Режимы отказов в системах промышленной автоматизации – комплексный сценарий
Промышленная автоматизация преобразовала все уровни производства в более эффективные и точные сегменты. Однако автоматизация, несмотря на свои плюсы, не устойчива к сбоям. Понимание часто встречающихся типов и их основных причин поможет сделать жизнь более гладкой и снизить риски.
Обзор промышленной автоматизации
Промышленные автоматизированные системы предназначены для упрощения производственных процессов, повышения надежности и обеспечения точности операций. Тем не менее, их высокая сложность и зависимость от различных факторов делают их подверженными некоторым видам сбоев, которые оказывают значительное влияние на производство. Знание самых важных видов сбоев имеет решающее значение, так как необходимо учитывать основные меры по предотвращению таких случаев для обеспечения надежности системы.
Человеческая ошибка: основная причина сбоев автоматизации
Человеческая ошибка продолжает занимать первое место в списке основных причин сбоев систем автоматизации. В ряд обязанностей оператора входят HMI-человеко-машинный интерфейс, SCADA-диспетчерское управление и сбор данных, а также управление производительностью системы; следовательно, операторы могут допускать ошибки в условиях высокого стресса и давления из-за усталости или отсутствия подготовки. Распространенными факторами, способствующими этому, являются стресс из-за длительных смен, плохо или плохо обученный персонал, работающий со сложной системой, неудобный для пользователя HMI, что очень сбивает с толку.
- Отсутствие стандартных операционных процедур
Ошибки программирования: тихая угроза целостности системы
Ошибки программирования могут иметь далеко идущие последствия для систем автоматизации. Единственная ошибка в программировании ПЛК, SCADA или HMI может привести к несогласованности или ошибкам в операциях, которые не будут обнаружены до тех пор, пока они не нарушат работу системы. Это приводит к неправильной обработке данных, сбоям в логике процесса или даже к завершению работы системы.
Примеры проблем, связанных с программированием, включают:
- Неправильно установлены пределы счетчиков, из-за чего счетчики зависают.
- Плохое долгосрочное планирование, когда будущее расширение системы превышает первоначальные проектные пределы.
Аппаратные сбои: физическая уязвимость
Аппаратные компоненты, такие как ПЛК, HMI и VFD, жизненно важны для функционирования систем автоматизации. Со временем воздействие суровых условий окружающей среды, скачки напряжения и физические повреждения могут привести к отказу оборудования. Правильное техническое обслуживание и наличие запасных частей необходимы для предотвращения длительных простоев в случае выхода из строя оборудования.
К частым причинам аппаратных сбоев относятся:
- Воздействие окружающей среды: тепла, влаги или пыли
- Скачки напряжения или короткие замыкания
- Физические повреждения при обращении или от внешних воздействий
Сетевые сбои: основа систем автоматизации
Большинство систем промышленной автоматизации зависит от надежной сетевой инфраструктуры для связи между устройствами. Сбой сети из-за разрывов соединений, плохого качества сигнала или даже кибератак приводит к потерям данных и нарушению работы системы. Плохая безопасность сети также ставит систему под угрозу кибератак.
К факторам, способствующим отказу сети, относятся:
- Потеря мощности на маршрутизаторах и сетевых коммутаторах
- Плохое качество или старые кабели связи.
- Отсутствие мер кибербезопасности
Отказы полевых приборов: передовые датчики
К полевым приборам относятся все клапаны, датчики и приводы, которые играют незаменимую роль в сборе данных и управлении процессами. Их неспособность работать должным образом из-за износа, факторов окружающей среды или неправильной калибровки приводит к неправильным показаниям выходного сигнала и, следовательно, к неисправности системы и низкому качеству продукции.
Некоторые распространенные причины отказов полевых приборов следующие:
- Износ с течением времени
- Ошибки калибровки или дрейф точности датчика.
- Физические повреждения от внешних факторов
Отказы панели ПЛК: поломка центра управления
Панель ПЛК, на которой размещены все электрические и электронные компоненты, играет центральную роль в работе системы. Неисправности панели из-за неправильного напряжения, скачков напряжения или физического повреждения могут привести к полной остановке работы системы, что потребует специализированных ремонтных услуг. Такие сбои часто приводят к дорогостоящим простоям.
К частым причинам неисправностей панели ПЛК относятся:
- Неправильное напряжение питания
- Электрические скачки или шумовые помехи
- Воздействие окружающей среды или физический ущерб
Возрастные сбои: незаметное ухудшение системы
По мере старения систем промышленной автоматизации их компоненты deteriorate и могут выйти из строя. Плохие графики обслуживания и недоступность запасных частей для старых компонентов могут дополнительно ускорить износ, связанный с возрастом. Этот вид отказа может не быть критичным в данный момент, но может привести к неожиданным поломкам, если его игнорировать.
К частым причинам возрастной неудачи относятся:
- Механический износ движущихся частей.
- Износ электронных компонентов из-за возраста
- Отсутствие проактивного обслуживания
Сбои графики: последствия для пользовательского интерфейса и операций
Операторы во многом полагаются на графику и пользовательские интерфейсы HMI или систем SCADA. Сбой в этих системах, например, не отвечающий на запросы сенсорный экран или мерцающий дисплей, может серьезно ограничить возможности оператора по управлению или мониторингу системы. Это приводит к неэффективной работе и рискам безопасности.
Общие проблемы, связанные с графикой:
- Не реагируют сенсорные экраны или потеря сенсорной функциональности
- Мерцающий или искаженный дисплей
- Неисправности дисплея, влияющие на критические контрольные точки
Заключение: устранение сбоев в промышленной автоматизации
Хотя сбои в системах промышленной автоматизации неизбежны, понимание их причин и подготовка к ним могут минимизировать их влияние. Регулярное обслуживание, обучение сотрудников и обновление систем необходимы для обеспечения бесперебойной и эффективной работы автоматизированной системы.
