Өнеркәсіптік басқару панелі оператор көзге көрінетін мәселені байқамай тұрып, дамып келе жатқан ақауды анықтағанда не болады?

Қозғалтқыш жетегі қалыптан тыс ток тарта бастауы мүмкін. Қуат модулі әдеттегіден қызығырақ жұмыс істей бастауы мүмкін. Басқару құрылғылары арасында байланыс қателері ара-тұра пайда болуы мүмкін.

Дәстүрлі жүйеде бұл жағдайлар дабыл, ажырату немесе тоқтау орын алғаннан кейін ғана техникалық қызмет көрсету мәселесіне айналады.

Неғұрлым интеллектуалды басқару архитектуралары ертерек әрекет ете алады.

Олар қалыптан тыс жағдайларды анықтап, таңдалған ақауларды оқшаулап, функцияларды резервтік жабдыққа ауыстырып, техникалық қызмет көрсету мамандарына толық диагностикалық ақпарат бере алады.

Бұл тұжырымдама кейде өзін-өзі қалпына келтіретін басқару панелі деп сипатталады.

Бұл терминді тура мағынада түсінбеу керек. Басқару панелі зақымдалған контакторды, күйіп кеткен терминалды немесе істен шыққан жетекті өздігінен жөндей алмайды.

Ол белгілі бір ақауларды танып, олардың өндіріс әсерін шектеу үшін алдын ала анықталған қалпына келтіру стратегияларын қолдана алады.

1-сурет. Модульдік өнеркәсіптік басқару панельдері ақауларды диагностикалауға, оқшаулауға және компоненттерді жүйелі түрде ауыстыруға негіз болады.

Әлсіз нүкте көбіне машинаның өзі емес

Басқару панельдері заманауи өнеркәсіптік жабдықтың едәуір бөлігін үйлестіреді.

PLC контроллерлері, қуат көздері, релелер, жетектер, байланыс модульдері және енгізу/шығару құрылғылары болжамды жұмыс ретін сақтау үшін бірлесіп жұмыс істейді.

Сондықтан бір шағын компоненттің істен шығуы әлдеқайда ауқымды процеске әсер етуі мүмкін.

Зақымдалған реле қозғалтқыштың іске қосылуына кедергі келтіруі мүмкін. Қуат көзінің істен шығуы бірнеше басқару тізбегін бір уақытта ажыратуы мүмкін. Байланыс ақауы қалыпты жұмыс істеп тұрған жабдықты басқару жүйесіне қолжетімсіз етуі мүмкін.

Дәстүрлі техникалық қызмет көрсету стратегиялары бұл тәуекелдерді тексерулер, қосалқы бөлшектер, алдын ала ауыстыру және оператордың араласуы арқылы азайтады.

Бұл тәжірибелер әлі де қажет.

Шектеу — әрекет ету уақыты.

Ақауды анықтау негізінен машинаның тоқтауына немесе оператордың дабылды көруіне тәуелді болса, процесс қалыптан тыс жұмыс күйіне әлдеқашан өткен болады.

Заманауи басқару жүйелерін жобалау ақау осы кезеңге жетпей тұрып, нашарлауды анықтауға көбірек бағытталуда.

Өзін-өзі қалпына келтіру іс жүзінде нені білдіреді

Инженерлік тұрғыдан алғанда, өзін-өзі қалпына келтіру ақауды анықтау, ақауды оқшаулау және автоматтандырылған қалпына келтірудің үйлесімі ретінде түсінілгені дұрыс.

Практикалық архитектура бірнеше функцияны орындай алады.

Біріншіден, жүйе қалыптан тыс сигналды немесе жұмыс жағдайын анықтайды.

Екіншіден, диагностикалық логика қай құрылғының, тізбектің немесе процесс аймағының ақауға ұшырағанын анықтайды.

Үшіншіден, басқару жүйесі архитектура мүмкіндік берген жағдайда, ақау әсер еткен функцияны оқшаулайды.

Соңында резервтік жабдық немесе балама басқару жолы техникалық қызмет көрсету араласқанға дейін процестің бір бөлігін ұстап тұруы мүмкін.

Оператор әлі де дабылдарды, журналдарды және диагностикалық ақпаратты алады.

Мақсат — ақауларды толық жою емес. Мақсат — әрбір жеке ақаудың автоматты түрде бүкіл өндіріс орнында үзіліске айналуына жол бермеу.

Модульдік архитектура ақау орнын оқшаулауды іс жүзінде мүмкін етеді

Ақауға төзімді жұмыс физикалық жобалаудан басталады.

Бір-бірімен тығыз байланысқан тұтас электрлік құрастырма ретінде жасалған басқару панелінде компонент істен шыққанда, ақау орнын оқшаулау қиын.

Модульдік архитектура функционалдық шекараларды айқынырақ етеді.

Электр қуатын тарату, басқару, байланыс, жетектер және енгізу/шығару жүйелері тиісті қорғаныс пен диагностикаға қолжетімділігі бар, анық ажыратылатын бөлімдерге бөлінуі мүмкін.

Бұл пайдалану тұрғысынан бірнеше артықшылық береді.

Ақауды көбіне кішірек функционалдық аймақпен байланыстыруға болады. Техникалық қызмет көрсету мамандары зақымдалған жабдықты жылдамырақ анықтап, ауыстыруды жүйелі түрде орындай алады.

Модульдік құрылым қосалқы бөлшектердің стандартталған стратегияларын да қолдайды.

Әр компонентті тақша деңгейіне дейін ақауларды іздеп тексерудің орнына, техникалық мамандар анықталған модульдерді ауыстырып, белгіленген техникалық қызмет көрсету рәсіміне сәйкес жұмысты қалпына келтіре алады.

Жұмыс кезінде ауыстырылатын жабдық нақты басқару платформасы мен қолданба кернеу беріліп тұрған кезде ауыстыруды қолдайтын жағдайда, бұл тәсілді жақсарта алады.

Дегенмен жүйе модульдік болғандықтан ғана, жұмыс кернеуі бар кезде модульдерді ауыстыруға болады деп ешқашан болжамау керек.

Контроллер, енгізу/шығару платформасы, электрлік жоба және қауіпсіздік рәсімі мұны нақты қолдауы керек.

Ауыстырылатын басқару жабдығына негізделген жүйелер үшін санаттары анық көрсетілген енгізу/шығару модульдері пайдалану кезеңіндегі техникалық қызмет көрсетуді және қосалқы бөлшектерді жоспарлауды да жеңілдете алады.

Болжамды мониторинг ақауға дейінгі өзгерістерді анықтайды

Өзін-өзі басқаратын басқару стратегиясы жабдықтың күйі туралы ақпаратты қажет етеді.

IIoT сенсорлары мен болжамды техникалық қызмет көрсету дәл осы жерде маңызды болады.

Заманауи мониторинг жүйелері электр жүктемесін, температураны, дірілді, байланыс сапасын және басқа да жұмыс параметрлерін бақылай алады.

Бір реттік өлшем ақауды көрсетпеуі мүмкін.

Көбіне үрдіс маңыздырақ.

Температурасы біртіндеп көтеріліп жатқан клеммалық қосылыс тексеруді қажет ететін электрлік ақауды көрсетуі мүмкін.

Діріл деңгейі біртіндеп өсіп келе жатқан қозғалтқыш жағдай жоспардан тыс тоқтауға әкелмей тұрып, механикалық тексеруді қажет етуі мүмкін.

Ток теңгерімсіздігінің қайталануы дұрыс электрлік және механикалық контексте бағаланса, пайдалы диагностикалық дәлел бола алады.

Шеткі есептеу талдаудың бір бөлігін машинаға жақын жерде жүргізуге мүмкіндік береді.

Барлық бастапқы өлшемдерді қашықтағы серверге жіберудің орнына, шеткі құрылғы таңдалған сигналдарды жергілікті жерде бағалап, белгіленген шарттар анықталған кезде оқиғалар жасай алады.

Бұл жауап беру кідірісін азайтып, қажетсіз деректер трафигін шектеуі мүмкін.

Диагностика тек «Ақау» деп қана түсіндірмеуі керек

Өндіріс тоқтап қалған кезде жалпы ақау индикаторының пайдасы шектеулі.

Тиімді диагностика ақаудың қай жерде болғанын анықтап, техникалық қызмет көрсету мамандарына оны зерттеуге жеткілікті контекст ұсынуы керек.

Заманауи контроллерлер мен интеллектуалды құрылғылар басқару желісі арқылы компонент деңгейіндегі диагностикалық ақпаратты ұсына алады.

Содан кейін HMI немесе SCADA қабаты дабыл туралы нақтырақ ақпаратты көрсете алады.

Жүйе тек жалпы жетек ақауы туралы хабарлаудың орнына, дабылды қай жетек жасағанын анықтап, соған қатысты жұмыс мәндерін тіркей алады.

Тарихи оқиғалар инженерлерге авариялық ажыратуға дейін бірден не болғанын анықтауға да көмектеседі.

Бұл әсіресе бір бастапқы ақау бірнеше қайталама дабыл тудырғанда маңызды.

Экранда көрінген алғашқы дабыл негізгі себеп болмауы мүмкін.

Дұрыс уақыт белгісі қойылған оқиғалар реттілігі инженерлерге не болғанын қайта құруға көмектеседі.

Ақауды оқшаулау бір мәселенің таралуына жол бермейді

Анықтаудың өзі ақауларға төзімділікті қамтамасыз етпейді.

Архитектура ақау анықталғаннан кейін не болатынын да белгілеуі тиіс.

Кейбір қолданбаларда зардап шеккен модульді жұмыс реттілігінен логикалық түрде алып тастауға болады.

Басқа жағдайларда процесс резервтік жабдыққа ауыстырылуы мүмкін.

Қолданба қосымша күрделілікті ақтаған жағдайда қуат көздері, желілік жолдар, контроллерлер, байланыс интерфейстері және технологиялық жабдықтың барлығы резервтелуі мүмкін.

Резервтілік әрдайым пайдалы бола бермейді.

Нашар жобаланған резервтік жүйе қосымша істен шығу түрлерін туындатып, ақауларды іздеуді қиындатуы мүмкін.

Сондықтан қалпына келтіру стратегиясы ақауды анықтау стратегиясымен бірге жобалануы керек.

2-сурет. Ақауларға төзімді реттілік қалыптан тыс жағдайды анықтап, зардап шеккен функцияны оқшаулайды және резервтілік бар жерде жұмысты ауыстырады.

Жетектің істен шығуы тұжырымдаманың қалай жұмыс істейтінін көрсетеді

Конвейер жылдамдығын реттеу үшін жиілік түрлендіргіш жетектер қолданылатын құю желісін қарастырайық.

Жетектердің бірі токтың қалыптан тыс өзгерісін және температураның жоғарылап жатқанын көрсете бастайды.

Дәстүрлі архитектурада жетек қорғаныс функциялары авариялық ажыратуды іске қосқанға дейін жұмысын жалғастыруы мүмкін.

Конвейер тоқтайды.

Содан кейін техникалық қызмет көрсету бөлімі өндіріс тоқтап тұрған кезде істен шыққан бөлікті ақауларға тексеруді бастайды.

Ақауларға төзімдірек архитектура басқаша әрекет етуі мүмкін.

Күйді бақылау жүйесі алдымен электрлік және жылулық сипаттаманың қалыптан тыс үлгісін анықтайды.

Басқару жүйесі процесс авариялық ажырату жағдайына жетпей тұрып, техникалық қызмет көрсету туралы ескерту жасайды.

Егер қолданбада арнайы жобаланған резервтік жетек немесе резервтелген механикалық жол болса, онда зардап шеккен функция алдын ала белгіленген логикаға сәйкес соған ауыстырылуы мүмкін.

Бастапқы жетек оқшауланады, ал техникалық қызмет көрсету бөлімі ақау туралы толық ақпарат алады.

Процестің жобалануына байланысты өндіріс толық немесе азайтылған қуатпен жалғасуы мүмкін.

Бұл мысал маңызды шектеуді көрсетеді.

Басқару жүйесі машинаға бастапқыда енгізілмеген резервтілікті жасай алмайды.

Автоматты қалпына келтіру электрлік, механикалық және бағдарламалық архитектура балама жолды қамтамасыз еткен жағдайда ғана мүмкін болады.

Айнымалы жылдамдықты басқару қолданылатын жағдайда, тиісті VFD және AC жетектерінің архитектуралары кеңірек техникалық қызмет көрсету және резервтеу стратегиясының бір бөлігі бола алады.

Байланыс қалпына келтіру архитектурасының бір бөлігі болып табылады

Заманауи диагностика өнеркәсіптік байланыс желілеріне айтарлықтай тәуелді.

Контроллерлер жетектерден, қашықтағы енгізу/шығару модульдерінен, қорғау құрылғыларынан және басқа да интеллектуалды компоненттерден күй туралы ақпарат алуы керек.

EtherNet/IP, PROFINET және басқа өнеркәсіптік протоколдар жабдық қолдаған жағдайда осындай диагностикалық көрінімділікті қамтамасыз ете алады.

Алайда өнеркәсіптік Ethernet протоколын пайдалану желіні автоматты түрде ақауға төзімді етпейді.

Тұрақтылық желі архитектурасына тәуелді.

Басқарылатын коммутаторлар, резервтік арналар, контроллер мүмкіндіктері, топология және қалпына келтіру тетіктері байланыс үзілгеннен кейін не болатынына әсер етеді.

Сондықтан инженерлер екі мәселені бөлек қарастыруы керек.

Құрылғы ақау туралы хабарлай ала ма?

Ақаудан кейін желі жұмысын жалғастыра ала ма?

Бұлар өзара байланысты болғанымен, техникалық тұрғыдан әртүрлі мүмкіндіктер.

Қауіпсіздік пен автоматты қалпына келтірудің шекаралары нақты болуы керек

Автоматты қалпына келтіру ешқашан машина немесе процестің қауіпсіздік функциясын айналып өтпеуі тиіс.

Кейбір ақаулар автоматты түрде жалғастырудың орнына басқарылатын өшіруге әкелуі керек.

Апаттық тоқтату, қауіпсіздік блокировкасы немесе қауіпті электрлік жағдай өндірісті жалғастыру қажет болғандықтан ғана айналып өтілмеуі тиіс.

Қалпына келтіру логикасы жұмысты жалғастыруға мүмкіндік беретін ақаулар мен жабдықтың қауіпсіз күйге өтуін талап ететін ақауларды ажыратуы тиіс.

Бұл резервтелген басқару арналары қолданылған кезде аса маңызды.

Инженерлер қай сигналдардың стандартты автоматтандыруға, ал қайсысының қауіпсіздікке қатысты архитектураға жататынын білуі керек.

Сондықтан өзін-өзі қалпына келтіру тұжырымдамасы ақауды оқшаулау нақты белгіленген функционалдық және қауіпсіздік аймақтарына негізделіп жобаланғанда тиімді жұмыс істейді.

Цифрлық егіздер сынақ деңгейін қосады

Цифрлық егіздер ақауға төзімді жобалауды физикалық панель шегінен кеңейте алады.

Басқару жүйесінің виртуалды көрінісі инженерлерге өзгерістерді жұмыс істеп тұрған жабдыққа енгізбес бұрын жұмыс реттіліктерін зерттеуге мүмкіндік береді.

Басқару логикасының қалай жауап беретінін тексеру үшін модельге ақау жағдайларын енгізуге болады.

Инженерлер тиісті дабылдардың пайда болуын, резервтеудің дұрыс ауысуын және жоспарланбаған процестік өзара әрекеттесулердің орын алуын бағалай алады.

Бұл қалпына келтіру логикасы күрделенген кезде әсіресе пайдалы.

Жұмыс істеп тұрған өндірістік жабдықта барлық ықтимал ақауды сынау іс жүзінде мүмкін емес немесе қауіпті болуы мүмкін.

Модельдеу ортасы жүйені іске қоспас бұрын оның әрекетін тексерудің тағы бір тәсілін ұсынады.

3-сурет. Цифрлық модельдеу өзгерістер жұмыс істеп тұрған жабдыққа енгізілгенге дейін инженерлерге ақаулар тізбегі мен қалпына келтіру логикасын бағалауға көмектеседі.

Шеткі интеллект жергілікті шешім қабылдауды кеңейтуде

Тағы бір даму үрдісі — машинаның өзінде тікелей қолжетімді өңдеу мүмкіндіктерінің артуы.

Дәстүрлі басқару архитектуралары көбіне жоғары деңгейлі аналитикалық тапсырмаларды орталықтандырылған серверлерге жібереді.

Edge платформалары таңдалған диагностиканы жергілікті деңгейде сақтауға мүмкіндік береді.

Бұл ақау туралы шешімдер жылдам қабылдануы керек немесе бұлтпен үздіксіз байланысқа сену мүмкін емес қолданбаларда пайдалы болуы мүмкін.

Жергілікті аналитика қалыптан тыс үлгілерді анықтап, тек маңызды оқиғаларды бақылау немесе кәсіпорын жүйелеріне жібере алады.

PLC әлі де детерминирленген басқаруды орындайды.

Аналитикалық қабат техникалық қызмет көрсету шешімдеріне немесе алдын ала белгіленген қалпына келтіру логикасына әсер ете алатын қосымша ақпарат береді.

Бұл функцияларды нақты ажыратып ұстау маңызды.

Машинаны басқару әрекетін тексеру мүмкін емес жабық аналитикалық модельге тәуелді болмауы керек.

Панельді жобалау кезінде инженерлер қоюы тиіс сұрақтар

Ақауға төзімді панель бағдарламалық жасақтама функциясынан емес, жобалау сұрақтарынан басталады.

Инженерлер электрлік архитектура ішінде жекелеген ақау аймақтарының нақты анықталғанын тексеруі керек.

Олар толық машинаны тоқтатпай оқшаулауға болатын ақауларды анықтауы тиіс.

Құрылғылар техникалық қызмет көрсету стратегиясына жеткілікті диагностикалық кері байланыс беруі керек.

Резервтеудің техникалық және экономикалық тұрғыдан негізді екенін анықтау үшін маңызды функциялар қайта қаралуы тиіс.

Жобалау тобы қарапайым жұмыс сағаттарынан бөлек, қандай күй айнымалыларын үздіксіз бақылау қажет екенін де шешуі керек.

Қашықтан диагностикалау пайдалы болуы мүмкін, бірақ желі қауіпсіздігі мен басқару өкілеттігі бастапқы кезеңнен ескерілуі тиіс.

Қалпына келтіру логикасы тек қалыпты жұмыс реттіліктерімен шектелмей, шынайы ақау сценарийлеріне қатысты да тексерілуі керек.

Мақсат — бұзылмайтын панель емес, басқарылатын деградация

Өнеркәсіптік жабдық істен шығуын жалғастыра береді.

Компоненттер ескіреді. Қосылымдар нашарлайды. Желілер байланысын жоғалтады. Жетектер қорғаныстық ажырауға түседі. Қуат көздері пайдалану мерзімінің соңына жетеді.

Сондықтан инженерлік мақсат ешқашан істен шықпайтын мүмкін емес басқару панелін жасау емес.

Одан да жақсы мақсат — басқарылатын деградация.

Жүйе мүмкін болған жағдайда нашарлауды ерте кезеңде анықтауы керек.

Ақау пайда болғанда, архитектура мүмкіндік берсе, оның әсері шектеулі аймақта қалуы тиіс.

Операторлар жалпы сипаттағы дабылдардың орнына пайдалы диагностикалық ақпарат алуы керек.

Қажет болған жағдайда, маңызды процестер жобаланған резервтік функцияларға ауысуы тиіс.

Содан кейін техникалық қызмет көрсету персоналында қажетсіз тексерулерсіз зақымдалған жабдықты жөндеуге жеткілікті ақпарат болуы керек.

Өзін-өзі қалпына келтіретін басқару панелінің практикалық мәні осында.

Ол өзін-өзі жөндемейді.

Ол өзінің жай-күйі туралы көбірек түсінуге, болжамды ақауларға ақылды түрде әрекет етуге және адамдар физикалық жөндеуді аяқтағанға дейін қауіпсіз жұмыс істеу мүмкіндігін барынша сақтауға арналған.