Modalità di guasto nei sistemi di automazione industriale: uno scenario onnicomprensivo
L'automazione industriale ha trasformato tutti i livelli di produzione in segmenti più efficienti e precisi. Tuttavia, l'automazione, nonostante i suoi vantaggi, non è resistente a guasti. Comprendere i tipi di guasti che si verificano frequentemente e le loro principali cause per rendere la vita più semplice e ridurre il rischio.
Panoramica sull'automazione industriale
I sistemi di automazione industriale sono progettati per semplificare i processi produttivi, aumentare l'affidabilità e garantire operazioni precise. Tuttavia, la loro alta complessità e la dipendenza da vari fattori li rendono soggetti a alcuni tipi di guasti che hanno un grande impatto sulla produzione. Conoscere i tipi di guasto più importanti è cruciale, poiché devono essere considerate misure di base per prevenire tali casi al fine di garantire l'affidabilità del sistema.
Errore umano: la causa principale dei fallimenti dell'automazione
L’errore umano continua a essere in cima alla lista delle principali cause di guasto dei sistemi di automazione. Una serie di responsabilità di un operatore includono HMI-interfaccia uomo-macchina, controllo di supervisione SCADA e acquisizione dati e gestione delle prestazioni del sistema; pertanto, gli operatori potrebbero commettere errori in un ambiente ad alto stress e pressurizzante a causa della fatica o della mancanza di formazione. I fattori che contribuiscono comunemente sono lo stress dovuto a turni prolungati, personale scarsamente o poco addestrato che gestisce un sistema sofisticato, HMI non di facile utilizzo, quindi molto confuso.
- Mancanza di procedure operative standard
Errori di programmazione: una minaccia silenziosa all’integrità del sistema
Gli errori di programmazione possono avere conseguenze di vasta portata sui sistemi di automazione. Un singolo errore nella programmazione di PLC, SCADA o HMI può portare a incoerenze o bug nelle operazioni che non vengono scoperti finché non interrompono il sistema. Ciò si traduce in una gestione errata dei dati, in un malfunzionamento della logica del processo o persino nell'arresto del sistema.
Esempi di problemi relativi alla programmazione includono:
- Limiti dei contatori impostati in modo errato che causano il blocco dei contatori
- Scarsa pianificazione a lungo termine in cui l'espansione futura del sistema supera i limiti di progettazione iniziali
Guasti hardware: la vulnerabilità fisica
I componenti hardware come PLC, HMI e VFD sono vitali per il funzionamento dei sistemi di automazione. Nel corso del tempo, l'esposizione ad ambienti difficili, sbalzi di tensione e danni fisici possono causare guasti all'hardware. Una corretta manutenzione e lo stoccaggio dei pezzi di ricambio sono essenziali per evitare tempi di inattività prolungati in caso di guasto dell'hardware.
Le cause comuni di guasti hardware includono:
- Esposizione ambientale a calore, umidità o polvere
- Sbalzi di tensione o cortocircuiti
- Danni fisici durante la movimentazione o da impatti esterni
Guasti di rete: la spina dorsale dei sistemi di automazione
La maggior parte dei sistemi di automazione industriale dipende da una solida infrastruttura di rete per la comunicazione tra dispositivi. Il fallimento della rete a causa di connessioni interrotte, scarsa qualità del segnale o addirittura attacchi informatici comporta perdite di dati e disturbi nelle prestazioni del sistema. Una scarsa sicurezza della rete mette anche il sistema a rischio di attacchi informatici.
I fattori che contribuiscono al guasto della rete includono:
- Perdita di potenza su router e switch di rete
- Cavi di comunicazione di scarsa qualità o vecchi
- Mancanza di misure di sicurezza informatica
Guasti degli strumenti da campo: i sensori in prima linea
Gli strumenti da campo comprendono tutte le valvole, i sensori e gli attuatori che svolgono un ruolo indispensabile nella raccolta dei dati e nel controllo dei processi. Il loro mancato funzionamento a causa di usura, fattori ambientali o calibrazione errata porta a letture errate dell'output, quindi a un malfunzionamento del sistema e a una scarsa qualità della produzione.
Alcune cause comuni di guasti agli strumenti da campo sono le seguenti:
- Usura nel tempo
- Errori di calibrazione o deriva nella precisione del sensore
- Danni fisici da fattori esterni
Guasti del pannello PLC: il guasto del Control Center
Il pannello PLC, che ospita tutti i componenti elettrici ed elettronici, è fondamentale per il funzionamento del sistema. Guasti nel pannello dovuti a tensione inadeguata, picchi elettrici o danni fisici possono arrestare il funzionamento del sistema, rendendo necessari servizi di riparazione specializzati. Tali guasti spesso portano a costosi tempi di inattività.
Le cause comuni di guasti al pannello PLC includono:
- Tensione di alimentazione non corretta
- Picchi elettrici o interferenze sonore
- Esposizione ambientale o danno fisico
Fallimenti basati sull'età: il deterioramento del sistema silenzioso
Con l'invecchiamento dei sistemi di automazione industriale, i loro componenti si deteriorano e possono guastarsi. Programmi di manutenzione inadeguati e la mancanza di pezzi di ricambio per componenti più vecchi possono ulteriormente accelerare l'usura legata all'età. Questo tipo di guasto potrebbe non essere critico al momento, ma potrebbe portare a rotture inaspettate se trascurato.
Le cause comuni di fallimento basato sull’età includono:
- Usura meccanica sulle parti in movimento
- Deterioramento dei componenti elettronici dovuto all'età
- Mancanza di manutenzione proattiva
Errori grafici: conseguenze sull'interfaccia utente e sulle operazioni
Gli operatori fanno molto affidamento sulla grafica e sulle interfacce utente dei sistemi HMI o SCADA. Un guasto in questi sistemi, come la mancata risposta dei touchscreen o lo sfarfallio dei display, può ostacolare seriamente la capacità dell'operatore di controllare o monitorare il sistema. Ciò si traduce in operazioni inefficienti e rischi per la sicurezza.
I problemi comuni relativi alla grafica sono:
- Touchscreen che non rispondono o perdita della funzionalità touch
- Display tremolanti o distorti
- Visualizza i malfunzionamenti che interessano i punti di controllo critici
Conclusione: affrontare i guasti nell'automazione industriale
Sebbene i guasti nei sistemi di automazione industriale siano inevitabili, comprendere le loro cause e prepararsi ad essi può ridurre al minimo il loro impatto. La manutenzione regolare, la formazione dei dipendenti e gli aggiornamenti del sistema sono essenziali per garantire che il sistema di automazione funzioni in modo fluido ed efficiente.
