کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) زیمنس، به ویژه سری های PLC S7-1200 زیمنس و PLC S7-1500 زیمنس، به دلیل قابلیت اطمینان بالا، انعطاف پذیری و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی پیشرفته مانند PROFINET و Modbus، از پرکاربردترین تجهیزات در اتوماسیون صنعتی هستند. با این حال، این سیستم ها در معرض خرابی های سخت افزاری و نرم افزاری ناشی از شرایط محیطی، خطاهای برنامه نویسی یا نقص قطعات قرار دارند.
خرابی PLC زیمنس
خرابی PLC می تواند باعث توقف در خط تولید، کاهش کیفیت محصول و خسارات مالی شود. عیب یابی و تعمیر تخصصی PLC زیمنس به دانش عمیق در مورد معماری سیستم، ابزارهای تشخیصی و روش های استاندارد نیازمند است. در این مقاله به بررسی جامع روش های عیب یابی و تعمیر PLC زیمنس با تمرکز بر فرآیندهای تخصصی، ابزارهای نرم افزاری و سخت افزاری و تکنیک های پیشگیری از خرابی می پردازیم.
اجزای اصلی PLC زیمنس و نقش آن ها
یک سیستم PLC زیمنس از اجزای زیرمجموعه ای تشکیل شده است که هر کدام از آنها نقش خاصی را در عملکرد سیستم بر عهده دارند. شناخت دقیق این اجزا برای عیب یابی و تعمیر PLC زیمنس ضروری است. در ادامه این اجزا را معرفی می کنیم:
واحد پردازش مرکزی (CPU)
این واحد مغز سیستم است و وظیفه اجرای برنامه های منطقی، پردازش داده ها و مدیریت ارتباطات را بر عهده دارد. خرابی CPU می تواند به توقف کامل سیستم منجر شود.
ماژول های ورودی (Input Modules)
سیگنال های دیجیتال یا آنالوگ از سنسورها و سوئیچ ها را دریافت و به فرمت قابل فهم برای CPU تبدیل می‌کنند. نقص در این ماژول ها باعث دریافت اطلاعات نادرست می شود.
ماژول های خروجی (Output Modules)
ماژول های خروجی نیز دستورات CPU را به سیگنال هایی برای فعال سازی عملگرهایی مانند موتورها تبدیل می کنند. مشکل و نقص در این بخش می تواند اجرای دستورات را مختل کند.
منبع تغذیه (Power Supply)
منبع تغذیه، ولتاژ و جریان پایدار را تأمین می کند. هرگونه نوسان یا خرابی در منبع تغذیه می تواند عملکرد کل سیستم را مختل کند.
ماژول های ارتباطی
این ماژول های زیمنس امکان اتصال به شبکه های صنعتی مختلفی مانند PROFINET را فراهم می‌کنند. خرابی این ماژول ها باعث قطع ارتباط با سیستم های دیگر می شود.
رابط کاربری (HMI)
در PLC زیمنس از رابط های کاربری برای نمایش وضعیت سیستم و تعامل با اپراتور استفاده می شود. شناخت دقیق این اجزا و تعاملات آن ها به تکنسین ها کمک می کند تا بتوانند منشأ خطا را سریع تر شناسایی کنند.
علل رایج خرابی PLC زیمنس
خرابی های PLC زیمنس به طور کلی به دو دسته اصلی مشکلات سخت افزاری و مشکلات نرم افزاری تقسیم می‌شوند. یکی از شایع ترین علل خرابی سخت افزاری PLC زیمنس، نوسانات برق است. نوسان برق می تواند باعث آسیب به قطعات حساس PLC مانند CPU یا منبع تغذیه شود. نویزهای الکترومغناطیسی (EMI) ناشی از دیگر تجهیزات صنعتی نیز می توانند باعث ایجاد اختلال در سیگنال های ورودی/خروجی را مختل کنند. شرایط محیطی نامناسب مانند دمای بالا، رطوبت یا گرد و غبار نیز می توانند باعث ایجاد اتصال کوتاه یا فرسودگی قطعات می شوند.
خطاهای برنامه نویسی مانند آدرس دهی نادرست یا باگ های منطقی نیز می توانند عملکرد سیستم را مختل کنند. یکی دیگر از دلایل رایج خرابی های PLC زیمنس، اتصالات نادرست یا فرسوده در ماژول های ورودی/خروجی یا کابل‌های ارتباطی است. خرابی حافظه نیز می تواند باعث از دست رفتن برنامه یا تنظیمات شود. پیکربندی نادرست پروتکل های ارتباطی مانند PROFINET یا PROFIBUS نیز می تواند منجر به خطاهای ارتباطی شود.
شناسایی دقیق این علل نیازمند بررسی سیستماتیک با استفاده از ابزارهای تشخیصی مانند مولتی متر، اسیلوسکوپ و نرم افزارهای تخصصی زیمنس است.
روش های عیب یابی سخت افزاری PLC زیمنس
عیب یابی سخت افزاری PLC زیمنس باید مرحله به مرحله انجام شود. در اولین قدم باید منبع تغذیه را بررسی کرد. ولتاژ ورودی و خروجی باید با استاندارد (معمولا 24 ولت DC) مطابقت داشته باشد. با استفاده از مولتی متر، می توان نوسانات یا قطعی را شناسایی کرد.
بررسی وضعیت LEDهای روی CPU و ماژول ها اطلاعات اولیه ای درباره خطاها به ما می دهند. به طور مثال LED قرمز ثابت علامت خطای جدی و حالت چشمک زن نشان دهنده خطای موقت است. تست ماژول‌های ورودی/خروجی PLC نیز با استفاده از شبیه سازی سیگنال های ورودی و پایش خروجی ها انجام می گیرد. اگر ماژول ورودی در دریافت سیگنال دچار مشکل نشود، ممکن است مشکل از سنسور، سیم کشی یا خود ماژول باشد.
برای جلوگیری از نویز الکتریکی باید اتصالات زمین را بررسی نمایید. مقاومت زمین را باید با ابزار اهم متر اندازه‌گیری کنید تا از پیوستگی مدار اطمینان حاصل شود. برای شناسایی آسیب های فیزیکی مانند سوختگی یا خوردگی نیز باید سیستم را به صورت چشمی بررسی کنید. در صورت مشکوک بودن به خرابی ماژول، تعویض با ماژول سالم برای تست توصیه می شود. برای بررسی سیگنال ها در موارد پیچیده باید از ابزارهای تشخیصی پیشرفته مانند آنالایزر منطقی پیشنهاد می گردد.
روش های عیب یابی نرم افزاری PLC زیمنس
برای عیب یابی نرم افزاری PLC زیمنس به طور معمول از ابزارهایی مانند TIA Portal یا Simatic Manager استفاده می شود. ابزار Cross Reference امکان شناسایی ورودی ها و خروجی های استفاده شده و تعداد دفعات استفاده آن ها را فراهم می کند. ابزار Call Structure ساختار بلوک های برنامه را نمایش می دهد و به شناسایی وابستگی بین اجزا کمک می کند.
ابزارAssignment List نیز تعداد ورودی ها، خروجی ها، تایمرها و شمارنده های استفاده شده را نشان می دهد و برای تشخیص همپوشانی آدرس‌ها مفید است. بخش Dependency Structure در TIA Portal مکان دقیق بلوک های برنامه را مشخص می کند. برای شناسایی باگ های منطقی، آدرس دهی نادرست یا پیکربندی اشتباه پروتکل های ارتباطی باید کدها را به صورت دقیق بررسی کنید.
نرم افزار TIA Portal امکان پایش سیگنال ها و متغیرها به صورت آنلاین را فراهم می کند. در صورت بروز خطای SF (System Fault)، بررسی بافر تشخیصی (Diagnostic Buffer) در Simatic Manager اطلاعات دقیقی درباره نوع خطا ارائه می دهد. به روزرسانی فریم ور و اطمینان از سازگاری نرم افزار با سخت افزار نیز می تواند خطاهای نرم افزاری را برطرف کند.
تکنیک های تعمیر PLC زیمنس
پس از این که منشا خطا را تشخیص دادید، برای تعمیر PLC زیمنس باید از قطعات اورجینال استفاده کنید. تعویض ماژول های معیوب مانند ماژول های ورودی/خروجی یا CPU باید قطعات اصلی زیمنس انجام می شود. اگر بردهای الکترونیکی دچار مشکل باشد، تعمیر آن ها شامل لحیم کاری دقیق یا تعویض آی سی های معیوب است که باید توسط تکنسین های باتجربه و با دقت کامل انجام شود.
در صورتی که حافظه دستگاه دچار مشکل شده باشد، باید برنامه را از طریق نسخه پشتیبان بازگردانی کنید. برای اطمینان حاصل کردن از عملکرد صحیح PLC باید ماژول ها را مجددا کالیبره کنید. در نهایت نیز باید تست نهایی را انجام دهید. این تست شامل شبیه سازی عمکرد سیستم توسط نرم افزار است. در زمان تعمیرات PLCهای زیمنس باید استانداردهای صنعتی را رعایت کنید و از تجهیزات پیشرفته مانند دستگاه های تست تخصصی زیمنس استفاده کنید. بهتر است فرآیند تعمیرات را مستندسازی کنید تا برای تعمیر در مراحل بعدی مناسب باشد. در مواردی که تعمیر در محل امکان پذیر نیست، ارسال PLC به مراکز تخصصی مانند نمایندگی های مجاز زیمنس پیشنهاد می شود.
پیشگیری از خرابی های PLC زیمنس
پیشگیری از خرابی های PLC زیمنس باعث کاهش زمان توقف و هزینه های تعمیر و نگهداری می شود. برای این موضوع باید نگهداری دوره ای را در اولویت کاری خود قرار دهید. نگهداری دوره ای شامل تمیز کردن فیلترها، بررسی دما و رطوبت محیط و بازرسی اتصالات است. برای جلوگیری از آسیب های ناشی از نوسانات باید از منبع تغذیه پایدار با محافظ های ولتاژ استفاده نمایید. برای کاهش نویز الکتریکی نیز استفاده از کابل های شیلددار و سیم کشی استاندارد ضروری می باشد.
به منظور جلوگیری از بروز خطاهای نرم افزاری نیز باید نرم افزار و فریم ور را به صورت منظم به روزرسانی نمایید. تهیه نسخه پشتیبان از برنامه ها و تنظیمات PLC برای بازیابی سریع در صورت خرابی حافظه امری ضروری می باشد. برای شناسایی زودهنگام خرابی ها توصیه می شود که آموزش پرسنل را در برنامه کاری خود قرار دهید.
جمع بندی
عیب یابی و تعمیر PLC زیمنس فرآیندی پیچیده و تخصصی است که به دانش عمیق، ابزارهای پیشرفته و رعایت استانداردهای صنعتی نیاز دارد. با شناخت دقیق اجزای PLC، علل خرابی و روش های عیب یابی سخت افزاری و نرم افزاری، می توان زمان توقف تولید را به حداقل رساند. استفاده از ابزارهایی مانند نرم افزار TIA Portal، بازرسی بصری، تست ماژول ها و تعمیرات دقیق با قطعات اورجینال نیز از مراحل کلیدی PLC زیمنس هستند. همچنین، پیشگیری از طریق نگهداری دوره ای و آموزش پرسنل نقش مهمی در افزایش طول عمر سیستم دارد.