Written by Wenn eine automatisierte Montageanlage stoppt, reicht die Anzeige „Störung“ für eine schnelle Ursachenanalyse meist nicht aus. Bediener und Instandhaltung müssen erkennen können, was passiert ist, welche Bedingungen zum Fehler geführt haben und welche Schritte vor dem Wiederanlauf erforderlich sind.
Eine belastbare Störungsdiagnose beginnt deshalb nicht erst bei der HMI-Meldung. Sie wird bereits bei der Strukturierung des Ablaufs, der Sensorik, der Fehlerreaktion und der Wartbarkeit geplant. Dieser Beitrag zeigt, wie sich Diagnosefunktionen übersichtlich und praxisnah aufbauen lassen.
Was soll eine Störungsdiagnose leisten?
Die Diagnose soll nicht nur einen fehlerhaften Zustand melden. Sie soll die Fehlersuche auf die wahrscheinlichste Ursache eingrenzen und gleichzeitig verhindern, dass eine Anlage unter ungeklärten Bedingungen wieder anläuft.
Für jede relevante Störung sollten daher mindestens folgende Fragen beantwortet werden:
- In welcher Station und in welchem Prozessschritt ist der Fehler entstanden?
- Welches Signal, Bauteil oder Betriebsmittel hat die Störung ausgelöst?
- Welche Bedingungen waren zum Zeitpunkt der Auslösung vorhanden?
- Ist der Fehler behoben, quittiert oder nur vorübergehend verschwunden?
- Welche sichere und technisch zulässige Wiederanlaufart ist vorgesehen?
Eine Meldung wie „Zylinderfehler“ ist dafür oft zu allgemein. Verständlicher ist eine Formulierung, die Ort, Funktion und erwartete Bedingung nennt, zum Beispiel: „Spannzylinder Station 20 erreicht Endlage nicht“. Die konkrete Bezeichnung muss zur realen Anlage und zur verwendeten Sensorik passen.
Fehlerarten vor der Programmierung strukturieren
Bevor Meldetexte und Bildschirmseiten entstehen, sollte das Projektteam die möglichen Fehlerarten systematisch erfassen. Eine einfache Fehlerliste bildet dabei die Grundlage für Steuerungslogik, HMI und Dokumentation.
Prozessfehler
Prozessfehler entstehen, wenn ein Arbeitsschritt nicht innerhalb der vorgesehenen Bedingungen abgeschlossen wird. Dazu gehören beispielsweise eine nicht erreichte Position, eine fehlende Teilefreigabe oder ein unvollständiger Fügevorgang. Die Diagnose sollte den betroffenen Prozessschritt eindeutig benennen und nicht nur das nachgelagerte Ausbleiben eines Signals melden.
Bauteil- und Teilefehler
Ein Werkstück kann falsch orientiert, nicht vorhanden oder nicht vollständig eingelegt sein. Solche Fälle benötigen häufig eine andere Reaktion als ein technischer Defekt. Die Anlage kann je nach Prozess beispielsweise eine Nachprüfung, eine Ausschleusung oder einen manuellen Eingriff vorsehen. Die Entscheidung muss im Ablauf eindeutig definiert sein.
Technische Fehler
Technische Fehler betreffen etwa Sensoren, Antriebe, Ventile, Greifer, Prüfmittel oder Kommunikationsverbindungen. Für die Instandhaltung ist wichtig, ob ein Signal nicht anliegt, außerhalb der erwarteten Zeit kommt oder widersprüchlich zu einem anderen Signal ist.
Bedien- und Versorgungsfehler
Offene Schutztüren, fehlende Freigaben, leerer Materialbehälter oder unzureichende Medienversorgung sollten getrennt von Prozessfehlern behandelt werden. Eine klare Zuordnung erleichtert die Reaktion und verhindert unnötige Eingriffe in die Mechanik.
Meldungen mit den richtigen Informationen aufbauen
Eine gute Meldung ist kurz genug für die HMI, aber präzise genug für die erste Fehlersuche. Sinnvoll ist eine feste Struktur aus Ort, Funktion, Abweichung und – sofern bekannt – erforderlicher Handlung.
- Ort: Anlage, Station oder Achse
- Funktion: Spannen, Positionieren, Prüfen oder Fügen
- Abweichung: Endlage nicht erreicht, Signal fehlt oder Zeit überschritten
- Handlung: Werkstück prüfen, Ursache beseitigen oder Wartung verständigen
Zusätzliche Informationen können in einer Detailansicht hinterlegt werden. Dazu gehören die betroffene Eingangsadresse, der erwartete Zustand, ein Zeitüberwachungswert oder die zuletzt ausgeführte Sequenz. Solche technischen Details sollten jedoch so dargestellt werden, dass sie die Bedienoberfläche nicht überladen.
Bei der Gestaltung der Bedienseiten hilft eine klare Trennung zwischen aktiven Störungen, quittierbaren Hinweisen und gespeicherten Ereignissen. Die Planung von HMI-Bedienseiten, Meldungen und Rollen sollte deshalb gemeinsam mit der Diagnosekonzeption erfolgen.
Fehlerursache und Folgefehler unterscheiden
In einer Ablaufkette können mehrere Meldungen gleichzeitig entstehen. Wenn beispielsweise ein Werkstück nicht gespannt wird, können anschließend eine fehlende Prozessfreigabe und ein Zeitüberschreitungsfehler auftreten. Nicht jede dieser Meldungen ist die ursprüngliche Ursache.
Die Steuerungslogik sollte daher möglichst zwischen Primärfehlern und Folgefehlern unterscheiden. Dafür eignen sich unter anderem folgende Ansätze:
- Nur die zuerst erkannte relevante Ursache als Hauptmeldung anzeigen.
- Abhängige Schritte nach einem definierten Fehlerzustand stoppen.
- Folgemeldungen als „bedingt“ oder „nicht ausgeführt“ kennzeichnen.
- Zeitstempel oder eine Ereignisreihenfolge für die Analyse speichern.
Das erfordert eine sauber strukturierte Ablaufsteuerung. Zustände, Freigaben und Fehlerreaktionen sollten nicht nur im Programm, sondern auch in einer verständlichen Funktionsbeschreibung dokumentiert werden. Weitere Hinweise bietet der Beitrag zur SPS-Ablaufsteuerung mit Zuständen, Freigaben und Fehlerreaktionen.
Wiederanlauf kontrolliert planen
Nach der Fehlerbehebung ist die Anlage nicht automatisch wieder im gleichen Zustand wie vor der Störung. Werkstücke können sich noch in Stationen befinden, ein Greifer kann ein Teil halten oder ein Prozessschritt kann nur teilweise abgeschlossen worden sein.
Wichtige Wiederanlaufarten
Je nach Prozess können unterschiedliche Wiederanlaufarten erforderlich sein:
- Fortsetzen: Der unterbrochene Schritt wird nach bestätigter Freigabe fortgeführt.
- Rücksetzen: Bewegungen oder Spannzustände werden in einen definierten Ausgangszustand gebracht.
- Einzelschritt: Der Bediener führt den Ablauf kontrolliert Schritt für Schritt weiter.
- Manuelle Entleerung: Werkstücke und Werkzeuge werden vor einem neuen Automatikzyklus entfernt oder geprüft.
Welche Variante zulässig ist, hängt vom Prozess, vom Werkstück und vom Anlagenzustand ab. Die HMI sollte keine scheinbar einfache „Weiter“-Funktion anbieten, wenn zuvor eine Prüfung oder eine definierte Rücksetzung erforderlich ist.
Ein Wiederanlauf muss außerdem klar von einer Quittierung unterschieden werden. Die Quittierung bestätigt, dass eine Meldung zur Kenntnis genommen wurde. Sie bedeutet nicht automatisch, dass die Ursache beseitigt ist oder eine Bewegung freigegeben werden darf.
Diagnosedaten gezielt erfassen
Nicht jede Anlage benötigt eine umfangreiche Datenhistorie. Entscheidend ist, welche Informationen für die Fehlersuche und die Prozessverbesserung tatsächlich gebraucht werden. Dazu können gehören:
- Zeitpunkt und Dauer einer Störung
- aktive Station oder Schrittbezeichnung
- betroffenes Signal oder Betriebsmittel
- Werkstück- oder Auftragsbezug, sofern im Prozess vorhanden
- Quittierung, Wiederanlauf und erneutes Auftreten
Die Auswahl sollte gemeinsam mit Produktion, Qualität und Instandhaltung erfolgen. Zu viele unstrukturierte Daten erschweren die Auswertung ebenso wie fehlende Informationen. Einen ergänzenden Rahmen bietet die Planung von Prozessdaten in Sondermaschinen.
Diagnose bereits bei der Abnahme prüfen
Die Diagnosefunktion sollte nicht erst im laufenden Betrieb beurteilt werden. Während der Abnahme können definierte Fehlerfälle simuliert und anhand einer Prüfliste bewertet werden.
- Fehler an Sensoren, Aktoren und Versorgungseinheiten auslösen.
- Prüfen, ob die Meldung den richtigen Ort und Prozessschritt nennt.
- Kontrollieren, ob Folgefehler sinnvoll unterdrückt oder zugeordnet werden.
- Quittierung und Wiederanlauf unter realistischen Bedingungen testen.
- Dokumentieren, welche Handlung Bediener und Instandhaltung durchführen sollen.
Besonders wichtig sind dabei Fehler, die nur unter bestimmten Betriebsarten auftreten, etwa beim Einrichten, nach einem manuellen Eingriff oder nach einer Energieunterbrechung. Diagnose und Wiederanlauf sollten diese Zustände ausdrücklich berücksichtigen.
Fazit: Diagnose ist ein Bestandteil der Anlagenfunktion
Eine verständliche Störungsdiagnose entsteht nicht durch möglichst viele Meldungen, sondern durch eine klare Verbindung zwischen Prozess, Steuerung, HMI und Wartung. Eindeutige Fehlerorte, unterscheidbare Ursachen und kontrollierte Wiederanlaufarten reduzieren unnötige Suchzeiten und unterstützen einen sicheren Anlagenbetrieb.
Wer Fehlerreaktionen bereits bei der Ablaufplanung strukturiert, kann Meldungen gezielter formulieren und Diagnosedaten sinnvoll auswählen. So wird die Störungsanzeige von einer reinen Warnung zu einem praktischen Werkzeug für Bedienung, Instandhaltung und kontinuierliche Prozessverbesserung.