دليل إصلاح PLC: نصائح لاستكشاف الأعطال وإصلاحها وتحليل التكلفة

عندما تتعطل وحدة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة (PLC)، فإن ذلك يؤثر بشكل جذري على عمليات الماكينات الآلية ويمكن أن يوقف تدفق إيرادات الشركة. بالنسبة للكثيرين، تكون المخاطر والضغط لإعادة تشغيل الإنتاج مرة أخرى عالية للغاية. في هذه الحالات، يعد تجنب الخطأ البشري أو خطأ المشغل الناجم عن الذعر أمرًا حيويًا؛ فمن الأهمية بمكان الحفاظ على الهدوء والتركيز الواضح.

يهدف هذا الدليل إلى تحقيق هذا التركيز. ويسعى الدليل، من بين أمور أخرى، إلى توفير نهج تدريجي لاستكشاف أخطاء نظام PLC وإصلاحها، واكتساب أساس منطقي لتوجيه قرارات الإصلاح/الاستبدال، وتحديد خصائص الشريك المناسب لاستئناف العمليات.

الخطوات الأساسية لاستكشاف أخطاء PLC وإصلاحها قبل الاتصال بالدعم

الخطوة الأولى هي تعديل طريقة تفكيرك قبل حتى أن تفتح خزانة التحكم أو تلتقط مقياسًا متعددًا. حاول ألا تفكر في PLC على أنه “صندوق سحري” واحد. بدلاً من ذلك، فكر فيه كمجموعة معيارية من المكونات، تتكون من أربعة مجالات وظيفية: مزود الطاقة (القلب)، ووحدة المعالجة المركزية (الدماغ)، ووحدات الإدخال/الإخراج (اليدين)، والأجهزة الميدانية (البيئة). إذا تمكنت من عزل الخلل ذهنيًا إلى أحد المجالات الأربعة، فسيساعدك ذلك على التخفيف من الشعور الساحق الذي ينتابك عند النظر إلى أنظمة التحكم الصناعية بأكملها ويسمح لك بإجراء فرز منهجي محكم.

يبلغ العديد من الأشخاص عن “عطل في PLC”، وهو ليس عطلًا في المكوّنات بل هو عطل بيئي يحاكي العطل. يمكن أن يوفر لك إجراء الفحوصات التالية آلاف الدولارات.

1. الطاقة والمفاتيح الكهربائية

تحقق من الواضح أولاً. تحقق من الحالة المادية لوحدة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة (PLC). هل مفتاح المفتاح الموجود على وحدة المعالجة المركزية مضبوط فعليًا على “STOP” أو “REM” (عن بُعد)؟ إذا تم صدمه أثناء التنظيف أو الصيانة، فإن تسلسل البرنامج ببساطة توقف عن التنفيذ. أدره إلى “تشغيل”. بعد ذلك، لا تثق في ضوء الخزانة للتحقق من تشغيل الطاقة. استخدم مقياس متعدد للتحقق من الجهد في مصدر الطاقة. يمكن أن يبدو القاطع المتعثر أو التوصيلات المفكوكة أو كتلة طرفية مفكوكة مثل وحدة المعالجة المركزية المعطوبة تمامًا. تأكد من التحقق من وجود مشاكل في مصدر الطاقة أو تقلبات الجهد التي قد تسبب أعطالاً متقطعة.

2. فك تشفير أضواء الخطأ

لا تتصرف مصابيح LED للواجهة بشكل عشوائي؛ فمؤشرات الحالة هذه تمثل المعلومات باستخدام نظام ترميز بدائي. إذا كان ضوء “خطأ” باللون الأحمر الثابت، فهذا يعني أن هناك على الأرجح نوعًا ما من الأعطال الكارثية في الأجهزة، أو أن مؤقت المراقبة قد انتهى وقته، ودخلت وحدة المعالجة المركزية في حالة قفل لمنع توقف العملية المفاجئ. أما إذا كانت تومض باللون الأحمر، فيمكن استعادتها في بعض الأحيان، ويمكن أن تمثل خطأً حسابياً زائداً بناءً على إدخال بيانات غير صحيح أو أن بعض تكوينات الإدخال/الإخراج مفقودة. من الضروري التعرف على رموز الأخطاء هذه. بعد ذلك، افحص ضوء BATT. إذا كان هذا الضوء مضاءً، لا تقم بإيقاف تشغيل الوحدة حتى تتأكد من وجود نسخة احتياطية لمنطق برنامج PLC. من الضروري وجود نسخة احتياطية لأنه في حالة انقطاع الطاقة ونفاد البطارية، فإن البرنامج الموجود في ذاكرة الوصول العشوائي المتطايرة يؤدي إلى فقدان البيانات ولا يمكن استعادتها.

3. افحص حالة البطارية على الفور

بالنسبة للعديد من الأنظمة القديمة، وحتى بعض المنصات الحالية، توجد بطارية ليثيوم تحافظ على بقاء البرنامج المنطقي على قيد الحياة أثناء انقطاع الطاقة. إذا كان مصباح BATT LED مضاءً، فهذا يعني أن استبدال البطارية يجب أن يكون الأولوية القصوى لمنع فقدان البيانات بشكل دائم. هام: تتوقع معظم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أن تقوم بتغيير البطارية أثناء تشغيل الطاقة. إذا قمت بإيقاف تشغيله لتغيير البطارية، فسوف تمسح الذاكرة. يجب عدم تجاهل هذا الضوء أبدًا. لا ترجع إلى الدليل للتحقق من حالته البائدة.

4. فحص سلامة الأسلاك والمحطات الطرفية

يمكن أن تكون اهتزازات الإلكترونيات والآلات ضارة للغاية. عندما تهتز الماكينة باستمرار على مدى فترة طويلة، فإن ذلك يهدد سلامة الأسلاك. يمكن أن تتفكك الأطراف والبراغي، مما يتسبب في حدوث قصور في الدوائر الكهربائية أو التوصيلات المفكوكة. لإجراء “اختبار الشد”، قم ببساطة وبهدوء بسحب الأسلاك المتصلة بمصدر الطاقة وبطاقات الإدخال/الإخراج. أيضًا، إذا كان السلك المحايد مفكوكًا، فقد يتسبب ذلك في انقطاع الطاقة عن طريق تدوير الطاقة إلى النظام، مما يؤدي إلى ظهور وحدة المعالجة المركزية معطلة. وعلاوة على ذلك، ابحث عن التآكل، خاصةً في المحطات الطرفية. تآكل المحطات الطرفية يخلق مقاومة وحرارة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض مفاجئ في جهد النظام.

أنماط الفشل الشائعة في PLC والأسباب الكهربائية

في حالة استمرار المشكلة بعد إجراء الفحوصات الأساسية، سيتعين علينا التعمق أكثر لفهم سبب تعطل أنظمة التحكم المنطوق القابل للبرمجة القابلة للبرمجة PLC. على الرغم من أن أنظمة التحكم المنطوق القابلة للبرمجة القابلة للبرمجة PLC مصممة للظروف القاسية، إلا أنها لا تزال إلكترونيات تحتوي على مكونات حساسة، ويمكن أن تكون حساسة للغاية. من الضروري فهم الأسباب الشائعة لفشلها لمنع تكرارها.

أعطال وحدة إمداد الطاقة وارتفاع الجهد الكهربائي

يجب أن تتعامل وحدات الإمداد بالطاقة (PSMs) مع المهام الأكثر تحديًا في كابينة التحكم. وتتمثل مهمة PSM في تحويل جهد الخط المتسخ (120 فولت تيار متردد أو 24 فولت تيار مستمر) من مصادر كهربائية مختلفة إلى 5 فولت تيار مستمر واضح تحتاجه وحدة المعالجة المركزية والدوائر المنطقية. لا تعمل PSM عن طريق التصميم؛ بل تتعطل. السبب الأكثر شيوعًا لأعطال وحدة إمداد الطاقة هو الطاقة غير الصالحة؛ وتحديدًا، المشاكل الكهربائية في شكل زيادة في الطاقة وتقلبات الجهد من الشبكة أو من محركات التشغيل الكبيرة في المنطقة المجاورة.

تحتوي إمدادات الطاقة على مكثفات خاصة تسمى إلكتروليتكس والتي تعمل كبنوك لتخزين الطاقة. مع الحرارة والتقدم في العمر، تجف الأغطية الموجودة في وحدات الإمداد بالطاقة دائماً. يمكن لمزودات الطاقة تخزين طاقة كبيرة، وإذا تعرضت المكونات الصغيرة الحجم (المعرضة للحرارة والعمر) لارتفاع كبير في الجهد، يمكن أن تتعطل دائرة حماية المدخلات. لن ينفجر مصدر الطاقة الذي ينقطع. ومع ذلك، سينخفض الجهد إلى 4.5 فولت مثلاً. لن يؤدي ذلك إلى احتراق وحدة المعالجة المركزية، لكنه سيتسبب في فقدان الذاكرة المنطقية. هذه هي الظاهرة التي يحدث فيها خلل في وحدة المعالجة المركزية أو تفقد اتصالها أو تعيد التشغيل دون سبب واضح، مما يؤدي إلى سلوك غير متوقع وتشغيل غير موثوق به، حيث لا يمكن لأي برنامج المساعدة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

يتوقف استقرار وحدة التحكم المنطق المنطقية المنطقية القابلة للبرمجة على مكونات عالية الجودة. إذا فشل مصدر الطاقة، فإن المسار الوحيد الموثوق به هو الاستبدال الفوري. كشركة مصنعة, أومتش ينظر إلى مصدر الطاقة على أنه جهاز الحماية الأكثر أهمية. لدينا آيزو 9001-معتمد تضمن إمدادات الطاقة الصناعية أداء ثابت وتتميز بالسلامة الشاملة - بما في ذلك الحماية من قصر الدائرة الكهربائية والارتفاع المفاجئ - لحماية نظام التحكم بالكامل من التقلبات الكهربائية المستقبلية.

احتراق وحدة الإدخال/الإخراج ومشاكل التأريض

تعمل أجهزة الإدخال ووحدات الإخراج كواجهة بين الرقمي والمادي، وبالتالي فهي الأكثر تعرضًا للإجهاد الكهربائي من العالم الخارجي. ويرجع أحد أكثر الأعطال شيوعًا إلى الارتداد الحثي الذي يؤثر على أجهزة الإخراج. عندما يغلق خرج PLC صمام الملف اللولبي القابل للبرمجة (PLC) صمام الملف اللولبي أو موصل المحرك، ينهار المجال المغناطيسي للملف ويتولد جهد عالي (EMF) ويرتد نحو بطاقة PLC.

إذا لم يتم حمايتها، فإن هذه الظاهرة ستحدث آلاف المرات في اليوم وستؤدي في النهاية إلى شحن ترانزستور الإخراج، مما يؤدي إلى فشل الوحدة أو التسبب في عدم استجابة المستشعرات. بالإضافة إلى ذلك، تحقق من التأريض المناسب لتجنب مشاكل التأريض. إذا تم تأريض PLC والمستشعر البعيد عند نقاط مختلفة، تحدث حلقات تأريض. تخلق تأثيرات حلقة التأريض هذه تدفق تيار باستخدام سلك الإشارة. سيؤدي هذا التشويش إلى قراءة PLC للإشارة بشكل غير صحيح (قد يقرأ ‘1’ على أنها ‘0’)، أو سيؤدي التشويش إلى حرق الآثار الصغيرة للوحات الدارات الرقيقة. سيؤدي ذلك إلى فقدان فوري وغير قابل للعكس للقناة.

تلف وحدة المعالجة المركزية وتبعيات البطارية

بشكل عام، وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي الوحدة الأقوى والأكثر تنوعًا؛ ومع ذلك، فإن الأعطال عادةً ما تكون الأكثر ضررًا. كما هو الحال مع أي نظام آخر يعمل بالبطاريات، فإن وحدة التحكم PLC معرضة لفقدان كل الذاكرة العاملة. علاوةً على ذلك، وحدة المعالجة المركزية معرضة جداً للضوضاء الكهربائية والسخونة الزائدة. يمكن أن يتسبب التداخل الخارجي القوي من محركات التردد المتغير (VFDs) أو معدات اللحام في حدوث تداخل كهرومغناطيسي (EMI) أو تداخل الترددات الراديوية. يمكن أن يؤدي هذا التداخل في الضوضاء الكهربائية إلى إحداث تيارات مارقة في كابلات الاتصالات، مما يؤدي إلى إسقاط الحزم والتسبب في “أعطال المعالج” أو خلل في البرامج أو حتى تلف كامل في البرامج.

وعلاوة على ذلك، فإن الإدارة الحرارية أمر بالغ الأهمية. فغالبًا ما تمثل البيئات الصناعية عوامل بيئية مثل الغبار ودرجات الحرارة المرتفعة. إذا تعطلت مراوح تبريد الخزانة، تتراكم الحرارة. تتدهور الإلكترونيات بشكل كبير مع الحرارة. وحدة المعالجة المركزية التي تعمل في درجات حرارة قصوى (على سبيل المثال، 10 درجات مئوية أعلى من المواصفات) سينخفض عمرها التشغيلي إلى 50%، في حين أن التلف الحراري لأسلاك الربط الداخلية سيؤدي إلى تلف وحدة المعالجة المركزية بشكل لا يمكن استرداده. عند هذه النقطة، تصبح وحدة المعالجة المركزية غير جديرة بالثقة ويجب إزالتها من الضميمة.

استراتيجيات الحماية الاستباقية لمنع الأعطال المستقبلية

بمجرد إصلاح النظام، يصبح الهدف دائمًا، حيث لا يمكنك إصلاح نفس المشكلة مرتين. لا ينبغي أن يكون الإصلاح هو القاعدة؛ فالصيانة الكهربائية المنتظمة هي المفتاح. يتطلب ضمان سلامة النظام التخفيف من حدة المشكلة وليس مجرد فكرة لاحقة. يصف الجدول التالي تقنيات محددة، بما في ذلك الحماية من زيادة التيار الكهربائي واستخدام محولات العزل، التي تهدف إلى تدريع نظام التحكم الخاص بك.

تحليل التكلفة: إصلاح أجهزة التحكم المنطق المنطقية القابلة للبرمجة مقابل استبدال النظام

عند حدوث أعطال في النظام، يكون القرار ثنائيًا: إصلاح وحدة التحكم المنطق المنطقية المنطقية القابلة للبرمجة القديمة أو الترقية إلى نظام جديد. وهذا قرار مالي حاسم يتطلب حساب العائد على الاستثمار. هل خدمات إصلاح PLC هي أكثر الطرق فعالية لإنفاق ميزانيتك؟

يتكلف الإصلاح القياسي، وفقًا للصناعة، ما بين 20%-40% من سعر الإصلاح الجديد. لدى الصناعة أيضًا معيارًا قياسيًا، وهو قاعدة 50%. وتنص هذه القاعدة على أنه إذا كنت تعتقد أن خدمات الإصلاح ستكلف 50%-60% من الاستبدال، فيجب عليك دائمًا استبدالها للحصول على عمر افتراضي أطول وضمان إضافي.

يتغير الوضع بأكمله بشكل كبير إذا تم اعتبار قطعة ما “متقادمة” أو “منتهية الصلاحية”. إذا لم يكن بإمكانك شراء قطعة جديدة، فإن خياراتك هي الفائض/المستعمل عالي الخطورة أو ما نسميه إصلاحاً احترافياً. يمكن لمزود خدمة الصيانة المؤهل أن يقدم “إصلاحاً احترافياً” يعيد ضبط ساعة الجهاز بشكل أساسي.

لا تنسَ أيضًا التكلفة الهندسية الخفية للاستبدال. يجب أيضًا إعادة كتابة البرنامج وإعادة اختباره، وهو أمر مطلوب لاستبدال وحدة قديمة على منصة جديدة وغالبًا ما تكون تكلفة تفوق تكلفة الأجهزة. غالبًا ما تكون معالجة المشكلات المختلفة من خلال إصلاح $800 الذي يحتوي على تركيب “التوصيل والتشغيل” أكثر ذكاءً من استبدال $500 الذي يتكبد $5000 في الوقت الهندسي.

فهم عملية الإصلاح على مستوى المكوّنات الاحترافية

هل من الممكن لفني الكهرباء في موقعك أن يقوم بلحام مكثف جديد على اللوحة؟ لماذا هناك حاجة إلى خدمة احترافية؟ الفرق هو إيجاد السبب الجذري الحقيقي وجذر المشكلة. في عملية الإصلاح الذاتي، تتم عملية التجديد الاحترافية في عيادة الإصلاح.

• التنظيف بالموجات فوق الصوتية

الملوثات المرئية على لوحات الدارات الكهربائية الصناعية، بالإضافة إلى غبار الكربون المحترق والمواد الكيميائية الموصلة. يمكن أن تؤدي البقايا الموصلة إلى حدوث ماس كهربائي في لوحة الدائرة الكهربائية. تقوم المتاجر المحترفة بغمر اللوحات في منظفات فوق صوتية باستخدام مذيبات آمنة للإلكترونيات.

1. تحليل التواقيع واختبار المكونات

من السهل تفويت الحروق، لذلك لا يقوم الفنيون بالتحليل البصري فقط. فهم يستخدمون أجهزة إعادة تحديد موضع تحليل التوقيع المنطقي لسبر الرقائق للاختبار السلبي. ويختبرون المكثفات لمعرفة المقاومة المتسلسلة المكافئة (ESR). قد يبدو المكثف مثاليًا ماديًا. نقوم بتصفية الجهد، ثم نحرقه.

• التنميط وإعادة صياغة BGA

تستخدم رقائق PLCs الحديثة رقائق مصفوفة الشبكة الكروية (BGA)، والتي تحتوي على مئات التلامسات على السطح السفلي. من المستحيل لحامها يدوياً. محطات إعادة العمل بالأشعة تحت الحمراء هي معدات احترافية، وهي عبارة عن أشرطة لتسوية المعالجات بدقة مجهرية ورفعها واستبدالها.

• الخطوة الحاسمة: اختبار الحمل

هذا هو المكان الذي تفشل فيه إصلاحات DIY. يمكن لمخرج PLC تشغيل مصباح LED على طاولة العمل بسهولة. ومع ذلك، عندما يتم استدعاؤه للتحكم في صمام ملف لولبي ثنائي الأمبير، قد يفشل بسبب هشاشة المحركات الداخلية. تستخدم الورش المحترفة ما يسمى بنوك التحميل الديناميكية. تُستخدم هذه لتشغيل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة PLC التي تم إصلاحها بحمل كهربائي مستدام كما قد يوجد في مصنع حقيقي، وأحيانًا لمدة 24 إلى 48 ساعة. تكتشف عملية الاحتراق هذه الأعطال أثناء وجود الوحدة في الورشة الاحترافية وليس بعد إعادتها إلى منشأة المستخدم.

معايير اختيار مزود موثوق به لإصلاح أجهزة التحكم المنطقية المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)

ليست كل خدمات إصلاح PLC متساوية. عائق الدخول منخفض، ولكن عائق التميز مرتفع. عند التدقيق في مزود خدمة الصيانة للتعامل مع أصول الأتمتة الهامة الخاصة بك، ابحث عن هذه المعايير الثلاثة غير القابلة للتفاوض:

1. هيكل الضمان: الضمان لمدة 12 شهرًا على الأقل هو الحد الأدنى المقبول للضمان. فالورشة التي تقدم ضمانًا لمدة 90 يومًا فقط لا تثق كثيرًا في صنعة عملها.
2. منصات الاختبار النشطة: اسألهم على وجه الخصوص: “هل لديكم رف ووحدة معالجة مركزية لاختبار الطراز الخاص بي بالضبط؟ هناك العديد من السماسرة الذين يدّعون أنهم ورشات تصليح، لكنهم في الحقيقة يستعينون بمصادر خارجية لكل الأعمال. لا يوجد حامل اختبار يعني عدم وجود معرفة.
3. القدرة على الاندفاع: يمكن أن تكون أيام الإجازات مكلفة. يجب أن يكون الشريك الجيد لشركتك قادرًا على توفير خيار ‘الاستعجال’ في غضون 24-48 ساعة لطلباتك العاجلة.

وبالنظر إلى هذه المعايير، يقدم الجدول التالي تحليلاً مقارناً سريعاً لهذه الشركات ذات السمعة الطيبة.

الأفكار النهائية حول زيادة وقت تشغيل المعدات الصناعية إلى أقصى حد ممكن

بغض النظر عن الضرر، ستكون هناك حاجة دائماً إلى إصلاحات. ولكن هذا هو نهج ‘الإسعاف’ بعد أن تكون قد انزلقت إلى الهاوية. في نهاية المطاف، يشير كل فشل في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إلى حقيقة مقلقة: تظل بيئة التحكم لديك غير مستقرة إلى حد كبير. يمكنك الاستمرار في إصلاح الأضرار الناجمة عن إصلاحات أخرى، أو يمكنك التخفيف من هذه الأعطال من خلال تقوية نظام الخزانة لديك لتحمل الضوضاء الكهربائية والحرارة والارتفاعات المفاجئة في الطاقة التي ستؤدي إلى طمس المكونات الهشة.

كشركة مصنعة تتمتع بخبرة 38 عامًا من الخبرة في الإنتاج، أصبحنا نقدر صعوبات العمل في بيئة المصنع. ولا يزال التزامنا بتوفير مكونات صناعية مستقرة ثابتاً. مع أكثر من 72,000 عميل في 100 دولة، لدينا ثروة من المعرفة من مختلف الصناعات لمساعدتنا في بناء فهم كامل للمصنع. إن مهندسينا الذين يتمتعون بخبرة تزيد عن 20 عامًا حريصون على مساعدتك في تحديد الحلول الأكثر دقة واحترافية لمشاكل الأتمتة لديك.

لا تنتظر الانهيار التالي. زوِّد أنظمتك بالطاقة النظيفة وعزل الإشارات التي تستحقها. استكشف كتالوج OMCHue اليوم للعثور على إمدادات الطاقة الصناعية والمرحلات ومكونات الحماية التي تحول النظام الهش إلى حصن حصين.