PLC Sistem Arıza Analizi
PLC, temel olarak merkezi işlem birimi (CPU), giriş arayüzü, çıkış arayüzü, iletişim arayüzü ve diğer parçalardan oluşur; burada CPU, PLC’nin çekirdeğidir, giriş/çıkış bileşeni saha ekipmanı ile CPU arasındaki arayüz devresine bağlanır, iletişim arayüzü ise programlayıcı ve üst bilgisayar ile bağlantı kurmak için kullanılır. Entegre PLC’lerde tüm bileşenler aynı gövdeye monte edilir; modüler PLC’lerde ise her fonksiyonel parça bağımsız olarak paketlenir, modül veya şablon olarak adlandırılır, her modül veri yolu aracılığıyla bağlanır ve raf veya ray üzerine monte edilir.
PLC kontrol sistemi arızaları yazılım arızası ve donanım arızası olmak üzere ikiye ayrılır. PLC sistemi; merkezi işlemci, ana kutu, genişletme kutusu, giriş/çıkış modülü ve ilgili ağ ve harici ekipmanları içerir. Saha üretim kontrol ekipmanları ise giriş/çıkış portları ve röleler, kontaktörler, vanalar, motorlar vb. gibi saha kontrol test ekipmanlarını kapsar.
1. PLC yazılım hatası
PLC’nin kendi kendine teşhis yeteneği vardır; modül fonksiyon hatası oluştuğunda, genellikle önceden belirlenmiş prosedüre göre alarm verir ve yanıt verir; bu durum arıza gösterge ışığıyla değerlendirilebilir. Güç kaynağı normal olduğunda, göstergeler de normaldir, özellikle giriş sinyali normaldir, ancak sistem fonksiyonu normal değilse (çıktı yok veya düzensizlik), önce kolaydan sonra zora, önce yumuşaktan sonra serte bakım prensibine uygun olarak önce kullanıcı programında bir sorun olup olmadığını kontrol edin.
Kullanıcı programı PLC’nin RAM’inde saklanır ve geçicidir. Yedek pil arızalandığında, sistem güç kaynağı kesildiğinde, program kaybı veya bozulması olasılığı çok yüksektir ve güçlü elektromanyetik girişim de program hatalarına neden olur.
2. PLC donanım arızası
① PLC’nin giriş/çıkış portu arızalı.
Giriş/çıkış modülünün arızalanmasının başlıca nedeni çeşitli dış müdahalelerdir; öncelikle kullanım gerekliliklerine uygun olarak kullanılmalı ve keyfi olarak azaltılmamalıdır. Daha sonra ana müdahale faktörleri analiz edilmeli ve ana müdahale kaynakları izole edilmeli veya giderilmelidir.
② PLC ana sistem arızası
A. Güç kaynağı sistemi arızalıdır. Sürekli çalışma durumunda güç kaynağının ısı dağılımı, voltaj ve akım dalgalanmalarından etkilenmesi kaçınılmazdır.
B. İletişim ağı sistemi arızası. İletişim ve ağ, dış müdahalelerden etkilenebilir ve dış ortam, iletişim dış ekipmanının arızalanmasına neden olan en büyük faktörlerden biridir. Sistem veri yolunun hasarı esas olarak PLC tak-çıkar yapısından kaynaklanır; tak-çıkar modülünün uzun süreli kullanımı, yerel baskı kartı veya alt plaka, tak-çıkar arayüzü ve diğer veri yolu hasarına neden olur; ayrıca hava sıcaklığı değişiklikleri, nem değişiklikleri, veri yolu plastiğinin eskimesi, baskı hattının eskimesi, temas noktasının oksidasyonu vb. etkiler sistem veri yolu kaybına neden olur.
③ Saha kontrol ekipmanı arızası
A, röle, kontaktör. Bu tür arızaları azaltmak için yüksek performanslı röleler kullanmaya, bileşenlerin kullanım ortamını iyileştirmeye ve değiştirme sıklığını azaltmaya çalışmalıyız. Eğer çalışma ortamı zorluysa, kontaktör kontağı kolayca tutuşabilir veya oksitlenebilir ve ardından ısı deformasyonu sonucu kullanılamaz hale gelebilir.
B, vanalar veya pistonlar ve diğer ekipmanlar. Uzun süreli kullanımda bakım eksikliği, mekanik ve elektriksel arızalar, arızaların ana nedenidir; çünkü bu tür ekipmanların kilit parçalarının göreceli yer değiştirmesi genellikle büyüktür veya vana veya piston pozisyonunun değiştirilmesi için elektriksel dönüştürme gibi birkaç aşamadan geçilir veya vana veya piston pozisyonunun değiştirilmesi için elektrikli aktüatör kullanılır. Mekanik, elektriksel, hidrolik ve diğer bağlantıların hafifçe yerinden oynaması hatalara veya arızalara yol açar.
C tipi anahtarlar, limit konumları, emniyet koruması ve bazı bileşenlerin veya ekipmanların yerinde çalıştırılmasında meydana gelen arızaların nedeni uzun süreli aşınma veya uzun süreli kullanım ve paslanma olabilir. Bu tür ekipman arızalarının giderilmesi, ekipmanı her zaman iyi durumda tutmak için düzenli bakım yapılmasıyla sağlanır. Özellikle ağır ekipmanlardaki limit anahtarları için, düzenli bakıma ek olarak, tasarım sürecinde birden fazla koruyucu önlem eklenmelidir.
D. PLC sistemindeki bağlantı kutuları, kablo terminalleri, cıvata ve somunlar gibi alt cihazlar arızalıdır. Bu tür arızaların başlıca nedeni, ekipmanın üretim süreci, montaj süreci ve uzun süreli yanma ve paslanmadır. Mühendislik deneyimine göre, bu tür arızaların tespiti ve onarımı genellikle zordur. Bu nedenle, ekipmanın montajı ve bakımı, montaj sürecinin gerekliliklerine uygun olarak yapılmalı ve ekipmanda gizli tehlikeler bırakılmamalıdır.
E. Sensör ve sayaç arızası. Bu tür arızalar genellikle kontrol sisteminde anormal sinyal olarak kendini gösterir. Bu tür ekipmanlar kurulduğunda, sinyal hattının koruyucu tabakası tek uçtan güvenilir bir şekilde topraklanmalı ve özellikle yüksek parazitli invertör çıkış kablosu olmak üzere, güç kablosundan mümkün olduğunca ayrı olarak döşenmeli ve PLC içinde yazılım filtrelemesi yapılmalıdır.
F, güç, topraklama ve sinyal hattı gürültüsü (parazit) arızası.
PLC Sistem Arızası Durum Analizi
1. PLC donanım arızası örneği
① bir petrokimya cihazı Siemens PLC (S7-300, CPU315-2DP) kullanımdayken aniden çalışmayı durdurdu.
Arıza kontrolü ve analizi: Alarm lambası, program ve güç kaynağı kontrol edildi. Alarm kontrol edilirken, CPU üzerindeki BAT’ın açık olduğu tespit edildi. Program kontrol edilirken, pil arızası için herhangi bir sorun giderme işlemi bulunmadığı görüldü. Sorun giderme: CPU pilini değiştirin ve programdaki pil arızasını giderin.
② Bir gece, kompresör PLC’si ile ana kontrol PLC’si arasındaki iletişim aniden kesildi. Ana kontrol DCS’si, kompresör PLC’si ile ana kontrol PLC’si arasındaki iletişim kesintisi alarmını gösterdi. Kompresör kontrol odasındaki motor sinyali, ana kontrol sentez DCS’sinde kırmızı renkte (durdurma durumu) görüntülendi. Kompresör kontrol odasındaki bazı akış, basınç, sıcaklık ve diğer sinyallerde yüksek ve düşük alarm değerleri ana kontrol sentez DCS’sinde görüntülendi. İletişim kesintisi nedeniyle, kompresör kontrol odasındaki bazı önemli kilitleme sinyalleri ana kontrole gönderilemedi ve bu da tüm tesisin kapanmasına neden oldu.
Arıza incelemesi ve analizi: Teorik olarak, kompresör PLC’si ile ana kontrol PLC’si arasındaki iletişim kesintisinin iki ana nedeni vardır: birincisi yazılımın senkronize olmaması; ikincisi ise CP525 kartları ve CPU kartları gibi donanım arızalarıdır.
Öncelikle yazılım yönünden ele alalım. Ana kontrol PLC’sinde senkronizasyon işlemi gerçekleştirildi ve DW13 veri kelimesinin 14. basamağına zorlama yapılarak iletişim sağlandı, ancak iletişim yine de kurulamadı; ana kontrol PLC’sinin senkronizasyonunun sağlanamadığı anlaşıldı. Daha sonra kompresör PLC’sinde senkronizasyon işlemi gerçekleştirildi ve MW10 veri kelimesinin 14. bitine zorlama yapılarak iletişim sağlandı ve sonuç olarak iletişim kuruldu. Bu nedenle, PLC ile kompresörün ana kontrol PLC’si arasındaki iletişim kesintisinin nedeninin kompresör programının senkronize olmaması olduğu ve programın senkronize olmamasının nedeninin de dış elektromanyetik girişim olduğu doğrulandı.
Sorun giderme: Bu tür arızaların tekrarını önlemek için kontrol odasının yalıtımı güçlendirilmeli ve kontrol odasında cep telefonu gibi iletişim araçlarının kullanımı yasaklanmalıdır.
③ Siemens PLC (S7-300) SF ışıklı alarmı
Arıza tespiti ve analizi: SF lambası alarmı, giriş noktasının arızalı olduğunu gösterir. Sorun giderme: Her giriş noktasının çalışma durumunu kontrol edin. İnceleme sırasında, sahada bulunan bir sıcaklık vericisinin giriş sinyali vermediği tespit edildi ve işlemden sonra arıza ortadan kalktı.
④ PLC giriş noktasının dış kısmı bağlı değil (giriş terminalindeki bağlantı hattı sökülmüş olsa bile), ancak giriş noktası aslında bağlı ve ilgili giriş gösterge ışığı arıza analizinde sürekli yanıyor: Terminalin bitişik uçlarının bağlı olduğu ve PLC giriş terminalleri arasında demir tozları bulunduğu, bunun sonucunda giriş noktasının bağlı olduğu veya giriş noktasının hasar gördüğü belirlenir.
Sorun giderme: PLC’nin tüm giriş terminallerinin kablolarını sökün, giriş terminal bloğunda çok sayıda demir parçacığı olduğunu tespit edin, terminallerdeki demir parçacıklarını üfleyerek temizleyin ve ardından kabloları tekrar bağlayın, arıza giderilecektir.
⑤ Kontrol sistemi PLC dijital giriş kartı SF ışığı kırmızıya döndü
Arıza incelemesi ve analizi: Kart güç kaynağı yeniden çalıştırıldıktan sonra arıza durumu devam etmektedir; PLC yeniden başlatıldıktan sonra arıza göstergesi hala kırmızıdır. Bu nedenle, kart parçası tarafından alınan yerinde sinyaller tek tek kontrol edildikten sonra, anormal bir sinyal anahtarı olduğu tespit edilmiştir. Multimetre ile ölçüm yapıldıktan sonra, döngü direncinin sonsuz olduğu, bunun da geri dönüş anahtarının bozuk olduğunu ve dijital giriş kartı tarafından algılandığını gösterdiği bulunmuştur. Sorun giderme: Yedek parça değiştirildikten sonra arıza göstergesi sönmüştür.
⑥ Peletleme makinesi PLC kontrol sistemi analog giriş kartı, DCS’de alan sinyalini aldı ve sonsuzluk gösterdi.
Arıza tespiti ve analizi: Yapılan analizde, saha basınç transmitteri ile bağlantı kutusu arasında bağlantı kuran iletişim kablosunun arızalı olduğu tespit edildi, bu nedenle iletişim kablosu değiştirildi, ancak sorun devam etti. Tüm devre dikkatlice incelendikten ve analiz edildikten sonra, devrede üç kolay arıza noktası olduğu bulundu: basınç transmitteri, iletişim kablosu, kelepçe, basınç transmitteri ve iletişim kablosu. Kart söküldüğünde, içindeki küçük bir entegre bloğun yanmış olduğu görüldü. Sorun giderme: Kart değiştirildi.
⑦ İki PLC’nin ortak yedek kontrol ünitesinden yalnızca biri çalışabilir, diğeri her zaman durdurulmuş durumdadır.
Arıza tespiti ve analizi: Tüm kontrol kabinini kapatın, güç aktarımından sonra iki PLC ana bilgisayarını aynı anda çalıştırın veya yalnızca bir PLC ana bilgisayarı çalıştırın. İlgili veriler sorgulandıktan sonra, OB70 ve OB72 sistem fonksiyon bloklarının yedeklilik arızalarından sorumlu olduğu tespit edilmiştir. Bu iki fonksiyon bloğu takılı değilse, sistem yedekliliği kaybolur, yani yalnızca bir CPU çalışabilir. Sorun giderme: İki sistem fonksiyon bloğu takıldıktan sonra, kontrol sistemi normale döner.
2. PLC yazılım hatası örneği
Bir süre kapalı kalmış bir PLC kontrol sistemi, tekrar açıldıktan sonra başlatılamaz.
Arıza tespiti ve tedavisi: Bakım personeli inceleme sonrasında programın yanlış olduğunu düşünürse, doğal olarak EPROM kartını PLC’ye takar, program kopyasını temizler, işlem tamamlandıktan sonra yeniden başlatır. Arıza devam ederse, program büyük olmadığı için EPROM’daki programlar tek tek okunur ve kontrol edildikten sonra kılavuzdaki talimatların tamamen aynı olduğu görülür ve tekrarlanan kopyalama işlemi PLC donanım arızası olarak değerlendirilir.
Yedekleme programı PG tarafından çağrılır ve EPROM’daki programla karşılaştırılır. Sonuç, komut tablosunun aynı olduğunu, ancak program depolama adresinin değiştiğini gösterir. Yedekleme programı PLC’ye gönderildikten sonra cihaz normal şekilde çalışır. EPROM’daki programda da bir hata olduğu görülebilir; silme ve yeniden yazma işlemi sorunu çözer.
PLC donanım hasarı veya yazılım çalışma hatası olasılığı çok düşüktür, arızayı kontrol ederken PLC çevresel elektrik bileşenlerine odaklanılmalıdır. PLC arızası çoğunlukla çevresel arayüz sinyal arızasıdır, bakım gereklidir. PLC’nin bir kısmının normal çalışmasını kontrol ettiği sürece, PLC program sorunlarından şüphe etmeye gerek yoktur. Çalışma programının çıktısı olduğunu ve PLC arayüzünün çıktısı olmadığını doğrulayın; bu, arayüz devresinde bir arızadır. PLC sisteminin donanım arızası, yazılım arızasından daha sık görülür ve çoğunlukla harici sinyalin yetersiz olmasından veya yürütme bileşeninin arızasından kaynaklanır, PLC sistemi sorunundan ziyade.
Arıza, PLC giriş ve çıkış durumuna göre belirlenebilir. PLC giriş ve çıkış sinyalleri I/O kanalı üzerinden iletilir; bazı arızalar I/O arayüz kanalında yansır ve bazen I/O arayüz durumunu gözlemleyerek arızanın nedeni bulunabilir.
PLC’nin kendi kendine teşhis fonksiyonu vardır; alarm bilgilerine göre arızayı kontrol eder, nedenini belirler ve arıza yerini tespit eder; bu aynı zamanda PLC arızasını kontrol etmenin ve gidermenin temel yöntemlerinden biridir. Öncelikle arızanın genel mi yoksa yerel mi olduğunu belirlemek gerekir; üst bilgisayar, bir dizi kontrol bileşeninin normal çalışmadığını gösterir ve birçok alarm bilgisi verir; bu durumda CPU modülü, bellek modülü, iletişim modülü, güç kaynağı ve diğer ilgili parçaları kontrol etmeniz gerekir.
Deneyimler, PLC kontrol sisteminin arızalarının çoğunun PLC programı tarafından kontrol edildiğini göstermektedir. PLC kontrol sisteminin eylemleri belirli bir sırayla tamamlanır, sistemin eylem süreci gözlemlenir, arıza ve normal durum karşılaştırılır; bu şekilde şüphelerin çoğu giderilebilir ve arızanın nedeni belirlenebilir.
Bazı arızalar ekranda doğrudan alarm nedenleriyle görüntülenebilirken, bazılarında alarm bilgisi bulunmasına rağmen alarmın nedenini doğrudan yansıtmaz; bazı arızalar alarm bilgisi üretmez ancak bazı işlemler gerçekleştirilmez; yukarıdaki iki durumda, PLC programının çalışmasını izlemek arızayı kontrol etmenin etkili bir yoludur.
