prüfst du Leitungen, Stecker, Schirmung und Verlegung neben Motorleitungen sowie Diagnosezähler der Switches.

Thermografie zeigt erwärmte Klemmen unter Last. Ein erhöhter Übergangswiderstand setzt $P = I^{2} \cdot R$ als Wärme um und kann bis zum Brand führen. Wichtig ist der Vergleich mit gleich belasteten Nachbarklemmen. Bei Drehgebern rechnest du die Signalfrequenz aus Drehzahl und Strichzahl und vergleichst sie mit der Grenzfrequenz des Zählereingangs.

Bei Isolationsfehlern am Umrichter trennst du Motor und Leitung, misst getrennt und grenzt so ein. Fernwartung durch Fremdfirmen erfolgt nur nach Freigabe, über einen gesicherten Zugang und mit Absprache vor Ort, weil Eingriffe die laufende Anlage bewegen können.

Die Fehlersuche beginnt oft am Telefon: Frag nach Fehlerbild, Zeitpunkt, Häufigkeit, Meldungen und vor allem nach Änderungen vor dem ersten Auftreten. Vor Ort wählst du die Strategie nach der Lage: Halbierungsmethode bei langen Ketten, Signalverfolgung bei kurzen Wegen, Vergleich mit einer baugleichen Anlage, Tausch erst bei eingegrenztem Verdacht.

Das solltest du dir merken

Erst das Fehlerbild aufnehmen, dann messen, dann tauschen.
Halbieren der Signalkette spart Messungen.
Thermografie wertet Temperaturunterschiede gleich belasteter Teile aus.
Geberfrequenz ist Drehzahl in 1/s mal Strichzahl.
Fernzugriff nur nach Freigabe und Absprache mit dem Personal vor Ort.

Formeln

Verlustleistung am Übergangswiderstand: $P = I^{2} \cdot R_{U ¨}$; $P$ Wärmeleistung in W, $I$ Strom in A, $R_{U ¨}$ Übergangswiderstand in Ω
Signalfrequenz eines Inkrementalgebers: $f = \frac{n}{60} \cdot z$; $f$ Frequenz in Hz, $n$ Drehzahl in 1/min, $z$ Strichzahl (Impulse je Umdrehung)

Typische Fehler in der Prüfung

Bauteile auf Verdacht getauscht, ohne die Ursache zu klären.
Thermografie ohne Last durchgeführt; ohne Strom zeigt der Fehler keine Wärme.
Beim Geber die Drehzahl in 1/min nicht durch 60 geteilt.
Isolationsmessung mit angeschlossenem Umrichter durchgeführt.

Tipps aus der Werkstatt

Suche entlang des Signalwegs: Leuchtet die Sensor-LED, prüfst du als Nächstes die Spannung an der Eingangsklemme, dann das Bit in der Beobachtungstabelle. So trennst du Sensor, Verdrahtung und Baugruppe mit zwei Messungen. Der Diagnosepuffer der CPU liefert Ursache und Zeitstempel.
Schwankt ein Analogwert nach dem Einbau eines Umrichters, denke zuerst an EMV: ungeschirmte oder parallel verlegte Signalleitung, Schirm nicht beidseitig flächig aufgelegt. Eine rote BF-LED am PROFINET-Gerät bedeutet meist Gerätename oder IP falsch oder Leitung unterbrochen.
Halbierungsmethode rechnen: Jede Messung halbiert den verdächtigen Bereich. Bei 16 Kontakten in Reihe reichen höchstens 4 Messungen, weil 2 hoch 4 gleich 16 ist; Stelle für Stelle wären es bis zu 15. Frag vorher im Kundengespräch nach Änderungen vor dem ersten Auftreten, das grenzt oft schneller ein als jede Messung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

27 Aufgaben zu „Fehlersuche und Diagnose“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Automatisierungstechnik (2003 i. d. F. 2018), Lernfeld 11; DGUV Vorschrift 3, DIN EN 60204-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.