A PLC vezérlőrendszer meghibásodásának fő okai

A PLC vezérlőrendszerek meghibásodásának gyakori okai a modulhibák, az áramkimaradások és a rossz hálózati kapcsolatok. A PLC meghibásodása túlmelegedésből, elektromágneses interferenciából is eredhet vagy csak egyszerűen sok nedvesség éri.

A PLC-t zord környezetben való működésre tervezték, ennek ellenére egy PLC vezérlőrendszer meghibásodhat, ha áramszünetnek, áramellátás korlátozásnak van kitéve, ami fizikailag káros lehet az áramkörre. Ezért alapvető fontosságú, hogy pontosan tudjuk, mi okozza a PLC meghibásodását, és hogyan lehet megelőzni ezt a problémát.

A meghibásodás következménye az állásidő, ami rendkívül költséges, és nem csak az üzem teljesítményét befolyásolhatja komolyan, hanem a biztonsággal kapcsolatos funkciókat felölelő PLC-technológia fejlődésével esetenként azonnali figyelmet igénylő veszélyes helyzetet is teremthet. Annak érdekében, hogy ez ne forduljon elő, a vállalkozásoknak be kell tartaniuk a tervezett karbantartási rutint, amiről már egy másik blogcikkünkben ( https://www.plc-program.hu/blog/hogyan-kell-karbantartani-egy-programozhato-logikai-vezerlt-egy-plc-t ) írtunk.

A hiba okának diagnosztizálása bonyolult lehet, gyakran a  folyamatok ismerete mellett szükség lehet még a PLC-szoftver másolatára, egy laptopra, egy programozó vezetékre és egy multiméterre. Egyszerűen hangzik, de néha sokkal nehezebb, mint gondolnánk. Az alábbiakban felsoroljuk azokat a gyakori okokat, amelyek miatt a PLC vezérlőrendszerek meghibásodhatnak.

I/O modulok és terepi eszközök (az automatizálási technológiában használt elektronikus eszközök)

A PLC meghibásodások körülbelül 80 százaléka helyszíni eszközök, bemeneti/kimeneti (I/O) modul meghibásodása vagy tápellátási problémák következménye szokott lenni.

Ezek a hibák jellemzően a folyamat hirtelen leállásaként vagy a teljesítmény szabálytalanságaként jelentkeznek. Ennek az az oka, hogy a PLC vezérlőrendszer egy jelre vár, amely lehetővé teszi, hogy átlépjen a programsorozaton. Ebben a helyzetben a mérnök, hogy megállapítsa a probléma gyökerét, általában a szoftver „on-line” lekérdezésével határozza meg, hol állt meg a sorozat, azért hogy a problémát egy adott I/O modulra és bemeneti vagy kimeneti pontra vezesse vissza.

Az I/O pont azonosításával a mérnök nyomon követheti a problémát a kiváltó okig. Ez lehet PLC konfigurációs hiba, megszakító kioldása, meglazult sorkapocs, 24 VDC táp meghibásodása vagy kábelezési probléma. Előfordulhat, hogy magát az I/O modult kell cserélni. A sok éve sértetlen rendszerek esetében ez nehéz lehet. Előfordulhat, hogy egy újabb modul nem kompatibilis a kérdéses rendszert alkotó régebbi összetevőkkel.

A bemeneti csoportok szabálytalan viselkedése vagy meghibásodása azt jelzi, hogy belső PLC hiba vagy probléma van a közös áramforrással. Ha nem az I/O modul okozza a hibát, és a tápellátási és vezetékezési problémák megszűntek, akkor a figyelmet a terepi eszközökre kell fordítani – az I/O modultól fizikailag különálló részein ellenőrizni kell a konfigurációkat, hogy vannak-e hibák. Előfordulhat, hogy ezek az eszközök rosszul vannak beállítva, vagy mechanikusan megsérültek, vagy elektromosan meghibásodtak, például némi víz folyt be.

Földelő rendszer integritása

Ahhoz, hogy a PLC és az azt karbantartó személyzet biztonságban maradhasson, elengedhetetlen a megfelelő földelés. A  PLC jól földelt külső háza (burkolata) akadályt jelenthet a külső elektromos zaj ellen is. Minden alkalommal, amikor az ellenőr megnéz egy PLC-t, meg kell vizsgálnia a földelési vezetékeket,  hogy megállapítsa, nem sérültek-e meg, vagy vannak-e laza csatlakozások.

Például egy földelővezeték, amely részben megsérül a külső behatástól, korlátozott kapacitással rendelkezik, még akkor is, ha bizonyos mértékig még működik. Ha a vezeték földelése meglazul, akkor már nem biztosítja a megfelelő védelmet. A vezetékeknek teljesen sértetlennek és földeltnek kell lenniük ahhoz, hogy áramot küldhessenek a PLC-rendszerbe.

A földelési vezetékekkel kapcsolatos problémák közé tartozik a vezetékek károsodása és a gyenge csatlakozások. Miközben a mérnök elvégzi ezeket az ellenőrzéseket, multiméterrel tesztelhetik a vezetékeket. A PLC földelési pontja és az elektromos hálózat földelési pontja között mért ellenállás segít beazonosítani a hibát.

Ezenkívül még ellenőrizni kell a hálózati földelést földelési ellenállás méréssel, hurokimpedancia méréssel, rövidzárlati áram tesztekkel.

Tápellátási problémák

A PLC-alapú vezérlőrendszerek megbízhatósága a megszakítás nélküli áramforrástól függ. Az áramellátással kapcsolatos problémák számos okból adódhatnak, beleértve a meglazult vagy korrodált kábeleket és a tápellátás meghibásodását.

Ha egy ipari üzem nem tartja szükségesnek a szünetmentes tápegységeket, akkor áramkimaradás esetén a leálló teljes folyamat még kezelhető marad, de a PLC memóriája elveszhet ebben az esetben. Ez a folyamatadatok elvesztéséhez, de még ráadásul az operatív programok teljes elvesztéséhez is vezethet. Ennek megelőzése érdekében a PLC időnként saját tartalék akkumulátort használ, hogy biztosítsa az eszköz megfelelő újraindítását, amikor az áramellátás helyreáll.

A PLC vagy UPS akkumulátorai karbantartásának és cseréjének elmulasztása áramkimaradás esetén jelentős rendszerhibához vezethet. Létfontosságú a PLC szoftver rendszeres biztonsági mentése és biztonságos tárolása. Ha egy ipari üzem nem készít biztonsági másolatot a rendszerről, az hihetetlenül megnehezíti a normál működés visszaállítását PLC memóriavesztés esetén. Ezenkívül egy kisebb áramkimaradás is jelentős leállási problémává változhat.

Elektromos zaj, interferencia kezelése

Az elektromos zaj miatti az idegen jelek interferenciája nagymértékben befolyásolhatja a PLC teljesítményét. Az elektromos zaj leggyakoribb oka az elektromágneses interferencia (EMI), amely általában akkor lép fel, amikor egy nagy motort elindítanak, bekapcsolnak, vagy ha a közelben villámcsapás történik. Az elektromos zaj másik oka a rádiófrekvenciás interferencia (RFI), amelyet a közeli antennák és kézi adók okozhatnak. 

Az elektromos zaj okozta károk a PLC részleges meghibásodásától a teljes meghibásodásig terjedhetnek. Ezért létfontosságú, hogy a létesítmények a lehető legnagyobb mértékben védekezzenek az  interferencia ellen. Ennek elmulasztása hosszadalmas állásidőt és költséges károkat okozhat.

Ipari területen tilos a padlón olyan kézi eszközöket helyezni, amelyek interferenciát okozhatnak. Ezenkívül a telephelyen található minden olyan gépet, amely ebből a szempontból problémás lehet, el kell különíteni a PLC-től.

A hálózati kommunikáció elvesztése

A legtöbb PLC vezérlőrendszernek kapcsolatban kell lennie a környező berendezésekkel, hogy megfelelően tudjon működni. Az ilyen berendezések magukban foglalják ezeket a perifériákat, amik biztosítják a kapcsolatot, például az ember-gép interfészt (HMI) és más „intelligens” berendezéseket. Ezek a különböző összetevők Ethernet-kábeleken vagy WiFi-n keresztül kapcsolódnak egymáshoz, amelyek parancsokat adnak át egyik pontról a másikra.

Ha két eszköz közötti kapcsolat bármilyen okból meghibásodik, az eszközök nem tudják végrehajtani a programozott funkciókat. Következésképpen a kommunikáció megszakadása általában leálláshoz vezet egy ipari létesítményben. A rendszerdiagnosztika végrehajtásakor a jelzőfények megmutatják a kommunikáció valós állapotát. A kommunikációs hiba néha egy központi feldolgozó egységben gyökerezik.

A rendszerek ilyen esetekkel szembeni védelme érdekében a mérnököknek rendszeresen ellenőrizniük kell a rendszer különböző részei közötti kommunikációs kapcsolatokat. Az ellenőrzések végrehajtása során a technikusoknak minden ponton ellenőrizniük kell a rendszerhálózat fizikai infrastruktúráját, hogy biztosítsák az utasítások végrehajthatóságát.

Ha további eszközöket adnak a rendszerhez, további ellenőrzéseket kell végezni annak biztosítására, hogy az új kapcsolatok stabilak legyenek és a régebbi kapcsolatok zavartalanul működjenek tovább. A műveletek biztonságának megőrzése érdekében minden új eszközhöz a megfelelő firmware-t (olyan kis méretű program, ami egy elektronikus eszközben beépítve található, és annak alapvető vezérléséért felelős) kell telepíteni. Ezek javítják a biztonsági rések elleni védelmet is.

PLC rendszerek körüli hőmérséklet

Az elektronikai alkatrészek egyik legnagyobb veszélye a túlzott hő. A hőt kibocsátó berendezésekkel körülvett PLC-rendszert a meghibásodás veszélye fenyegeti, ha nincs megfelelően védve a hőtől. Általános szabály, hogy minden berendezést jóval a gyártó által meghatározott maximális küszöbhőmérséklet alatt kell tartani. Ellenkező esetben a PLC és/vagy a perifériarész túlmelegedhet, és nem fog megfelelően működni, vagy egyáltalán nem fog működni.

A párás környezet nedvességet is termel, ami szintén káros hatással lehet a PLC-re. Ha pára csapódik le a PLC-ben, a vezérlő hirtelen leállhat. Következésképpen a létesítmény átmenetileg leállhat a hővel kapcsolatos problémák miatt, a javítás pedig költséges lehet.

Az úgynevezett HVAC rendszerrel (hűtő-, fűtő-, és szellőztető rendszerrel) rendelkező létesítményekben a hűtést olyan fokozatra kell állítani, amely a PLC körüli területet viszonylag alacsony hőmérsékleten tartja. Mindent, ami hőt termel, biztonságos távolságban kell tartani a PLC-től. Mindaddig, amíg a PLC jól működik a gyártók által javasolt hőmérsékleti szinteken belül, a PLC-t nem fenyegetik hővel összefüggő teljesítményproblémák.

Kompatibilitás

A PLC hibásan működhet vagy meghibásodhat, ha a belső kódja   nem kompatibilis a kívülről kapott jelekkel, vagy esetleg a kapcsolódó perifériák valamelyikén alkatrészt cseréltek, vagy programfrissítés történt, és a kód nem kompatibilis a PLC belső kódjával. Egy PLC csak azt a parancsot tudja teljesíteni, amire programozva van.

Ha egy rendszeren az eszközt a kompatibilitás megfelelő tesztelése nélkül csatlakoztatják, akkor a PLC nem tudja megérteni a kapott parancsokat és végrehajtani ezeket. Egy PLC-rendszer minden módosítását teljes körűen tesztelni kell, hogy minden megfelelően működjön.

Sérült memória

A PLC memóriája megsérülhet olyan külső tényezők hatására, mint például az elektromágneses vagy rádiófrekvenciás interferencia, és az áramkimaradás. Ha például áramkimaradás vagy áramszünet lép fel, akkor ez a sokkhatás olvashatatlanná teheti a kódot a központi feldolgozó egység számára. Így előfordulhat, hogy egy PLC, ami nem tud leállni a hirtelen bekövetkezett áramkimaradás miatt, nem tudja olvasni megfelelően a memóriát az újraindítás után.

A memóriavesztés elkerülése érdekében a PLC-ben át kell másolni minden adatot egy redundáns tárolóegységre. A redundáns másolatokat távol kell tartani az elektromágneses vagy rádiófrekvenciás interferenciától, illetve bármilyen hőforrástól.

Kockázatok kezelése

A PLC-problémák lehetőségének csökkentése érdekében a mérnököknek követniük kell az ellenőrző karbantartási listát annak biztosítására, hogy minden alkatrész megfelelően legyen csatlakoztatva minden egységhez. Ezenkívül a PLC-rendszer működési környezetét karban kell tartani, hogy ne keletkezzen elektromos zaj, nedvesség vagy túlzott hő.

Egyes gyárak az évek során nem végezték el rendszeresen a karbantartási eljárást. Ezért ezekben a létesítményekben a rendszer- és alkatrész-meghibásodások nagy arányúak, amelyek költségesnek bizonyulnak. Az egyik legnagyobb lehetséges mulasztás az, hogy nem észlelik időben a túlmelegedési problémát, ami destruktív hatással lehet minden olyan berendezésre, ami a PLC-től kapja a parancsokat. Ezenkívül a hő és a keletkező nedvesség is okozhatja a vezérlő meghibásodását.

Az elektromos zaj problémája is hangsúlyos mértékű, mivel megzavarhatja a PLC parancskódját. Amikor a rendszer egy bizonyos parancs kiadását kéri, előfordulhat, hogy a PLC nem tudja feldolgozni a parancsokat, ha jel interferencia lép fel. Ezért a létesítményeknek szigorú intézkedéseket kell hozniuk annak biztosítására, hogy a PLC hatósugarán belül ne legyen semmi olyan, ami elektromágneses vagy rádióinterferenciát okozhat.

Kulcsfontosságú, hogy legyen redundáns áramellátása a PLC-nek. Így, ha a fő áramforrás bármennyi időre is leáll vagy megszakad, a létesítmények teljes, vagy minimálisan szükséges kapacitással működhetnek tovább. Ezenkívül a létesítményeknek rendszeresen ellenőrizniük kell a vezetékek integritását, a földelést és az Ethernet csatlakozásokat a PLC-rendszer minden megfelelő pontján.

Bizonyos esetekben azonban még a legjobban karbantartott elektronikai alkatrészek is meghibásodhatnak, és ezeket helyre kell állítani. Akár a szervomotor romlott el, akár egy meghibásodott hidraulikus berendezés van, újra működőképes állapotba kell hozni minél előbb, ezért gyorsan szakemberhez kell fordulni.

Gyakori kérdések

---

Mi történik, ha egy PLC meghibásodik?

A meghibásodott PLC-vezérlőrendszer jelentős leállást okozhat, ami valószínűleg rendkívül költséges; és veszélyes helyzet is létrejöhet, amikor a PLC-rendszer egy kritikus folyamatot irányít.

Mennyire melegedhet fel egy PLC?

A PLC-k üzemi hőmérséklet-tartománya -20°C és +55 °C közötti hőmérséklet, de a gyártó által megadott adatok a mérvadóak.

Hogyan ellenőrizhetem a PLC hibámat?

Először ellenőrizze, hogy a PLC elegendő energiát kap-e a tápegységtől az összes terhelés ellátásához. Ha a PLC továbbra sem működik, ellenőrizze, hogy megfelelő-e feszültség a vezérlőáramkörben, vagy nem égett-e ki a biztosíték. Ellenőrizni kell a hálózati kommunikáció állapotát.

Mit jelent a piros fény a PLC-ben?

Processzor hibájára utal. Ha pirosan villog, valós futásidejű hiba van. Ha folyamatosan pirosan világít, akkor RAM-hiba, memóriamodul-hiba van, vagy a belső diagnosztika nem sikerült.

További blog cikkek

• Mi a hiperautomatizálás? Itt az 5. ipari forradalom?
• A benzinmotor és dízelmotor története
• PLC-k piaci helyzetének áttekintése
• Különböző típusú ipari automatizálási rendszerek
• myTEM okosotthon és okosiroda rendszer
• A 6. ipari forradalom: az intelligens gyártás felvirágzása
• Okos Otthon automatizálás - Előnyök, hátrányok
• Mit jelent a mezőgazdaság automatizálása?