مدل‌های شکست در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی - یک سناریوی جامع
خودکارسازی صنعتی تمام سطوح تولید را به بخش‌های کارآمدتر و دقیق‌تر تبدیل کرده است. با این حال، خودکارسازی، با وجود مزایای خود، در برابر هر گونه خرابی مقاوم نیست. انواع متداول خرابی‌ها و علل اصلی آن‌ها را درک کنید تا زندگی را آسان‌تر کرده و ریسک را کاهش دهید.
مروری بر اتوماسیون صنعتی
سیستم‌های اتوماسیون صنعتی برای تسهیل فرآیندهای تولید، افزایش قابلیت اطمینان و اطمینان از عملیات دقیق طراحی شده‌اند. با این حال، پیچیدگی بالای آن‌ها و وابستگی به عوامل مختلف، آن‌ها را مستعد برخی از انواع خرابی‌ها می‌کند که تأثیر زیادی بر تولید دارند. دانستن مهم‌ترین انواع خرابی بسیار حیاتی است، زیرا اقدامات اساسی برای جلوگیری از چنین مواردی باید برای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم در نظر گرفته شود.
خطای انسانی: علت اصلی شکست‌های اتوماسیون
خطای انسانی همچنان در صدر فهرست علل اصلی شکست سیستم‌های اتوماسیون قرار دارد. تعدادی از مسئولیت‌های یک اپراتور شامل HMI- رابط انسان و ماشین، SCADA- کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها، و مدیریت عملکرد سیستم است؛ بنابراین، اپراتورها ممکن است در یک محیط پر استرس و فشار از طریق خستگی یا کمبود آموزش دچار خطا شوند. عوامل مشترک مؤثر شامل استرس ناشی از شیفت‌های طولانی، پرسنل با آموزش ضعیف یا کم که یک سیستم پیچیده را مدیریت می‌کنند، و HMI غیرکاربرپسند است که بسیار گیج‌کننده است.
- فقدان SOP
خطاهای برنامه‌نویسی: تهدیدی خاموش برای یکپارچگی سیستم
خطاهای برنامه‌نویسی می‌توانند تأثیرات گسترده‌ای بر روی سیستم‌های اتوماسیون داشته باشند. یک اشتباه در برنامه‌نویسی PLC، SCADA یا HMI ممکن است منجر به ناهماهنگی‌ها یا باگ‌هایی در عملیات شود که تا زمانی که سیستم را مختل نکنند، کشف نمی‌شوند. این موارد منجر به پردازش نادرست داده‌ها، منطق فرآیند معیوب یا حتی خاموش شدن سیستم می‌شود.
نمونه‌هایی از مسائل مربوط به برنامه‌نویسی شامل:
- تنظیم نادرست محدودیت‌های شمارنده که باعث یخ زدن شمارنده‌ها می‌شود
- برنامه‌ریزی ضعیف درازمدت که گسترش آینده سیستم از محدودیت‌های طراحی اولیه فراتر می‌رود
خرابی‌های سخت‌افزاری: آسیب‌پذیری فیزیکی
اجزای سخت‌افزاری مانند PLCها، HMIها و VFDها در عملکرد سیستم‌های اتوماسیون حیاتی هستند. با گذشت زمان، قرار گرفتن در معرض محیط‌های سخت، نوسانات برق و آسیب‌های فیزیکی می‌تواند منجر به خرابی سخت‌افزار شود. نگهداری مناسب و تأمین قطعات یدکی برای جلوگیری از زمان‌های طولانی خرابی سخت‌افزار ضروری است.
علل رایج خرابی سخت‌افزار شامل موارد زیر است:
- قرارگیری محیطی در معرض گرما، رطوبت یا گرد و غبار
- نوسانات برق یا اتصال کوتاه
- آسیب فیزیکی در حین حمل و نقل یا ناشی از ضربات خارجی
شکست‌های شبکه: ستون فقرات سیستم‌های اتوماسیون
بیشتر سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به یک زیرساخت شبکه قوی برای ارتباط بین دستگاه‌ها وابسته هستند. خرابی شبکه به دلیل اتصالات شکسته، کیفیت سیگنال ضعیف، یا حتی حملات سایبری منجر به از دست رفتن داده‌ها و اختلال در عملکرد سیستم می‌شود. امنیت ضعیف شبکه همچنین سیستم را در معرض خطر حملات سایبری قرار می‌دهد.
عوامل مؤثر در شکست شبکه شامل موارد زیر است:
- کاهش قدرت به روترها و سوئیچ‌های شبکه
- کابل‌های ارتباطی بی‌کیفیت یا قدیمی
- کمبود تدابیر امنیت سایبری
شکست ابزارهای میدانی: حسگرهای خط مقدم
ابزارهای میدانی شامل تمام شیرها، حسگرها و عملگرهایی هستند که نقش不可جایگزینی در جمع‌آوری داده‌ها و کنترل فرآیندها ایفا می‌کنند. عدم عملکرد صحیح آن‌ها به دلیل سایش و پارگی، عوامل محیطی یا کالیبراسیون نادرست منجر به خوانش‌های نادرست از خروجی می‌شود، در نتیجه باعث اختلال در سیستم و کیفیت پایین تولید می‌گردد.
برخی از علل رایج خرابی ابزارهای میدانی به شرح زیر است:
- سایش و پارگی در طول زمان
- خطاهای کالیبراسیون یا انحراف در دقت حسگر
- آسیب فیزیکی ناشی از عوامل خارجی
خرابی های پنل PLC: شکست مرکز کنترل
پنل PLC که شامل تمام اجزای الکتریکی و الکترونیکی است، در عملکرد سیستم مرکزی است. خرابی‌ها در پنل به دلیل ولتاژ نامناسب، نوسانات الکتریکی یا آسیب‌های فیزیکی می‌تواند عملکرد سیستم را به طور کامل متوقف کند و نیاز به خدمات تعمیر تخصصی داشته باشد. چنین خرابی‌هایی معمولاً منجر به توقف پرهزینه می‌شود.
علل رایج خرابی پنل PLC شامل:
- ولتاژ تأمین نامناسب
- نوسانات الکتریکی یا تداخل نویز
- قرارگیری در معرض محیطی یا آسیب فیزیکی
شکست‌های مبتنی بر سن: زوال خاموش سیستم
با پیر شدن سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، اجزای آن‌ها deteriorate و ممکن است خراب شوند. برنامه‌های نگهداری ضعیف و عدم دسترسی به قطعات یدکی برای اجزای قدیمی می‌تواند فرسودگی مرتبط با سن را تسریع کند. این نوع خرابی ممکن است در حال حاضر بحرانی نباشد اما اگر نادیده گرفته شود، می‌تواند منجر به خرابی‌های غیرمنتظره شود.
علل شایع شکست مبتنی بر سن شامل موارد زیر است:
- سایش مکانیکی بر روی قطعات متحرک
- تخریب قطعات الکترونیکی به دلیل سن
- عدم نگهداری پیشگیرانه
شکست‌های گرافیکی: پیامدها بر رابط کاربری و عملیات
اپراتورها به شدت به گرافیک و رابط‌های کاربری HMIs یا سیستم‌های SCADA وابسته هستند. یک نقص در این سیستم‌ها، مانند صفحه‌نمایش‌های لمسی غیرقابل پاسخ یا نمایشگرهای چشمک‌زن، می‌تواند به شدت توانایی اپراتور را برای کنترل یا نظارت بر سیستم مختل کند. این امر منجر به عملیات ناکارآمد و خطرات ایمنی می‌شود.
مسائل رایج مربوط به گرافیک عبارتند از:
- صفحه‌نمایش‌های لمسی غیرقابل‌پاسخ یا از دست دادن عملکرد لمسی
- نمایشگرهای چشمک زن یا معیوب
- نقص‌های نمایش که نقاط کنترل حیاتی را تحت تأثیر قرار می‌دهند
نتیجه‌گیری: رسیدگی به شکست‌ها در اتوماسیون صنعتی
در حالی که شکست‌ها در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی اجتناب‌ناپذیر هستند، درک علل آن‌ها و آمادگی برای آن‌ها می‌تواند تأثیر آن‌ها را به حداقل برساند. نگهداری منظم، آموزش کارکنان و به‌روزرسانی سیستم برای اطمینان از عملکرد روان و کارآمد سیستم اتوماسیون ضروری است.
