"Các Chế Độ Thất Bại Trong Hệ Thống Tự Động Hóa Công Nghiệp - Một Kịch Bản Toàn Diện"
Tự động hóa công nghiệp đã biến đổi tất cả các cấp độ sản xuất thành những phân khúc hiệu quả và chính xác hơn. Tuy nhiên, tự động hóa, mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng không miễn nhiễm với bất kỳ sự cố nào. Hiểu các loại sự cố thường xảy ra và nguyên nhân chính của chúng để làm cho cuộc sống trở nên suôn sẻ và giảm thiểu rủi ro.
Tổng quan về Tự động hóa Công nghiệp
Hệ thống tự động hóa công nghiệp được thiết kế để làm mượt các quy trình sản xuất, tăng cường độ tin cậy và đảm bảo các hoạt động chính xác. Tuy nhiên, độ phức tạp cao và sự phụ thuộc vào nhiều yếu tố khiến chúng dễ gặp phải một số loại lỗi có ảnh hưởng lớn đến sản xuất. Biết được những loại lỗi quan trọng nhất là rất cần thiết, vì các biện pháp cơ bản để ngăn ngừa những trường hợp như vậy phải được xem xét để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống.
Lỗi Con Người: Nguyên Nhân Gốc Rễ Của Các Sự Cố Tự Động Hóa
Lỗi con người tiếp tục đứng đầu danh sách các nguyên nhân chính gây ra sự cố hệ thống tự động hóa. Một số trách nhiệm của người vận hành bao gồm HMI - Giao diện Người-Máy, SCADA - Kiểm soát Giám sát và Thu thập Dữ liệu, và quản lý hiệu suất hệ thống; do đó, người vận hành có thể mắc lỗi trong môi trường căng thẳng và áp lực cao do mệt mỏi hoặc thiếu đào tạo. Các yếu tố góp phần phổ biến là căng thẳng do ca làm việc kéo dài, nhân viên được đào tạo kém hoặc không đủ năng lực xử lý một hệ thống phức tạp, HMI không thân thiện với người dùng, do đó rất khó hiểu.
- Thiếu SOP
Lỗi Lập Trình: Một Mối Đe Dọa Im Lặng Đối Với Tính Toàn Vẹn Của Hệ Thống
Lỗi lập trình có thể có tác động sâu rộng đến các hệ thống tự động hóa. Một sai sót duy nhất trong lập trình PLC, SCADA hoặc HMI có thể dẫn đến sự không nhất quán hoặc lỗi trong các hoạt động mà không được phát hiện cho đến khi chúng làm gián đoạn hệ thống. Những điều này dẫn đến việc xử lý dữ liệu không chính xác, logic quy trình hoạt động không đúng hoặc thậm chí là tắt hệ thống.
Các ví dụ về các vấn đề liên quan đến lập trình bao gồm:
- Giới hạn bộ đếm được thiết lập không chính xác khiến các bộ đếm bị đông lại.
- Kế hoạch dài hạn kém, nơi sự mở rộng hệ thống trong tương lai vượt quá giới hạn thiết kế ban đầu.
Lỗi phần cứng: Sự dễ bị tổn thương về vật lý
Các thành phần phần cứng như PLC, HMI và VFD là rất quan trọng trong việc vận hành các hệ thống tự động hóa. Theo thời gian, việc tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt, sự gia tăng điện áp và hư hỏng vật lý có thể gây ra sự cố phần cứng. Bảo trì đúng cách và dự trữ các linh kiện thay thế là rất cần thiết để tránh thời gian ngừng hoạt động kéo dài khi phần cứng gặp sự cố.
Các nguyên nhân phổ biến của sự cố phần cứng bao gồm:
- Sự tiếp xúc với môi trường như nhiệt, độ ẩm hoặc bụi
- Sự gia tăng điện áp hoặc chập mạch
- Hư hại vật lý trong quá trình xử lý hoặc do tác động bên ngoài
"Các sự cố mạng: Xương sống của hệ thống tự động hóa"
Hầu hết các hệ thống tự động hóa công nghiệp phụ thuộc vào một hạ tầng mạng mạnh mẽ để giao tiếp giữa các thiết bị. Sự cố mạng do kết nối bị đứt, chất lượng tín hiệu kém, hoặc thậm chí là các cuộc tấn công mạng dẫn đến mất dữ liệu và làm gián đoạn hiệu suất của hệ thống. An ninh mạng kém cũng đặt hệ thống vào nguy cơ bị tấn công mạng.
Các yếu tố góp phần vào sự cố mạng bao gồm:
- Mất điện đến bộ định tuyến và công tắc mạng
- Cáp truyền thông kém chất lượng hoặc cũ
- Thiếu các biện pháp an ninh mạng
Các sự cố thiết bị đo lường: Các cảm biến tuyến đầu
Các thiết bị hiện trường bao gồm tất cả các van, cảm biến và bộ điều khiển đóng vai trò thiết yếu trong việc thu thập dữ liệu và kiểm soát các quy trình. Việc chúng không hoạt động đúng cách do hao mòn, các yếu tố môi trường hoặc hiệu chuẩn sai dẫn đến việc đọc sai kết quả, do đó gây ra sự cố hệ thống và chất lượng sản phẩm kém.
Một số nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố thiết bị đo trường như sau:
- Mòn và hỏng theo thời gian
- Lỗi hiệu chuẩn hoặc độ trôi trong độ chính xác của cảm biến
- Thiệt hại vật lý do các yếu tố bên ngoài
"Sự cố Bảng PLC: Sự cố Trung tâm Điều khiển"
Bảng PLC, nơi chứa tất cả các thành phần điện và điện tử, là trung tâm của hoạt động hệ thống. Các sự cố trong bảng do điện áp không đúng, các đợt điện tăng, hoặc hư hỏng vật lý có thể làm ngừng trệ hoạt động của hệ thống, cần đến dịch vụ sửa chữa chuyên biệt. Những sự cố như vậy thường dẫn đến thời gian ngừng hoạt động tốn kém.
Các nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố bảng điều khiển PLC bao gồm:
- Điện áp cung cấp không đúng
- Sự tăng đột biến điện hoặc nhiễu tín hiệu
- Sự tiếp xúc với môi trường hoặc tổn thương vật lý
"Sự Cố Dựa Trên Tuổi: Sự Suy Giảm Hệ Thống Im Lặng"
Khi các hệ thống tự động hóa công nghiệp trở nên cũ kỹ, các thành phần của chúng sẽ bị xuống cấp và có thể hỏng hóc. Lịch bảo trì kém và sự không có sẵn của các linh kiện thay thế cho các thành phần cũ có thể làm tăng tốc độ hao mòn liên quan đến tuổi tác. Loại hỏng hóc này có thể không nghiêm trọng ngay lúc này nhưng có thể dẫn đến sự cố bất ngờ nếu bị bỏ qua.
Các nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố dựa trên độ tuổi bao gồm:
- Mòn cơ học trên các bộ phận chuyển động
- Sự suy giảm của các linh kiện điện tử do tuổi tác
- Thiếu bảo trì chủ động
Lỗi Đồ Họa: Hệ Quả Đối Với Giao Diện Người Dùng Và Hoạt Động
Các nhà điều hành rất phụ thuộc vào đồ họa và giao diện người dùng của các hệ thống HMI hoặc SCADA. Một sự cố trong các hệ thống này, chẳng hạn như màn hình cảm ứng không phản hồi hoặc màn hình nhấp nháy, có thể nghiêm trọng cản trở khả năng kiểm soát hoặc giám sát của một nhà điều hành đối với hệ thống. Điều này dẫn đến hoạt động không hiệu quả và rủi ro về an toàn.
Các vấn đề phổ biến liên quan đến đồ họa là:
- Màn hình cảm ứng không phản hồi hoặc mất chức năng cảm ứng
- Màn hình nhấp nháy hoặc bị biến dạng
- Sự cố hiển thị ảnh hưởng đến các điểm kiểm soát quan trọng
Kết luận: Giải quyết các thất bại trong tự động hóa công nghiệp
Mặc dù các sự cố trong hệ thống tự động hóa công nghiệp là điều không thể tránh khỏi, nhưng việc hiểu rõ nguyên nhân và chuẩn bị cho chúng có thể giảm thiểu tác động của chúng. Bảo trì định kỳ, đào tạo nhân viên và nâng cấp hệ thống là rất cần thiết để đảm bảo rằng hệ thống tự động hóa hoạt động trơn tru và hiệu quả.
