Masseleitung von RS232 Kabel brennt durch

[Moritz D. (moritz_d)]

Hallo Zusammen,

ich melde mich mit einem seltsamen Problem. An meiner Arbeitsstelle wird 
eine Anlage auf einem Schienensystem mit vier Strängen zur Messung von 
Spurengasen betrieben.
Jeder Strang hat einen Steuerkasten mit einer 24 V Stromversorgung, die 
sowohl die Motoren als auch die Messgerätschaften betreibt.
Die Messgeräte senden die Daten per RS232 Kabel zum Haupsteuerkasten, in 
dem das Problem auftritt.

Das CO2 Analysegerät(24V) ist mit einem RS232 Kabel (Pins 2,3 und Masse) 
über einen USB Converter(DB 9) zu einer Usb Hub. Diese wird ebenfalls 
mit 24 V betrieben und ist mit dem PE der Anlage verbunden. Von dort 
gehen die Daten an einen Pokini Pc, der diese dann remote an unser 
Institut weiterleitet.

Jetzt ist das Problem aufgetreten, dass die Masseleitung des RS232 
Kabels in dem Steuerkasten wo alle Zusammengeführt werden durchbrennt. 
Dies zieht sich bis in das CO2 Analysegerät hinein hindurch.
Von der Masseleitung des Kabels lässt sich sowohl zum GND Anschluss des 
Analysegeräts als auch zur Erdung(im Steuerkasten verschraubter 
PE-Leiter) messen

Da nicht mal die Firma die diese Anlage installiert hat und eigentlich 
warten können sollte eine Ahnung hat wie dieses Problem zustande kommt 
wollte ich einmal hier fragen, ob jemand zumindest eine Idee hat wie 
dies zustande kommen kommen könnte.

Kann es sich um einen Kurzschluss zwischen Signal und Masseleitung 
handeln?
Kann es sein, dass große Ströme durch das RS232 zum PE des Steuerkastens 
oder zum GND der Stromversorgung fließen? Was könnten dafür die Ursachen 
sein?

Vielen Dank im Voraus
Moritz

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Moritz D. schrieb:
> Kann es sein, dass große Ströme durch das RS232 zum PE des Steuerkastens
> oder zum GND der Stromversorgung fließen?
Muss ja wohl so sein.

> Was könnten dafür die Ursachen sein?
Die Masseleitung, die den Strom eigentlich tragen sollte, wird irgendwie 
unterbrochen.


BTW: das Problem hat sicher nichts mit digitaler Elektronik zu tun, 
deshalb habe ich den Thread nach Analogtechnik verschoben.

[Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)]

Ohhahh!
Wenn die Firma, die die Anlage installiert hat das nicht hinbekommt, 
dann werft sie raus! Das klingt alles nicht nach Fachleuten die wissen, 
was sie tun!
Die Ursache dafür zu finden dürfte recht einfach sein. 
Spannungsmessungen sollten dafür ausreichen. (Ausnahme: es sind ein oder 
mehrere Wechselrichter/Frequenzumformer beteiligt).

Wenn es genau in der Konstellation schon mal sauber funktioniert hat, 
dann würde ich zunächst schauen, ob ein Element der Anlage mit seiner 
Versorgung nicht einen Schluss gegen Masse aufweist. Der kann dann 
wieder weiter eingegrenzt werden.

Letztlich hilft es sehr, einen Schaltplan zu haben, um den Fehler zu 
finden.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Da fließen bestimmt große Ausgleichsströme.
Ist der Potenzialausgleich funktionstüchtig?

[Karl B. (gustav)]

So könnte eine vorbildliche Trennung zwischen "sauberer" Erde und 
"schmutziger" Erde aussehen.
Die geschilderten Probleme tauchten früher schon mal bei "klassischer" 
Nullung auf.

ciao
gustav

[Stephan S. (uxdx)]

Ich tippe auch auf Potentialunterschied. Irgendwo ist ein Schutzleiter 
oder ggf ein Nulleiter unterbrochen oder hat Kontaktproblem. Hängen die 
Messgeräte an der gleichen Verteilung wie die EDV?

[Peter D. (peda)]

Ich hab das mal gesehen, daß einer den Plus der 24V Versorgung geerdet 
hat. "Versehentlich" konnte man das nicht nennen, er hat weder die 
Beschriftung gelesen noch gemessen.
Miß mal die Spannung zwischen den beiden GND bei aufgetrennter RS232.

[Frederic S. (frederics)]

Die RS232 Erde sollte am genau einem Punkt mit PE verbunden sein. 
Vermutlich fließt ein Teil des Laststroms über die Masse der RS232 
Leitung. Sind das 24V oder 230/400V Motoren?

Ich würde mal mit einer Strommesszange die RS232 Leitung und alle 
Masseverbindungen messen.

[Peter N. (alv)]

Das sieht mir nach einem Problem der verschiedenen Versorgungsspannungen 
aus...

[Andreas M. (andreas_m62)]

Peter D. schrieb:
> Ich hab das mal gesehen, daß einer den Plus der 24V Versorgung geerdet
> hat.

In der Fernmeldetechnik war das mehrere Jahrzehnte so.
Die Ursache waren wohl die bleiummantelten Erdkabel.

[Moritz D. (moritz_d)]

Hallo,

danke schon einmal für die vielen Antworten. Ja meiner Meinung nach 
sollte die Firma verklagt werden(das ist nicht das erste Problem) aber 
da habe ich in meiner Position wenig zu sagen.
Einen Schaltplan hat wohl nicht mal die Firma selbst, da die 
Steuerkästen bereits bei Anlieferung fehlerhaft verkabelt wurden und von 
denen im Feld selbst schnell "passend" gemacht wurden.
Soweit ich weis sind nur Gleichrichter verbaut, die Komplette Anlage 
läuft auf 24 V, eine SPS Steuerung wird mit einem zweiten 
Wandler(ebenfalls 24 V versorgt)

Zu den Tipps:

@Lothar
Ersteinmal danke fürs Verschieben in den richtigen Bereich
Du meintest, dass die Masseleitung die den Strom eigentlich tragen 
sollte ist unterbrochen. Ist damit der Minuspol des Stromanschlusses des 
Messgeräts gemeint? Dieses selbst hat keinen PE Anschluss und ist nach 
erster Betrachtung nur mit einem Gleichrichter und eben dem Datenkabel, 
dass dann über die USB Hub nach PE führt verbunden.
Ob da weitere Verbindungen zu PE bestehen kann ich erst morgen vor Ort 
rausfinden, da ich dafür ein heilloses Kabelwirrwarr rausziehen muss.

Wegen des Potentialausgleichs:
Da ich ja leider Ökologe bin habe ich wenig Ahnung wie das zu messen 
ist. Ist das mit einem einfachen Multimeter möglich? Wenn ja werde ich 
ja wahrscheinlich entsprechende Anleitungen im Internet finden?

@Karl B
Das heist, dass die Erdung der Stromversorgung selbst sowie des auf 24 V 
gewandelten Stromkreises eine Art Trennung aufweisen muss? Ich werde das 
Bild auf jeden Fall mal an die "Experten" die diese Anlage gebaut haben 
weiterleiten und fragen, ob dies so beim BAu umgesetzt wurde.

@Stephan
 Ja, außer der SPS wird eigentlich alles über einen Spannungswandler 
betrieben, wobei ich das erst morgen wirklich sagen kann wenn ich mich 
wohl oder übel an das herausziehen der Kabel machen muss.

Nach den Antworten werde ich also folgendes machen:

-Messen ob die Elemente der Anlage alle gegen erde geschlossen sind

-Überprüfen, ob bei den Elementen Potentialunterschiede Vorliegen.
(könnte ein starker Potentialunterschied bspw. Strom aus dem USB Hub, 
durch das Kabel hin zur GND der Stromversorgung des CO2-Analyzers 
"saugen"?)

-Aufbrechen der Kabelbäume, um alle PE Verbindungen freilegen zu können 
und genau zu sehen, welche Elemente über welche Wege mit Strom versorgt 
werden.

-Wegen fehlen eines ordentlichen Schaltplans möglichst detaillierte 
Fotos machen, um zumindest einen groben Überblich bereitstellen zu 
können

Noch einmal vielen Dank, ich werde morgen hier über die neu gesammelten 
Informationen sowie Erfolg/Misserfolg bei der Fehlerjagd berichten.

[Gerald B. (gerald_b)]

Moritz D. schrieb:
> An meiner Arbeitsstelle wird
> eine Anlage auf einem Schienensystem mit vier Strängen zur Messung von
> Spurengasen betrieben.

Erfolgt die Versorgung mit Schleppkabeln? Wurde hochflexibles Kabel 
verwendet, was für dauerne Bewegung ausgelegt ist? Hat das Kabel etwas 
Spiel, damit es "arbeiten" kann? So ein Kabel kann auch brechen, sprich, 
das die 24V, die "Bums" haben, da irgendwo rumvagabundieren und duch 
Kabelbruch am Schirm liegen. Durch die Erdung schließt sich dann der 
(Strom)Kreis.

[Stephan S. (uxdx)]

Gerald B. schrieb:
> So ein Kabel kann auch brechen, sprich,
> das die 24V, die "Bums" haben, da irgendwo rumvagabundieren und durch
> Kabelbruch am Schirm liegen.

Da müsste eigentlich die Sicherung für 24V fliegen.

PE oder ggf N könnten einen Kabelbruch haben.

[Moritz D. (moritz_d)]

Frederic S. schrieb:
> Die RS232 Erde sollte am genau einem Punkt mit PE verbunden sein.
> Vermutlich fließt ein Teil des Laststroms über die Masse der RS232
> Leitung. Sind das 24V oder 230/400V Motoren?
>
> Ich würde mal mit einer Strommesszange die RS232 Leitung und alle
> Masseverbindungen messen.

Das rs232 ist indirekt über die Usb Schnittstelle und dem Hub, an dem 
auch die anderen drei Messgeräte auf die selbe Weise angeschlossen sind 
mit PE verbunden.
Würde so etwas überhaupt als legitime Verbindung zählen. Der werten 
Firma nach sind die Adapter galvanisch getrennt, einen Durchlauf von der 
Masse des RS232 zu dem mit dem Kasten verschraubten PE kabel konnte ich 
messen.

Bei den Motoren handelt es sich um 24 V Getriebemotoren zum linearen 
Verfahren und pro schiene 8 Hydraulikzylinder zum öffnen der Türen so 
wie 2 zum Anheben der Messhauben. Im Betrieb wird da viel Strom gezogen, 
einen der Zylinder musste wegen abgrauchtem Isolationslack auf der 
Motorspule bereits taschen, nach knapp einem Monat Betrieb.

Das mit der Stromzange ist ein guter Tipp, ich habe es im geparkten 
Zustand der Anlage versucht aber unter Last zu messen würde natürlich 
viel mehr sinn machen.

[Moritz D. (moritz_d)]

Gerald B. schrieb:
> Moritz D. schrieb:
>> An meiner Arbeitsstelle wird
>> eine Anlage auf einem Schienensystem mit vier Strängen zur Messung von
>> Spurengasen betrieben.
>
> Erfolgt die Versorgung mit Schleppkabeln? Wurde hochflexibles Kabel
> verwendet, was für dauerne Bewegung ausgelegt ist? Hat das Kabel etwas
> Spiel, damit es "arbeiten" kann? So ein Kabel kann auch brechen, sprich,
> das die 24V, die "Bums" haben, da irgendwo rumvagabundieren und duch
> Kabelbruch am Schirm liegen. Durch die Erdung schließt sich dann der
> (Strom)Kreis.

Die generelle Stromversorgung erfolgt über eine Kabeltrommel mit 
schneckenfeder die sich selbst einrollt(das Messsystem verfährt auf 
schienen ein 30m langes Feld mit Messplots im Moor)

Diese ist an einem der Schlitten (dem mit dem problematischen 
Steuerkasten)
montiert, von dem aus Kabel zu den jeweiligen Kästen geführt werden und 
in von 220v AC in 24V DC umgewandelt werden.

Das mit den mechanischen Beschädigungen könnte tatsächlich auch sein, 
wenn die Messhauben gehoben werden(jeweils 100kg plus) rüttelt das 
Profilschienengestell an dem auch die Kästen hängen ganz schön.
Gerade bei der Bauweise (Datenkabel wurden z.B. so geknickt eingebaut, 
dass die Ummantelung von Tag eins dieses von Verspödung stammende weiß 
hatte) könnte sich da bei hunderten Hüben am Tag etwas lösen

Ich hoffe zwar nicht, aber ein Verfolgen und Prüfen der Kabel wird sich 
wahrscheinlich nicht vermeiden lassen.
Das bedeutet viele Kabel rauszuziehen aber ich denke ich sollte mich vor 
allem auf die Elemente konzentrieren, die direkt oder indirekt mit dem 
Messgerät verbunden sind
 (USB Hub Seite mit Computer, Modem ect und Spannungsversorgungsseite 
mit Wandler, Verteilerbuchsen an Hutschienen bzw mit angeschlossene 
Verbraucher)
Da werde ich dann malm schauen was die Ströme unter Last sind und ob 
alle PE Verbindungen durchgängig sind

[Moritz D. (moritz_d)]

Peter D. schrieb:
> Ich hab das mal gesehen, daß einer den Plus der 24V Versorgung geerdet
> hat. "Versehentlich" konnte man das nicht nennen, er hat weder die
> Beschriftung gelesen noch gemessen.
> Miß mal die Spannung zwischen den beiden GND bei aufgetrennter RS232.

Also um zu sehen ob da auch ein Stromfluss ohne entsprechendes Signal 
vom Pin besteht?
Werde ich machen!

[Moritz D. (moritz_d)]

Ich wiederhole mich aber vielen Dank an alle, ich schreibe schon fleißig 
eine Liste an möglichen Lösungen die morgen ausprobieren kann.
Ich werde mich wieder mit mehr Infos zu den Steurkästen melden und 
berichten ob unsere Reparaturversuche mit Erfolg gesegnet waren.

[Gerald B. (gerald_b)]

Moritz D. schrieb:
> Das mit der Stromzange ist ein guter Tipp, ich habe es im geparkten
> Zustand der Anlage versucht aber unter Last zu messen würde natürlich
> viel mehr sinn machen.

Kann deine Stromzange auch Gleichstrom mittels Hallsensor messen? 
Ansonsten ist sie für DC blind.

[Flip B. (frickelfreak)]

Moritz D. schrieb:
> von 220v AC in 24V DC umgewandelt werden

Sei vorsichtig! Ich hoffe es gibt einen RCD in der versorgung. Falls das 
Datenkabel aufgrund des fehlers den AC-Stromkreis bisher herstellte, 
können nach dem auftrennen Lebensgefährliche spannungen auftreten.

Ansonsten systematisch durchmessen, ich wette irgendwo liegt gnd auf 24V 
oder 24V auf gnd.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Frederic S. schrieb:
> Ich würde mal mit einer Strommesszange die RS232 Leitung und alle
> Masseverbindungen messen.

Da sollte die Stromzange über dem RS232-Kabel dauerhaft mitfahren. 
Vermutlich ist es ein Aussetzer an anderer Stelle, den man dann 
hoffentlich in Echtzeit erwischt.

[Stephan S. (uxdx)]

Ich tippe mal, dass die GND-Leitung der 24-V-Versorgung für den 
CO2-Schaltkasten gebrochen ist und daher der Strom für den Schaltkasten 
über die RS232-Leitung zurückläuft. Müsste einfach festzustellen bzw. 
auszuschliessen sein.

[Rainer W. (rawi)]

Andreas M. schrieb:
> Da fließen bestimmt große Ausgleichsströme.

Sehr richtig.

Ohne große Ströme würde die Masseleitung nicht durchbrennen. Was in 
diesem Zusammenhang "groß" bedeutet, hängt vom Querschnitt der Leitung 
ab.
Wenn die Leitung nun schon mal durch ist, könnte man die Spannung 
zwischen den Massepins der beiden RS232-Schnittstellen messen.

[Moritz D. (moritz_d)]

Hallo Zusammen,

ich melde mich erst jetzt, es waren ein paar wilde Tage auf der Arbeit.
Das akute Problem konnte nun auch dank der vielen hilfreichen Hinweise 
die ich hier erhalten habe gelöst werden.
Die Natur der Sache bleibt mir aber weiterhin ein Mysterium.

Was geschah war, dass wenn die für das öffnen der Türen der Messhauben 
verantwortlichen Hydraulikzylinder per Relais angesteuert wurden, das 
Plus der Stromversorgung plötzlich aud dem mit dem GND der Datenleitung 
durchgeschalteten Mninus der CO2 Messgeräts anlag.
Mit der Stromzange konnte man am RS232 Kabel 7, einmal sogar über 10 A 
messen.

Eine untersuchung der Relais ergab, dass eines der agesteuerten 
Zylinderpaare einen messbaren Durchlauf zum PE des Steuerkastens hatte.
Durch das Kabelgewirr hindurch habe ich die Spur bis zu einem der 
ZYlinder verfolgt, diesen ausgestauscht und plötzlich funktionierte 
alles wieder wie angedacht.

Wie allerdings der Schluss zu PE in diesem Zylinder zustande kommen soll 
oder warum der Srom den Weg über das Datenkabel nimmt ist mir ein Rätel.
Ich werde mal den Zylinder aufschrauben, evtl gibt das Aufschlüsse.
Interessant ist, dass genau an dieser Stelle bereits einmal ein neuer 
installiert wurde, da die Motorspule durchgebrannt war.
Seltsam ist auch dass die USB HUB als so ziehmlich einziges Element mit 
ihrem minus zu PE einen durchlauf zeigt, andere Verbraucher wie 
Luftpumpen haben das nicht....

Vielen Dank für eure Hilfe, ich traue der Sache zwar noch nicht ganz 
aber ich hoffe aufs Beste

[Stephan S. (uxdx)]

Moritz D. schrieb:
> Was geschah war, dass wenn die für das öffnen der Türen der Messhauben
> verantwortlichen Hydraulikzylinder per Relais angesteuert wurden, das
> Plus der Stromversorgung plötzlich aud dem mit dem GND der Datenleitung
> durchgeschalteten Mninus der CO2 Messgeräts anlag.

Da müsste eigentlich die dazu gehörige Sicherung rausfliegen

[Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)]

Sehen die Kästen bei euch immer so aus? Das ist jetzt nicht das 
Schlimmste was ich je gesehen habe, aber mindestens in der Kategorie 
"dezent Scheiße".

> Da ich ja leider Ökologe bin

Eigentlich sollte man dich als elektrotechnischen Laie nicht an so einen 
Kasten lassen. Auch nicht wenn er ordentlich gemacht wäre. Das ist nicht 
einfach "blöder Formalkram", "dumme Bürokratie" oder so, sondern weil es 
gefährlich ist.

Ich weiß nicht wie ihr organisiert seid. Habt ihr eine verantwortliche 
Elektrofachkraft (VEFK) oder jemanden allgemein für Arbeitssicherheit im 
Betrieb? Manche davon nehmen ihren Job ernst. Wenn ja würde ich den auf 
diese Kästen und die Tatsache, dass man dich als elektrotechnischen 
Laien mit der Fehlersuche und -behebung, noch dazu unter Spannung, 
beauftragt hat, ansetzen.

Ein Wörtchen mit dem Betriebsrat, wenn ihr einen habt, kann auch 
hilfreich sein. Der hat beim Arbeitsschutz eine Kontrollfunktion.

[Moritz D. (moritz_d)]

Ja, dass ich solche Arbeiten mache war nie vorgesehen, die Firma wurde 
ja fürstlich bezahlt um die Steuerkästen bzw die ganze Anlage zu bauen.
Ich habe zwar die efkfft gemacht, aber da war das höchste der Gefühle 
eine Wechselschaltung zu bauen und an den Kästen sollte eigentlich 
nichts zu tun sein außer mal ein Relais oder eine Luftpumpe zu tauschen.
Zumindest lassen sich die Kästen spannungsfrei schalten, so konnte ich 
die Reais mit einem externen Labornetzteil ansteuern und die Durchläufe 
der Adern ohne Laststrom nachverfolgen.
Das ist alles eine verworrene Situation, in der sich die unzureichende 
Arbeit einer Firma mit dem dringend benötigtem Liefern von Messdaten zum 
Erhalt der Forschungsgelder überschneiden.

[Moritz D. (moritz_d)]

Am besagten Hydraulikzylinder konnte ich visuell den Schluss zu Pe nicht 
nachvollziehen, den werde ich nochmal genauer durchmessen müssen, aber 
das ist etwas für Montag, in einer Stunde ist für mich Feierabend, die 
Woche habe ich schon über 50h auf der Uhr, jetzt ist es Zeit ins 
Wochenende zu starten. Ich hab zuhause andere, spaßigere, 
elektrotechnische Projekte die meine Aufmerksamkeit erfordern.

[Gerald B. (gerald_b)]

Hannes J. schrieb:
> Eigentlich sollte man dich als elektrotechnischen Laie nicht an so einen
> Kasten lassen. Auch nicht wenn er ordentlich gemacht wäre.

Na ja, der Übergang vom Laien zum Fachmann erfolgt ja nicht "digital", 
sondern ist ein Lernprozess, der eigentlich nie aufhört.
Sowas lernt man auch nicht im Abitur, oder auf ner Uni. Da werden 
bestenfalls die Grundlagen gelegt. Die auch umzusetzen, braucht es 
Praxis und nicht jeder Berufsweg ist geradlienig.
Ich habe eigentlich ne "Schwachstromer" Ausbildung, habe ein paar Jahre 
ganz ausbildungsfremd in der Galvanik gearbeitet, was sich im späteren 
Werdegang aber als Wissensvorteil heraustellte. Dann ein paar Jahre 
Montage, mit dem ganzen Spektrum an Strom. Von Seuerungskram, über Bau, 
bis zu armdicken Kabeln war alles dabei.
In die Instandhaltung und Wartung bin ich dann vor fast 25 Jahren 
reingerutscht und dabeigeblieben.
Und zum Thema "Fachkraft", ich habe bei der Abnahme meiner Gartenlaube 
auch schon Elektriker gesehen, die mir eher gewählt, als ausgebildet 
vorkamen ;-)

[Frank O. (frank_o)]

Moritz D. schrieb:
> Am besagten Hydraulikzylinder konnte ich visuell den Schluss zu Pe nicht
> nachvollziehen, den werde ich nochmal genauer durchmessen müssen,

Mach doch bitte einmal Fotos von dem Teil!

[Roland D. (roland_d284)]

Moin,

Hannes J. schrieb:
> Sehen die Kästen bei euch immer so aus? Das ist jetzt nicht das
> Schlimmste was ich je gesehen habe, aber mindestens in der Kategorie
> "dezent Scheiße".

Wie soll das denn anders aussehen, wenn man viele Geräte einbauen muss, 
die nicht für Hutschienenmontage in Schaltschränken vorgesehen sind? 
Dann stehen die Kabel und Schläuche nun mal nach vorne heraus und lassen 
sich nicht in Kabelkanäle einpferchen.

Gruß, Roland

[Sebastian W. (wangnick)]

Roland D. schrieb:
> Wie soll das denn anders aussehen

Hatten wir im Hager-Patchkabel-Thread nicht gerade die Erkenntnis. dass 
die Isolierspannung der Patchkabel in einer 230V-Umgebung der der 
230V-Kabel entsprechen muss?

LG, Sebastian