Quay lại blog
Why Maintenance Data Is Essential for Industrial Reliability

Vì sao dữ liệu bảo trì thiết yếu đối với độ tin cậy trong công nghiệp

Dữ liệu bảo trì kết nối các lệnh công việc, tín hiệu cảm biến, lịch sử tài sản, chi phí và kiến thức của kỹ thuật viên. Khi được sử dụng hiệu quả, dữ liệu nà...

Hiện tượng bàn trượt chạy mất kiểm soát không liên tục là một sự kiện an toàn máy

Một trục chuyển động mà không có lệnh dự kiến không phải là lỗi chạy thử thông thường. Đó là sự kiện chuyển động không kiểm soát có thể gây hư hỏng cho dao, kết cấu máy, phôi, đồ gá và con người. Rủi ro càng khó quản lý hơn khi bàn trượt hoạt động bình thường trong nhiều giờ trước khi đột ngột chuyển động với tốc độ hoặc theo hướng không mong muốn.

Máy được xem xét trong trường hợp này sử dụng Siemens SIMATIC S7-200 CPU 226, một thiết bị SIMOVERT MASTERDRIVES cho các trục bàn trượt, một MICROMASTER 440 cho trục chính và một bảng điều khiển TP 170A. Dữ liệu lệnh và trạng thái được truyền qua mạng truyền thông nối tiếp USS.

Sự cố được báo cáo xảy ra trên một hoặc cả hai bàn trượt. Sự cố có thể xuất hiện một hoặc hai lần trong một ngày làm việc, sau đó máy vận hành bình thường trong hai hoặc ba ngày. Các nỗ lực trước đây bao gồm tách biến tần VFD trục chính khỏi tủ điều khiển chính và cải thiện việc tiếp địa. Những biện pháp đó không loại bỏ được sự cố.

Mô hình này thường khiến việc khắc phục sự cố trở nên phỏng đoán. Kỹ sư có thể thay encoder, đi lại cáp, điều chỉnh tham số biến tần hoặc bổ sung dây tiếp địa. Một thay đổi có thể tạm thời làm thay đổi triệu chứng, tạo ấn tượng rằng sự cố đã được giải quyết. Sau đó sự cố quay lại vì đường truyền lệnh thực tế chưa bao giờ được chứng minh.

Một cuộc điều tra đáng tin cậy phải xác định điểm đầu tiên mà hành vi dự kiến trở nên bất thường. Nhóm cần biết HMI đã yêu cầu gì, PLC đã chấp nhận gì, PLC đã truyền gì, biến tần đã nhận gì, biến tần đã kích hoạt gì bên trong và động cơ thực sự đã làm gì.

Cảnh báo an toàn: Không tiếp tục thử nghiệm sản xuất không có người giám sát sau khi xảy ra chuyển động trượt không kiểm soát. Hãy thiết lập biện pháp bảo vệ hành trình vượt độc lập, hạn chế tiếp cận, giảm tốc độ và lực khả dụng, đồng thời xác minh phương pháp dừng đã được thiết kế trước khi bắt đầu vận hành chẩn đoán.

Bắt đầu bằng việc xác nhận mọi thiết bị đã lắp đặt

Các hệ thống Siemens cũ thường vẫn tiếp tục hoạt động rất lâu sau khi đội ngũ chạy thử ban đầu đã rời đi. Bản vẽ có thể chứa các thay đổi viết tay. Bản sao lưu tham số có thể không đầy đủ. Các mô-đun thay thế có thể đã được lắp mà không cập nhật tài liệu. Vì vậy, việc nhận dạng phần cứng phải được thực hiện trước khi diễn giải tham số.

Ghi lại đầy đủ mã đơn hàng từ mọi bảng tên. Không chỉ dựa vào danh sách thiết bị được nhập bằng tay. Mã CPU S7-200 được báo cáo có chứa các ký tự có thể đã bị chép sai. Bộ điều khiển thực tế có thể là Siemens 6ES7216-2BD23-0XB0 SIMATIC S7-200 CPU 226, nhưng phải xác nhận trực tiếp bộ nguồn và biến thể đầu ra trên thiết bị đã lắp đặt.

Chỉ một ký tự không chính xác cũng có thể dẫn đến việc sử dụng sai tài liệu hướng dẫn, sơ đồ đầu cực hoặc linh kiện thay thế. Chữ O thường bị nhầm với số không. Số một có thể bị nhầm với chữ I. Một hậu tố bị thiếu cũng có thể che giấu một tùy chọn phần cứng quan trọng.

Kỷ luật tương tự cũng áp dụng cho thiết bị SIMOVERT MASTERDRIVES. MASTERDRIVES là một dòng sản phẩm rộng chứ không phải một thiết kế truyền động cố định. Các bo mạch điều khiển, phiên bản phần mềm, tùy chọn bộ mã hóa, bo mạch công nghệ và cấu hình Vector Control hoặc Motion Control có thể làm thay đổi các tham số khả dụng và tuyến định tuyến tín hiệu bên trong.

Cũng cần xác minh mã đặt hàng của MICROMASTER 440. Mặc dù MM440 điều khiển trục chính chứ không phải các bàn trượt, nó dùng chung môi trường tủ điện và có thể dùng chung đường truyền thông USS. Các sự kiện đóng cắt, tuyến đi cáp, cấu hình địa chỉ và thời gian truyền thông của nó có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Ghi lại model TP 170A, phiên bản dự án HMI, cài đặt truyền thông và các địa chỉ PLC được kết nối. Bảng điều khiển có thể chứa các sự kiện nút bấm, chức năng công thức, giá trị khởi động hoặc hành vi thẻ biến mà chỉ xem chương trình PLC thì không thể xác định được.

Trước khi thay đổi bất kỳ tham số nào, hãy tạo bản sao lưu đầy đủ của chương trình PLC, dự án HMI, bộ tham số MASTERDRIVES và bộ tham số MM440. Chụp ảnh lớp chống nhiễu của cáp, các công tắc trên bo mạch, các đầu nối dây tại đầu cực và các mô-đun tùy chọn. Đường cơ sở này cho phép so sánh và hoàn tác mọi thay đổi về sau.

Phần cứng hệ thống Siemens S7-200 CPU 226, MASTERDRIVES, MICROMASTER 440 và TP 170A

Xác định ý nghĩa của “chạy mất kiểm soát” theo cách người vận hành hiểu

Từ “chạy mất kiểm soát” có thể mô tả nhiều sự kiện khác nhau. Tăng tốc lên tốc độ tối đa khác với chạy nhích ngoài ý muốn trong quãng ngắn. Chuyển động trong khi khởi động khác với chuyển động trong một trình tự tự động. Hướng chẩn đoán sẽ thay đổi tùy theo sự kiện chính xác.

Phỏng vấn tất cả những người đã chứng kiến sự cố. Hãy hỏi về quan sát thay vì kết luận. “Bộ mã hóa bị hỏng” là một kết luận. “Bàn trượt di chuyển nhanh theo hướng dương trong khi HMI hiển thị tốc độ bằng không” là một quan sát.

Ghi lại trục liên quan, hướng di chuyển, tốc độ ước tính, thời lượng, vị trí ban đầu, chế độ máy, trạng thái trục chính, bước chương trình đang hoạt động và phương pháp đã dừng chuyển động. Xác định chuyển động bắt đầu từ trạng thái đứng yên hay phát triển trong khi một chuyển động khác đang diễn ra.

Nếu bàn trượt tăng tốc đến tốc độ tối đa, hãy kiểm tra cực tính phản hồi, các nguồn giá trị đặt đang hoạt động, trình tự kích hoạt và chức năng điều chỉnh của bộ truyền động. Nếu nó chỉ di chuyển một đoạn ngắn, hãy kiểm tra các bit chạy nhích, các kích hoạt cạnh bị trùng lặp, các lệnh cũ chưa được cập nhật và quá trình chuyển trạng thái trình tự.

Nếu sự kiện chỉ xuất hiện ở chế độ tự động, logic trình tự trở nên đáng chú ý hơn. Nếu sự kiện cũng xảy ra ở chế độ thủ công, hãy tập trung vào cơ chế phân xử lệnh được cả hai chế độ dùng chung. Nếu trục di chuyển trong lúc bật nguồn, chuyển trạng thái CPU, đặt lại bộ biến tần hoặc kết nối lại HMI, cần lập tức kiểm tra quá trình khởi tạo khi khởi động.

Hành vi dừng cung cấp bằng chứng có giá trị. Nếu việc ngắt tín hiệu cho phép bộ biến tần từ PLC làm trục dừng lại, tầng công suất có thể vẫn đang phản hồi theo đường cho phép dự kiến. Nếu chuyển động tiếp tục cho đến khi cô lập nguồn điện chính, hãy kiểm tra phần cứng bộ biến tần, dây đấu cho phép bên ngoài, hoạt động của công tắc tơ và các nguồn lệnh bên ngoài PLC.

Đồng thời, hãy xác định xem bộ biến tần có phát sinh cảnh báo hoặc lỗi hay không. Một sự kiện không có lỗi không chứng minh bộ biến tần hoạt động bình thường, nhưng cho thấy bộ biến tần có thể đã xem lệnh và phản hồi là hợp lệ.

Hãy xem Máy như một chuỗi lệnh hoàn chỉnh

Lệnh chuyển động có thể bắt đầu từ bảng điều khiển TP 170A. Một nút, đầu vào số, công thức, sự kiện trên màn hình hoặc trình tự tự động đặt một giá trị trong bộ nhớ PLC. S7-200 xác thực yêu cầu đó và tính toán tốc độ hoặc giá trị đặt chuyển động. Sau đó, một quy trình truyền thông USS tạo telegram chứa dữ liệu điều khiển và dữ liệu quá trình.

Thiết bị MASTERDRIVES nhận telegram và truyền từ điều khiển cùng giá trị đặt qua cấu trúc tín hiệu nội bộ. Lệnh cuối cùng đang hoạt động cũng có thể bao gồm tốc độ cố định, đầu vào analog, lệnh từ đầu cực, giá trị đặt bổ sung, đầu vào chạy nhấp hoặc các khối chức năng nội bộ.

Đường phản hồi cũng quan trọng không kém. Động cơ hoặc tải có thể sử dụng encoder gia tăng, resolver, máy phát tốc hoặc một thiết bị phản hồi khác. Bộ biến tần diễn giải tín hiệu đó thành tốc độ hoặc vị trí. Sau đó, một số giá trị thực tế có thể được truyền đến PLC.

Các công tắc giới hạn cơ khí, cảm biến về gốc, công tắc vượt hành trình, công tắc tơ, phanh và tiếp điểm sẵn sàng của bộ biến tần tạo ra các đường tác động bổ sung. Mỗi đường có thể ảnh hưởng đến việc chuyển động có bắt đầu, tiếp tục hay dừng lại.

Mỗi giai đoạn cần có một giá trị đo được. Tại PLC, hãy ghi lại yêu cầu thô từ HMI, chế độ vận hành được chọn, trạng thái trình tự, giá trị đặt cuối cùng đã được xác thực, hướng, lệnh cho phép và kết quả truyền thông. Tại bộ biến tần, hãy quan sát từ điều khiển nhận được, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động, tốc độ thực tế, trạng thái phản hồi, dòng điện, cảnh báo và lỗi.

Giá trị 0 hiển thị trên HMI không chứng minh PLC đã truyền giá trị 0. Giá trị 0 trong một thanh ghi PLC không chứng minh nguồn lệnh khác đang không hoạt động. Một telegram USS đúng không chứng minh bộ biến tần đã được cấu hình để chỉ sử dụng telegram đó làm nguồn giá trị đặt duy nhất.

Cuộc điều tra cần xác định điểm đầu tiên mà tại đó giá trị dự kiến và giá trị được ghi nhận không khớp nhau. Điểm đó phân chia vấn đề thành logic HMI, ứng dụng PLC, truyền thông, cấu hình bộ biến tần, phản hồi, phần cứng nguồn hoặc cơ khí.

Lệnh và đường phản hồi trong hệ thống bộ truyền động Siemens S7-200 USS

Phân tách chẩn đoán quan trọng nhất

Câu hỏi kỹ thuật đầu tiên rất đơn giản: bộ truyền động có nhận được lệnh di chuyển hợp lệ không?

Hãy so sánh bốn giá trị trong suốt sự kiện:

  • Giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC.
  • Giá trị đặt mà bộ truyền động nhận được.
  • Giá trị đặt nội bộ đang hoạt động của bộ truyền động.
  • Chuyển động thực tế được đo của động cơ hoặc bàn trượt.

Nếu giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC trở thành khác không và bộ truyền động làm theo, bộ truyền động có thể đang hoạt động bình thường. Chuyển động ngoài ý muốn được tạo ra ở phía trước. Hãy kiểm tra các sự kiện HMI, logic trình tự, các giá trị được giữ lại, chuyển đổi chế độ và nhiều lần ghi vào lệnh cuối cùng.

Nếu giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC vẫn bằng không nhưng bộ truyền động nhận một giá trị khác không, hãy kiểm tra việc tạo telegram, ánh xạ bộ nhớ, tỉ lệ, xử lý bộ đệm và thực thi khối truyền thông. Giá trị bất ngờ cụ thể có thể xác định cơ chế. Một giá trị cố định lặp lại thường cho thấy dữ liệu được giữ lại hoặc dữ liệu cũ. Một giá trị dương hoặc âm cực lớn có thể cho thấy sự cố số có dấu hoặc thứ tự byte.

Nếu bộ truyền động nhận giá trị bằng không nhưng giá trị đặt nội bộ đang hoạt động của nó trở thành khác không, hãy kiểm tra cấu hình bộ truyền động. Một tốc độ cố định, tham chiếu analog, chức năng chạy nhấp, đầu vào đầu cực, giá trị đặt bổ sung, chiết áp có động cơ hoặc tùy chọn công nghệ có thể đang hoạt động.

Nếu giá trị đặt từ PLC, giá trị đặt nhận được và giá trị đặt nội bộ đều vẫn bằng không trong khi động cơ tăng tốc, sự kiện này nghiêm trọng hơn. Hãy kiểm tra diễn biến phản hồi, bộ điều chỉnh của bộ truyền động, nguồn bo mạch điều khiển, phần cứng bộ truyền động, hoạt động của tầng đầu ra và khớp nối cơ khí.

Phương pháp bốn tín hiệu này ngăn việc thay thế linh kiện không kiểm soát. Phương pháp này cũng tạo ra một kết luận kỹ thuật có cơ sở bảo vệ được. Sự cố được xác định dựa trên bằng chứng đã ghi nhận thay vì giả định.

Phản hồi là đối tượng nghi ngờ ưu tiên cao, nhưng không phải kết luận tự động

Lỗi bộ mã hóa hoặc máy phát tốc độ không liên tục là có cơ sở, đặc biệt khi sự cố thay đổi theo độ rung, nhiệt độ, chuyển động của cáp hoặc vị trí bàn trượt. Tuy nhiên, giả định rằng mọi trường hợp mất phản hồi đều tự động gây ra tốc độ tối đa là quá rộng.

Bộ truyền động được cấu hình đúng thường phải phát hiện phản hồi bị mất hoặc không hợp lý và phản hồi theo cài đặt giám sát và lỗi. Phản hồi chính xác phụ thuộc vào phiên bản điều khiển, tùy chọn phản hồi, cấu hình và ứng dụng.

Hành vi nguy hiểm vẫn có thể xảy ra khi tín hiệu phản hồi hiện diện nhưng không chính xác. Đảo cực, sai thứ tự pha, biên độ tín hiệu không ổn định, kênh bị hỏng, sai loại bộ mã hóa, tỉ lệ không đúng, khớp nối lỏng hoặc cấu hình bộ điều chỉnh không phù hợp có thể khiến bộ truyền động phản ứng theo hướng ngược lại.

Cáp chập chờn hiếm khi hỏng theo kiểu hở mạch hoàn toàn. Một dây dẫn có thể chỉ tách ra khi cáp bị uốn. Một chân đầu nối có thể chỉ mất tiếp xúc khi rung động mạnh. Nguồn cấp encoder có thể sụt áp khi công tắc tơ hoạt động. Dòng điện trên lớp chống nhiễu có thể làm biến dạng một kênh vi sai mà không làm mất hoàn toàn tín hiệu.

So sánh tốc độ thực tế do bộ truyền động báo với phép đo độc lập. Máy đo tốc độ cầm tay, cảm biến tạm thời đã được xác minh hoặc phép đo bằng máy hiện sóng phù hợp có thể xác định liệu giá trị thực tế bên trong có khớp với chuyển động vật lý hay không.

Nếu bộ truyền động báo tốc độ bằng không trong khi trục vẫn quay, đường phản hồi là đối tượng đáng nghi. Nếu bộ truyền động báo đúng tốc độ trong khi lệnh trở nên sai, phản hồi có thể vẫn đang hoạt động bình thường.

Tuyệt đối không thực hiện kiểm tra phản hồi bằng cách để người tiếp xúc với bàn trượt đang chuyển động. Hãy sử dụng rào chắn, tốc độ giảm, điều kiện thử nghiệm có kiểm soát và một phương pháp dừng độc lập.

Kiểm tra toàn bộ mạch phản hồi

Hệ thống phản hồi không chỉ bao gồm encoder. Cảm biến, khớp nối cơ khí, cáp, đầu nối, nguồn cấp, lớp chống nhiễu, phương án nối đất, bo mạch đầu vào và cấu hình bộ truyền động đều góp phần vào giá trị được đo.

Bắt đầu từ kết nối cơ khí. Xác nhận rằng trục encoder, dây đai, bánh răng hoặc khớp nối mềm không thể bị trượt. Kiểm tra moay-ơ khớp nối, then, vít hãm, vết nứt, nhiễm bẩn và độ lệch. Encoder bị ngắt kết nối cơ khí vẫn có thể tiếp tục tạo ra tín hiệu nhưng tín hiệu đó không còn phản ánh chuyển động thực tế của tải.

Kiểm tra mọi đầu nối dưới ánh sáng tốt và có phóng đại. Tìm các tiếp điểm bị tụt vào trong, mối bấm yếu, chân cắm bị cong, ăn mòn, nhiễm dầu, bộ phận chống kéo bị hỏng và tình trạng căng cáp. Xác nhận rằng đầu nối thay thế sử dụng đúng loại tiếp điểm.

Kiểm tra tính liên tục khi máy đã được cách ly, nhưng không chỉ dựa vào phép đo điện trở tĩnh. Một dây dẫn bị nứt có thể thông mạch khi duỗi thẳng và hở mạch khi bị uốn. Trong một phép thử rủi ro thấp đã được phê duyệt, hãy theo dõi tín hiệu phản hồi trong khi máng xích cáp di chuyển hết hành trình bình thường.

Đo nguồn cấp encoder ngay tại encoder khi đang chịu tải vận hành. Điện áp ổn định trong tủ điện không chứng minh rằng điện áp vẫn ổn định tại cảm biến. Ghi lại giá trị thấp nhất trong quá trình tăng tốc trục chính, đảo chiều trục, phanh và khi công tắc tơ hoạt động.

Đối với encoder gia tăng, hãy kiểm tra biên độ kênh, độ đối xứng giữa các kênh, quan hệ pha và xung chỉ mục nếu có sử dụng. Các cặp vi sai phải duy trì sự cân bằng. Các đợt nhiễu, xung bị mất hoặc biên độ suy giảm có thể cho thấy vấn đề ở cáp, lớp chống nhiễu, nguồn cấp hoặc cảm biến.

Xác minh loại encoder, số xung, cực tính, hệ số tỷ lệ và nguồn phản hồi trong bộ thông số của bộ truyền động đã lắp đặt. Không được mặc định rằng số tham số từ một tài liệu MASTERDRIVES khác cũng áp dụng cho bo mạch điều khiển này.

Cấu trúc liên kết bus RS-485 của USS kết nối PLC S7-200 và các bộ truyền động Siemens

Không nên quy các lỗi USS chỉ là những thay đổi bit ngẫu nhiên

Truyền thông USS hoạt động thông qua một telegram có cấu trúc. Giao thức bao gồm việc kiểm tra lỗi, vì vậy một telegram bị hỏng thông thường phải bị từ chối thay vì được chấp nhận như một giá trị đặt tốc độ hợp lệ nhưng không liên quan.

Điều này không có nghĩa là có thể bỏ qua USS. Các vấn đề truyền thông vẫn có thể góp phần gây chạy ngoài kiểm soát do hành vi của ứng dụng. PLC có thể tạo sai từ dữ liệu quy trình. Một giá trị có dấu có thể bị diễn giải sai. Các byte cao và thấp có thể bị đổi chỗ. Dữ liệu cũ có thể vẫn nằm trong bộ đệm truyền. Phản hồi bị thiếu có thể khiến giá trị đặt trước đó vẫn được duy trì.

Các địa chỉ slave trùng nhau cũng có thể gây ra hành vi khó hiểu. Mỗi biến tần trên mạng phải có một địa chỉ duy nhất. Trình tự hỏi vòng của PLC phải liên kết từng phản hồi với đúng slave và đúng vùng nhớ.

Từ điều khiển cần được quan tâm giống như giá trị đặt tốc độ. Biến tần có thể vẫn ở trạng thái cho phép hoạt động trong khi chương trình PLC cho rằng nó đã dừng. Việc xác nhận lỗi, lệnh BẬT/TẮT, các bit chiều quay và logic khởi động lại có thể được xử lý không đúng trong quá trình khôi phục truyền thông.

Đếm số giao dịch thành công, số lần hết thời gian chờ, khung bị từ chối, lỗi liên tiếp và sự kiện khôi phục. Một bit “lỗi truyền thông” duy nhất cung cấp quá ít thông tin. Dữ liệu chẩn đoán phải xác định slave nào đang được hỏi và giao dịch nào bị lỗi.

Trên MICROMASTER 440, P2010 liên quan đến cấu hình tốc độ baud USS. Không nên xem đây là thông số điều chỉnh thời gian chờ telegram nói chung. P2011 thường được liên kết với địa chỉ USS. Tuy nhiên, vẫn phải xác minh ý nghĩa của mọi thông số theo đúng tài liệu hướng dẫn MM440 và cấu hình giao diện.

Thời gian chờ dài hơn không tự động an toàn hơn. Nếu biến tần tiếp tục sử dụng giá trị đặt khác không trước đó trong khi chờ hết thời gian chờ, việc tăng độ trễ đó có thể kéo dài chuyển động ngoài ý muốn. Trước tiên, hãy xác định phản ứng cần thiết khi mất truyền thông.

Lớp vật lý RS-485 vẫn rất quan trọng

Ngay cả khi các khung dữ liệu bị lỗi bị từ chối, mạng RS-485 không ổn định vẫn có thể gây ra việc thử lại liên tục, dữ liệu cũ, bỏ lỡ các cập nhật trạng thái và thời điểm xử lý ứng dụng không đều. Vì vậy, mạng vật lý cần được kiểm tra toàn diện.

Lập tài liệu về bus từ cổng truyền thông S7-200 đến từng biến tần. Xác nhận rằng hệ thống dây sử dụng đúng cấu trúc đường thẳng. Các nhánh hình sao dài có thể tạo ra phản xạ và nên tránh, trừ khi tài liệu giao diện được lắp đặt cho phép rõ ràng.

Xác minh rằng tất cả thiết bị sử dụng các cài đặt truyền thông tương thích. Các cài đặt này gồm tốc độ baud, bit chẵn lẻ, cấu trúc telegram, độ dài dữ liệu quy trình và địa chỉ slave. Hãy ghi lại các cài đặt thay vì thay đổi chúng theo trí nhớ.

Việc kết thúc đường truyền phải tuân theo yêu cầu của các giao diện và đầu nối Siemens thực tế. Không nên tự động bổ sung điện trở 120 ohm thông dụng. Việc kết thúc hoặc phân cực không đúng có thể làm tín hiệu kém hơn.

Kiểm tra loại cáp truyền thông, tính liên tục của lớp che chắn, liên kết của đầu nối và tuyến đi dây. Cáp RS-485 không nên chạy song song trong khoảng cách dài với cáp đầu ra động cơ, dây dẫn điện trở hãm, dây đấu công tắc tơ hoặc các mạch điện công suất tần số cao khác.

Khi khoảng cách ly bị hạn chế, hãy cho cáp nguồn và cáp tín hiệu cắt nhau ở góc gần vuông. Duy trì liên kết đẳng thế có chủ đích giữa các tủ điện và các phần của máy. Tránh các đoạn dây đuôi che chắn dài vì chúng làm giảm hiệu quả ở tần số cao.

Khi cần, hãy sử dụng đầu dò dao động ký vi sai phù hợp để kiểm tra dạng sóng. Hãy tìm các hiện tượng phản xạ, điện áp chế độ chung quá cao, dao động rung, sườn chậm, các đợt nhiễu và thay đổi biên độ trong quá trình tăng tốc trục chính hoặc hãm trục.

Máy tính xách tay đang kết nối hoặc bộ chuyển đổi USB có thể làm thay đổi nối đất và tải bus. Ghi lại xem lỗi có thay đổi khi kết nối thiết bị chẩn đoán hay không.

Các linh kiện dùng trong truyền thông và kết nối mạng công nghiệp nên được đánh giá cùng với cấu trúc liên kết, che chắn, kết cuối, định địa chỉ và cách PLC xử lý giao dịch. Thay một đầu nối sẽ không khắc phục được máy trạng thái truyền thông yếu.

Dạng sóng A, B và chỉ mục của bộ mã hóa gia tăng dùng để xử lý sự cố phản hồi

Xem xét chương trình S7-200 dưới dạng máy trạng thái

Các lỗi chạy thử không liên tục thường xuất hiện trong quá trình chuyển trạng thái thay vì khi vận hành ổn định. Máy có thể hoạt động đúng khi chạy liên tục nhưng gặp lỗi khi chuyển giữa chế độ thủ công và tự động, hoàn tất quá trình chạy về gốc, khôi phục sau cảnh báo, thay đổi công thức hoặc khôi phục liên lạc.

Tìm trong tham chiếu chéo chương trình mọi lệnh ghi vào các biến tốc độ, hướng và cho phép cuối cùng. Các chương trình cũ thường ghi cùng một từ bộ nhớ V trong nhiều mạng lệnh. Lần ghi được thực thi cuối cùng sẽ kiểm soát kết quả, có thể tạo ra hành vi tưởng như ngẫu nhiên.

Tạo một giai đoạn phân xử lệnh rõ ràng duy nhất. Lệnh chạy nhích thủ công, chuyển động tự động, chạy về gốc, các chức năng thiết lập và lệnh bảo trì nên đi vào giai đoạn đó dưới dạng các yêu cầu riêng biệt. Giá trị đặt cuối cùng chỉ được tạo sau khi xác thực chế độ, giới hạn, phản hồi, thông tin liên lạc và các điều kiện cho phép an toàn.

Xem xét logic xung một lần và phát hiện sườn. Một lệnh vốn chỉ kéo dài trong một lần quét có thể vẫn hoạt động vì bộ nhớ sườn đã được tái sử dụng, giữ nguyên hoặc ghi đè. Lệnh cũng có thể được kích hoạt lại khi một bit chế độ thay đổi.

Kiểm tra từng mạch chốt. Xác định điều kiện kích hoạt và mọi điều kiện đặt lại chốt. Một mạch chốt chuyển động chỉ phụ thuộc vào một bước trình tự diễn ra sau đó có thể vẫn hoạt động khi trình tự bị gián đoạn do lỗi.

Hãy kiểm tra việc xử lý dữ liệu có dấu. Một số nguyên âm được diễn giải thành một word không dấu có thể trở thành một giá trị dương rất lớn. Phép nhân có thể gây tràn số. Một word được sao chép sai thứ tự byte có thể tạo ra một giá trị đặt cực lớn.

Hãy xác minh việc chuyển đổi tỷ lệ từ đơn vị kỹ thuật sang giá trị quy trình USS. Áp dụng các giới hạn dương và âm sau phép tính cuối cùng, không chỉ tại đầu vào HMI.

Các hệ thống điều khiển Siemens SIMATIC S7 cũ có thể hoạt động ổn định trong nhiều thập kỷ, nhưng ứng dụng của chúng thường chứa các sửa đổi từ nhiều giai đoạn chạy thử. Một cuộc rà soát đối chiếu chéo có cấu trúc sẽ hữu ích hơn việc mặc định rằng phần cứng CPU đã trở nên không ổn định.

Các Trạng Thái Khởi Động Và Khôi Phục Cần Được Kiểm Tra Riêng

Dữ liệu chưa được khởi tạo hoặc được lưu giữ có thể gây chuyển động hiếm gặp sau khi mất điện, tải phần mềm, chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần hoặc kết nối lại HMI.

Hãy xác định mọi vùng nhớ lưu giữ được sử dụng bởi chương trình chuyển động. Xác định giá trị ban đầu của lệnh tốc độ, hướng, cho phép, chế độ, bước trình tự, các bit jog và trạng thái liên lạc sau từng loại khởi động lại.

Quy trình khởi động phải buộc mọi yêu cầu chuyển động về 0. Quy trình này phải xóa các lệnh jog và tự động đang chờ, xác thực phản hồi, xác nhận trạng thái giới hạn, thiết lập liên lạc và yêu cầu một trình tự cho phép mới được chủ động thực hiện.

Một giá trị đặt khác không được lưu giữ không bao giờ được phép có hiệu lực chỉ vì biến tần trở nên sẵn sàng trước khi PLC hoàn tất quá trình khởi tạo.

Hãy kiểm tra khởi động nguội, khởi động lại nóng, chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần, kết nối lại HMI và khôi phục một slave USS bị lỗi. Thực hiện các kiểm tra này khi máy được kiểm soát cơ khí và tốc độ cho phép đã được giảm xuống.

Hãy giám sát nguồn điều khiển 24 V trong các sự kiện nguồn điện. PLC, encoder, HMI, giao diện liên lạc, công tắc tơ và thiết bị điện tử điều khiển biến tần có thể khởi động lại ở các ngưỡng điện áp khác nhau. Một lần sụt áp ngắn có thể khiến một thiết bị vẫn hoạt động trong khi thiết bị khác khởi động lại.

Hãy ghi lại trình tự của nguồn điều khiển, PLC RUN, trạng thái liên lạc tốt, biến tần sẵn sàng, nhả phanh và cho phép chuyển động. Trình tự đó phải rõ ràng và có thể lặp lại.

HMI Có Thể Tạo Ra Các Lệnh Không Còn Hiển Thị

Dự án TP 170A phải được rà soát cùng với chương trình PLC. Một lệnh HMI có thể được ghi trong lúc nhấn nút, nhả nút, mở màn hình, đóng màn hình, tải công thức, cập nhật thẻ hoặc khôi phục liên lạc.

Một nút nhấn jog tạm thời có thể tạo ra tình trạng nguy hiểm khi thao tác nhấn đặt một bit và thao tác nhả xóa bit đó. Nếu mất liên lạc trong khi nút đang được nhấn, lệnh xóa có thể không bao giờ đến được PLC.

Sau đó người vận hành thấy nút đã nhả, nhưng bit PLC vẫn còn hoạt động. Một lần chuyển chế độ hoặc điều kiện cho phép khác có thể khiến yêu cầu chạy nhấp cũ này truyền đến lệnh chuyển động cuối cùng.

Một chức năng chạy nhấp đáng tin cậy không nên chỉ dựa vào cặp thao tác nhấn và thả. PLC nên yêu cầu lệnh được làm mới liên tục, áp dụng thời gian hết hạn ngắn, xác thực chế độ vận hành và xóa lệnh khi kết nối truyền thông trở nên không hợp lệ.

Hãy kiểm tra mọi sự kiện HMI liên quan đến chạy nhấp, nhập tốc độ, chiều quay, đặt lại, chọn chế độ, chạy về gốc và điều khiển chu kỳ tự động. Tìm các thẻ trùng lặp cùng trỏ đến một địa chỉ PLC.

Các đầu vào số cần được kiểm tra phạm vi cả trên bảng điều khiển và PLC. PLC phải từ chối các giá trị nằm ngoài phạm vi kỹ thuật cho phép, ngay cả khi trường HMI có vẻ được cấu hình đúng.

Các hệ thống HMI Siemens SIMATIC đời cũ có thể chứa hành vi ở cấp màn hình không hiển thị trong logic PLC. Việc ghi riêng thẻ HMI thô và lệnh PLC đã xác thực giúp xác định nguồn lệnh thực sự.

MM440 Có Thể Ảnh Hưởng Đến Sự Cố Mà Không Điều Khiển Bàn Trượt

MICROMASTER 440 điều khiển trục chính, nhưng vẫn có thể ảnh hưởng đến môi trường điều khiển bàn trượt. Bộ chỉnh lưu đầu vào, liên kết DC, đầu ra động cơ, mạch hãm và tần số chuyển mạch của nó có thể tạo ra nhiễu dẫn truyền hoặc nhiễu bức xạ.

Nhiễu mạnh nhất có thể xảy ra trong lúc trục chính tăng tốc, giảm tốc, đạt đỉnh dòng điện hoặc hãm, thay vì khi vận hành ổn định. Hãy so sánh dấu thời gian chuyển động ngoài kiểm soát với trạng thái trục chính.

Hãy ghi nhật ký thời điểm khởi động, dừng, thay đổi tốc độ, dòng điện, tình trạng bus DC, lịch sử lỗi và hoạt động hãm của trục chính. Xác định xem mọi sự kiện có xảy ra trong một quá trình chuyển trạng thái tương tự của trục chính hay không.

Nếu các thiết bị MM440 và MASTERDRIVES dùng chung bus USS, trục chính cũng ảnh hưởng đến thời gian truyền thông. PLC phải thăm dò từng thiết bị phụ theo cách có thể dự đoán được và xử lý từng phản hồi trong đúng cấu trúc bộ nhớ.

Hãy xác minh rằng các vùng dữ liệu USS của trục chính và bàn trượt không bị chồng lấn. Các ứng dụng S7-200 nhỏ gọn đôi khi sử dụng lại vùng nhớ V mà không phân tách rõ ràng. Một khối ghi dữ liệu cho trục chính có thể ghi đè lên một phần lệnh của bàn trượt.

Việc đưa MM440 ra ngoài tủ không hoàn toàn loại bỏ ảnh hưởng của nó. Cáp động cơ, đường nối đất, tuyến đi dây truyền thông và các bộ nguồn dùng chung vẫn có thể còn được kết nối.

Hãy sử dụng phép đo thay vì liên tục di dời thiết bị. Kiểm tra khoảng cách giữa các dây cáp, việc nối vỏ chống nhiễu, cuộn kháng hoặc bộ lọc được chỉ định cho bộ biến tần, liên kết nối đất trong tủ, đầu cuối cáp động cơ, cũng như mối quan hệ thời gian giữa các sự kiện chuyển mạch và lỗi truyền thông.

Kiểm tra MASTERDRIVES theo chức năng tín hiệu

Một cuộc kiểm tra tham số MASTERDRIVES nên theo dõi toàn bộ đường dẫn tín hiệu. Không nên bắt đầu bằng danh sách số tham số được sao chép từ một hệ thống lắp đặt khác.

Trước tiên, hãy xác minh phiên bản điều khiển đã cài đặt, bản phát hành phần mềm, bo mạch điều khiển và tùy chọn phản hồi. Sau đó xem xét chế độ điều khiển, dữ liệu động cơ, loại phản hồi, tỷ lệ chuyển đổi phản hồi và nguồn phản hồi.

Xác định mọi nguồn có thể điều khiển lệnh BẬT/TẮT biến tần. Các nguồn này có thể bao gồm từ điều khiển USS, đầu vào đầu nối, lệnh cố định, các kết nối binector nội bộ hoặc các chức năng công nghệ.

Xác định mọi nguồn có thể góp phần tạo ra giá trị đặt tốc độ hoặc vị trí cuối cùng. Kiểm tra giá trị đặt chính, các giá trị đặt bổ sung, tốc độ cố định, chức năng chạy nhấp, đầu vào analog, chức năng chiết áp cơ giới và các khối chức năng nội bộ.

Xem xét các giới hạn tốc độ dương và âm, các đường dốc tăng tốc, các đường dốc giảm tốc, giới hạn dòng điện, giới hạn mô-men xoắn và các hạn chế về hướng. Các cài đặt tạm thời thận trọng có thể giảm rủi ro khi chẩn đoán, nhưng không phải là biện pháp bảo vệ an toàn độc lập.

Kiểm tra chức năng giám sát phản hồi và phản ứng khi có lỗi. Xác định biến tần được cấu hình để làm gì khi phản hồi bị mất, không ổn định, đảo chiều hoặc không hợp lý.

Đọc lịch sử cảnh báo và lỗi của biến tần trước khi xóa. Một cảnh báo có vẻ không liên quan có thể ghi lại thời điểm điều kiện điều khiển thay đổi.

Sử dụng phương pháp kỹ thuật đã cài đặt, chẳng hạn như DriveMonitor, PMU, OP1S hoặc một giao diện được phê duyệt khác, để quan sát các đầu nối nội bộ và các giá trị thực tế. Chọn các giá trị phù hợp với phiên bản điều khiển cụ thể.

Phương pháp chức năng này áp dụng cho cả các hệ thống truyền động và điều khiển chuyển động Siemens đời cũ lẫn hiện tại. Phần mềm điều khiển, các tùy chọn phản hồi và định tuyến nội bộ có thể khác nhau ngay cả khi hai biến tần có vẻ giống nhau về mặt vật lý.

Xây dựng Bộ ghi sự kiện chớp bắt

Một sự kiện chỉ xảy ra mỗi ngày một lần không thể được xử lý bằng cách theo dõi HMI liên tục. Hệ thống cần một bộ ghi sự kiện chớp bắt để ghi lại khoảng thời gian trước và sau chuyển động bất thường.

Tạo một bộ đệm vòng trong PLC, chứa lệnh thô từ HMI, lệnh đã được xác thực, giá trị đặt tốc độ cuối cùng, hướng, trạng thái cho phép, chế độ, trạng thái trình tự, các đầu vào giới hạn, trạng thái sẵn sàng của biến tần, kết quả giao dịch USS và bộ đếm mẫu.

Tại biến tần, ghi lại từ điều khiển nhận được, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động, tốc độ thực tế, trạng thái phản hồi, dòng điện đầu ra, dòng điện tạo mô-men xoắn nếu có, cảnh báo và lỗi.

Có thể dựa vào tốc độ thực tế vượt một ngưỡng nhỏ trong khi lệnh PLC cuối cùng bằng không để kích hoạt. Một điều kiện khác có thể phát hiện chuyển động ngoài trạng thái trình tự được phê duyệt. Sự không khớp giữa hướng được ra lệnh và hướng đo được cũng có thể kích hoạt việc ghi dữ liệu.

Giữ lại dữ liệu trước khi kích hoạt. Nếu việc ghi nhật ký chỉ bắt đầu sau khi bàn trượt đã di chuyển, điều kiện khởi phát có thể đã biến mất.

Chẩn đoán truyền thông cần phân biệt các giao dịch thành công, phản hồi bị bỏ lỡ, tin nhắn bị từ chối, các lỗi liên tiếp và các sự kiện khôi phục. Ghi lại slave nào đang hoạt động trong thời điểm xảy ra lỗi.

Giữ logic chẩn đoán ở mức gọn. S7-200 có bộ nhớ và khả năng xử lý theo chu kỳ hạn chế. Hãy xác nhận việc ghi nhật ký không làm ảnh hưởng đến thời gian của các quy trình USS hiện có.

Xuất dữ liệu sau mỗi sự kiện. Lưu dữ liệu cùng với ngày, trạng thái máy, báo cáo của nhân chứng và mọi quan sát thực tế. Một chuỗi gồm nhiều sự kiện có thể cho thấy một kiểu mẫu mà một sự kiện đơn lẻ không thể.

Sử dụng các bộ đếm chẩn đoán trả lời những câu hỏi cụ thể

Bộ đếm chỉ hữu ích khi ý nghĩa của chúng rõ ràng. Một bộ đếm lệnh tổng quát và một bộ đếm phản hồi tổng quát có thể lệch nhau vì nhiều lý do bình thường.

Đếm từng yêu cầu chuyển động HMI được chấp nhận. Đếm từng lệnh chuyển động được bộ phân xử cuối cùng của PLC chấp nhận. Đếm từng lần truyền USS hoàn tất thành công. Đếm từng phản hồi hợp lệ nhận được từ bộ truyền động của trục.

Ngoài ra, hãy đếm thời gian chờ truyền thông, các sự kiện bộ truyền động chưa sẵn sàng, lần kích hoạt giới hạn, thay đổi chế độ và thời điểm lệnh hết hạn.

Lưu giá trị tốc độ được truyền lần cuối và từ điều khiển. Lưu giá trị thực tế hợp lệ nhận được lần cuối và từ trạng thái. Khi phù hợp, hãy thêm số thứ tự vào cấu trúc lệnh.

Khi một sự kiện xảy ra, các bộ đếm có thể trả lời một số câu hỏi:

  • HMI có tạo ra yêu cầu không?
  • PLC có phê duyệt yêu cầu đó không?
  • PLC có truyền một điện tín mới không?
  • Bộ truyền động có trả về phản hồi hợp lệ không?
  • Chuyển động thực tế có bắt đầu mà không có lệnh mới được phê duyệt không?

Không nên tự động đặt lại bộ đếm ở mỗi lần khởi động trừ khi giá trị lịch sử của nó không cần thiết. Hãy cân nhắc lưu bộ đếm sự kiện trong bộ nhớ duy trì, đồng thời buộc bản thân tất cả các lệnh chuyển động về giá trị khởi động an toàn.

Bảo vệ vượt hành trình độc lập không thể phụ thuộc vào logic thông thường

Các giới hạn vị trí bằng phần mềm rất hữu ích, nhưng không thể là lớp bảo vệ duy nhất trước một lỗi có thể bắt nguồn từ chương trình PLC, đường truyền thông hoặc bộ điều khiển bộ truyền động thông thường.

Mỗi trục cần có biện pháp bảo vệ cuối hành trình được thiết kế phù hợp. Tùy thuộc vào đánh giá rủi ro của máy, biện pháp này có thể bao gồm công tắc giới hạn đấu dây cứng, cảm biến vị trí đạt cấp an toàn, rơ-le an toàn, mạch khóa bộ truyền động, công tắc tơ, phanh hoặc một kiến trúc đã được thẩm định khác.

Một đầu vào PLC tiêu chuẩn ghi lệnh tốc độ bằng không không tự động trở thành chức năng an toàn. Cùng một lỗi logic gây ra chuyển động có thể ngăn lệnh dừng đó được xử lý.

Việc loại bỏ giá trị đặt tốc độ cũng không đảm bảo mô-men xoắn được loại bỏ. Bộ truyền động có thể vẫn được kích hoạt, một giá trị đặt thứ cấp có thể vẫn đang hoạt động hoặc năng lượng cơ học tích trữ có thể tiếp tục làm tải chuyển động.

Kiểm tra độc lập nút dừng khẩn cấp, các liên động bảo vệ, công tắc hành trình quá mức, tiếp điểm lỗi biến tần, phanh và công tắc tơ. Xác nhận rằng việc khởi động lại cần có thao tác chủ ý sau khi cơ cấu bảo vệ đã hoạt động.

Trong quá trình chạy chẩn đoán, hãy giảm tốc độ tối đa, gia tốc, mô-men xoắn và hành trình khả dụng ở mức khả thi về mặt kỹ thuật. Chỉ sử dụng các cữ chặn cơ khí tạm thời khi chúng được thiết kế cho năng lượng va đập có thể xảy ra.

Không có mục tiêu chẩn đoán nào biện minh cho việc để một người tiếp xúc với trục đã từng chuyển động mất kiểm soát.

Ví dụ: Cáp chỉ hỏng khi đảo chiều

Hãy xem xét một bàn trượt hoạt động bình thường khi kiểm tra tĩnh chậm, nhưng di chuyển dữ dội khi đảo chiều nhanh. Nhật ký PLC cho thấy lệnh ổn định. Dấu vết của biến tần cho thấy nhiễu đột ngột trong tốc độ đo được, sau đó là tín hiệu đầu ra hiệu chỉnh lớn.

Kiểm tra thông mạch trên cáp encoder đạt yêu cầu khi máy dừng. Tuy nhiên, cáp đi qua một máng xích chuyển động. Một dây dẫn bị gãy gần bán kính uốn tối thiểu và chỉ hở mạch khi máng xích đến một vị trí nhất định.

Phép đo bằng máy hiện sóng tại đầu vào biến tần cho thấy một kênh encoder bị sụt trong khi đảo chiều. Lệnh vẫn đúng và không ghi nhận lỗi USS.

Cáp được thay bằng loại cáp uốn liên tục phù hợp. Bộ giảm căng và đầu nối bọc chống nhiễu được khôi phục. Nguồn cấp encoder và chất lượng dạng sóng được kiểm tra trong toàn bộ hành trình của bàn trượt.

Bước xác minh cuối cùng bao gồm đảo chiều lặp lại ở tốc độ giảm, sau đó vận hành có kiểm soát ở tốc độ sản xuất bình thường. Một dạng sóng mới, ổn định, được lưu làm đường cơ sở.

Trường hợp này cho thấy vì sao cần kiểm chứng động đối với lỗi phản hồi. Kiểm tra điện trở tĩnh có thể đạt yêu cầu ngay cả khi cáp hỏng trong quá trình vận hành.

Ví dụ: Lệnh chạy nhấp vẫn tồn tại khi mất liên lạc HMI

Ở một máy khác, việc nhấn nút chạy nhấp sẽ đặt một bit PLC. Nhả nút sẽ xóa bit đó. HMI mất liên lạc trong khi nút vẫn được nhấn, nên lệnh nhả không bao giờ đến được PLC.

Vào thời điểm đó, một liên động khác ngăn chuyển động. Bit chạy nhấp cũ vẫn bị ẩn. Sau đó, người vận hành thay đổi chế độ máy. Logic PLC cuối cùng lúc này chấp nhận yêu cầu chạy nhấp cũ, khiến bàn trượt di chuyển ngoài dự kiến.

Biến tần tuân theo giá trị đặt hợp lệ từ PLC. Liên lạc USS vẫn bình thường khi chuyển động bắt đầu. Việc thay encoder hoặc thêm một kết nối bọc chống nhiễu khác sẽ không khắc phục được sự cố.

Logic PLC đã sửa đổi yêu cầu yêu cầu chạy nhấp phải được làm mới liên tục. Lệnh sẽ hết hiệu lực sau một khoảng thời gian ngắn. Lệnh chỉ được chấp nhận ở đúng chế độ, khi liên lạc hợp lệ và điều kiện cho phép bắt buộc được đáp ứng.

Logic khởi động sẽ xóa mọi yêu cầu chuyển động. Thao tác nhả trên HMI vẫn được duy trì, nhưng không còn là cơ chế duy nhất để loại bỏ lệnh.

Bộ ghi sự kiện xác nhận rằng bit HMI thô vẫn hoạt động sau sự cố truyền thông trước đó. Nguyên nhân gốc không phải là dữ liệu truyền thông bị hỏng, mà là việc xử lý không an toàn một lệnh hợp lệ nhưng đã lỗi thời.

Ví dụ trường hợp: Nhiễu làm lộ ra điểm yếu trong việc xử lý bộ đệm USS

Một máy thứ ba gặp lỗi hết thời gian chờ USS khi trục chính tăng tốc. Các điện tín bị hỏng sẽ bị từ chối, vì vậy mạng không trực tiếp chuyển đổi lệnh tốc độ này thành lệnh tốc độ khác.

Tuy nhiên, ứng dụng PLC không vô hiệu hóa lệnh trục trước đó sau khi một giao dịch bị bỏ lỡ. Quy trình USS cũng chạy có điều kiện, tạo ra các khoảng thời gian thăm dò không đều.

Trong quá trình chuyển đổi trình tự, lệnh bằng 0 mới được ghi vào một vị trí nhớ, trong khi bộ đệm truyền vẫn chứa một giá trị khác 0 cũ hơn. Điện tín thành công tiếp theo gửi dữ liệu hợp lệ nhưng đã lỗi thời.

Biến tần nhận được lệnh có cấu trúc chính xác và phản hồi bình thường. Nhiễu ở lớp vật lý đã làm lộ ra điểm yếu của phần mềm, thay vì trực tiếp tạo ra giá trị đặt.

Biện pháp khắc phục cải thiện việc đi cáp và liên kết lớp chống nhiễu. Sau đó, chương trình truyền thông PLC được thiết kế lại để mỗi biến tần sử dụng vùng nhớ riêng. Giá trị đặt cuối cùng đã được xác nhận được sao chép vào bộ đệm truyền ngay trước khi giao dịch diễn ra.

Một phản hồi bị bỏ lỡ sẽ đánh dấu dữ liệu là không hợp lệ. Phản ứng được lập trình khi mất truyền thông được xác minh thông qua thử nghiệm có kiểm soát.

Trường hợp này cho thấy việc xử lý sự cố truyền thông phải bao quát cả dạng sóng điện và vòng đời dữ liệu của ứng dụng.

Trình tự điều tra thực tế tại hiện trường

Bước 1: Bảo đảm an toàn cho máy. Thiết lập cơ chế bảo vệ vượt hành trình độc lập, giảm năng lượng thử nghiệm và hạn chế người ra vào.

Bước 2: Xác nhận phần cứng. Ghi lại đầy đủ mã đặt hàng, phiên bản phần mềm, bo mạch tùy chọn, thiết bị phản hồi và mô-đun giao tiếp.

Bước 3: Tạo bản sao lưu. Lưu chương trình S7-200, dự án TP 170A, bộ tham số MASTERDRIVES và các tham số MM440.

Bước 4: Xác định sự kiện. Ghi lại hướng, tốc độ, thời lượng, chế độ vận hành, vị trí, trạng thái trục chính và cách dừng.

Bước 5: Lập sơ đồ chuỗi lệnh. Xác định mọi nguồn của giá trị đặt, tín hiệu cho phép, hướng, tốc độ cố định, chạy nhấp và tham chiếu bổ sung.

Bước 6: Thêm chức năng ghi nhật ký đồng bộ. Ghi lại các lệnh PLC, dữ liệu USS, giá trị nội bộ của biến tần, phản hồi, dòng điện, các giới hạn, cảnh báo và lỗi.

Bước 7: Kiểm tra các trạng thái khởi động. Kiểm tra khởi động nguội, khởi động lại nóng, chuyển trạng thái CPU RUN, kết nối lại HMI và khôi phục truyền thông.

Bước 8: Kiểm tra phản hồi động. Kiểm tra điện áp cấp, chất lượng dạng sóng, ghép nối, đầu nối, lớp chống nhiễu và hiện tượng uốn cáp.

Bước 9: Kiểm tra USS và RS-485. Kiểm tra địa chỉ, cấu trúc liên kết, kết cuối, vùng dữ liệu, thời gian và xử lý lỗi.

Bước 10: Rà soát tham chiếu chéo PLC. Tìm mọi vị trí ghi vào giá trị đặt cuối cùng, hướng và tín hiệu cho phép biến tần hoạt động.

Bước 11: Kiểm tra tuyến tín hiệu biến tần. Xác minh mọi nguồn lệnh và mọi yếu tố đóng góp vào giá trị đặt đang hoạt động.

Bước 12: Thay đổi từng mục một. Ghi lại trạng thái cũ, trạng thái mới, lý do, kết quả kiểm tra và phương pháp khôi phục.

Gia cố dài hạn phải giải quyết kiến trúc

Sau khi tìm ra nguyên nhân trực tiếp, hãy hỏi tại sao một lỗi đơn lẻ có thể gây ra chuyển động gây hư hỏng. Một lần hết thời gian chờ truyền thông, đứt cáp hoặc lỗi HMI không được phép vượt qua mọi lớp bảo vệ.

Tách riêng việc tạo lệnh, xác thực lệnh, truyền tải thông tin, điều khiển biến tần và bảo vệ an toàn. Mỗi lớp phải có trách nhiệm được xác định rõ.

PLC phải tạo ra một lệnh bị giới hạn và được xác thực theo trạng thái. Quy trình truyền thông phải truyền dữ liệu hiện thời với trạng thái hợp lệ và độ mới rõ ràng. Biến tần phải áp dụng các giới hạn vận hành đã cấu hình và giám sát phản hồi. Các chức năng an toàn độc lập phải kiểm soát chuyển động nguy hiểm.

Hãy cân nhắc liệu kiến trúc S7-200 và USS còn có thể được hỗ trợ hay không. Di chuyển sang nền tảng PLC và biến tần mới hơn có thể cải thiện khả năng chẩn đoán, đóng dấu thời gian, tính sẵn có của linh kiện, khả năng quan sát mạng và quản lý bản sao lưu.

Mạng mới hơn không tự động làm cho máy an toàn. Chỉ riêng PROFINET không thể khắc phục việc phân xử lệnh yếu, logic khởi động kém hoặc bảo vệ vượt hành trình không đầy đủ.

Việc hiện đại hóa nên bao gồm HMI, bản vẽ, kiểm soát phiên bản phần mềm, kiến trúc an toàn, chiến lược phụ tùng thay thế và đào tạo nhân viên. Chỉ thay PLC có thể chuyển vấn đề sang một nền tảng khác.

Đối với các ứng dụng định vị yêu cầu cao, hãy đánh giá liệu biên dạng chuyển động có nên được thực thi bên trong một biến tần hoặc bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng thay vì thông qua các lệnh tốc độ nối tiếp lặp lại hay không. Quyết định đúng phụ thuộc vào độ chính xác định vị, khả năng đồng bộ hóa, thời gian chu kỳ, kiến trúc phản hồi và rủi ro của máy.

Xác minh không chỉ là chờ sự cố tái diễn

Bảy ngày không xảy ra sự cố là tín hiệu đáng khích lệ, nhưng không chứng minh nguyên nhân gốc đã được loại bỏ. Việc xác minh nên chủ động tái tạo các điều kiện trước đây từng làm tăng rủi ro.

Thực hiện nhiều chu kỳ chạy toàn hành trình ở tốc độ được kiểm soát. Bao gồm đảo chiều nhanh, tăng tốc trục chính, phanh trục chính, điều kiện tủ điện nóng, tải tối đa trong điều kiện bình thường và chuyển động của máng dẫn cáp.

Lặp lại các bài kiểm tra khởi động và khôi phục. Chu kỳ nguồn điều khiển theo quy trình đã được phê duyệt. Kiểm tra chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần, kết nối lại HMI, mất một thiết bị phụ USS và khôi phục liên lạc.

Xác minh phản ứng khi mất phản hồi bằng phương pháp thử nghiệm đã được phê duyệt. Không ngắt kết nối bộ mã hóa đang được sử dụng trong sản xuất khi nhân viên có thể tiếp xúc với chuyển động.

Kiểm tra từng giới hạn phần cứng, giới hạn phần mềm, đầu vào lỗi của bộ truyền động, nút dừng khẩn cấp, phanh và thiết bị giới hạn hành trình độc lập. Xác nhận phản ứng dừng và hành vi khởi động lại theo yêu cầu.

So sánh lệnh cuối cùng của PLC, lệnh bộ truyền động nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động và chuyển động thực tế trong suốt mọi thử nghiệm.

Xác định tiêu chí chấp nhận trước khi thử nghiệm. Các tiêu chí phù hợp có thể bao gồm:

  • Không có chuyển động ngoài ý muốn trong bất kỳ điều kiện khởi động hoặc khôi phục nào.
  • Không có lỗi giao tiếp USS không được xử lý.
  • Không còn lệnh chuyển động được giữ lại sau khi mất liên lạc HMI.
  • Nguồn cấp phản hồi và dạng sóng ổn định trong suốt toàn bộ hành trình.
  • Hoạt động chính xác của mọi thiết bị giới hạn hành trình độc lập.
  • Sự nhất quán được ghi nhận giữa lệnh, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt đang hoạt động và chuyển động thực tế.

Duy trì bộ ghi sự kiện trong giai đoạn vận hành sản xuất ban đầu. Biện pháp khắc phục thành công phải loại bỏ cả triệu chứng vật lý lẫn kiểu chẩn đoán bất thường đã gây ra nó.

Nguyên nhân gốc sẽ xuất hiện tại nơi các tín hiệu lần đầu tiên bất đồng

Không nên quy cho “nhiễu”, “bộ mã hóa” hoặc “USS” hiện tượng trượt chạy mất kiểm soát không liên tục trong hệ thống Siemens S7-200 và MASTERDRIVES nếu chưa có bằng chứng.

Phương pháp quyết định là đối chiếu lệnh cuối cùng của PLC, lệnh mà bộ truyền động nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động và phản ứng cơ học thực tế.

Nếu lệnh PLC trở nên sai, hãy kiểm tra HMI và logic ứng dụng. Nếu giá trị truyền đi hoặc nhận được trở nên sai, hãy kiểm tra việc xử lý bộ nhớ, tỷ lệ, cấu trúc telegram và mạng RS-485.

Nếu bộ truyền động kích hoạt một nguồn lệnh mà PLC không chủ định, hãy kiểm tra cấu hình nội bộ của bộ truyền động. Nếu mọi lệnh vẫn an toàn trong khi động cơ tăng tốc, hãy kiểm tra phản hồi, nguồn cấp cho bo mạch điều khiển, phần cứng bộ truyền động và cơ khí.

Các lỗi phản hồi vẫn có cơ sở, nhưng phải được kiểm tra như những mạch hoàn chỉnh. Các sự cố USS vẫn có cơ sở, nhưng dữ liệu hợp lệ đã lỗi thời và logic khôi phục yếu thường hợp lý hơn khả năng một telegram bị hỏng ngẫu nhiên lại trở thành lệnh tốc độ tối đa hợp lệ.

Máy chỉ nên trở lại vận hành bình thường sau khi biện pháp bảo vệ độc lập đã có hiệu lực, cơ chế khởi phát được chứng minh bằng bằng chứng đã ghi nhận, và thử nghiệm có kiểm soát đã xác minh cả biện pháp khắc phục lẫn phản ứng trước các sự cố trong tương lai.

Cách tiếp cận có kỷ luật này đòi hỏi chuẩn bị nhiều hơn so với việc thay thế linh kiện theo suy đoán. Nó cũng tạo ra kết quả có giá trị hơn: một máy có đường chuyển động được hiểu rõ, ghi nhật ký, lập tài liệu và được bảo vệ trước sự cố đơn lẻ tiếp theo.

More articles

View all
Industrial joystick form factors for machine operator controls Thiết kế bộ điều khiển cần điều khiển công nghiệp cho chuyển động an toàn Live PID trend comparing command, feedback, and controller output Xem hoạt động của PID trước khi tinh chỉnh vòng điều khiển Compact motion drive used to commission a linear axis Chạy thử trục tuyến tính mà không che giấu các lỗi cơ khí Interposing relay used between industrial control and field circuits Rơ-le trung gian: Cách ly, ghép tải và chẩn đoán

Vì sao dữ liệu bảo trì thiết yếu đối với độ tin cậy trong công nghiệp

Dữ liệu bảo trì kết nối các lệnh công việc, tín hiệu cảm biến, lịch sử tài sản, chi phí và kiến thức của kỹ thuật viên. Khi được sử dụng hiệu quả, dữ liệu này giúp cải thiện công tác lập kế hoạch, ...

Hiện tượng bàn trượt chạy mất kiểm soát không liên tục là một sự kiện an toàn máy

Một trục chuyển động mà không có lệnh dự kiến không phải là lỗi chạy thử thông thường. Đó là sự kiện chuyển động không kiểm soát có thể gây hư hỏng cho dao, kết cấu máy, phôi, đồ gá và con người. Rủi ro càng khó quản lý hơn khi bàn trượt hoạt động bình thường trong nhiều giờ trước khi đột ngột chuyển động với tốc độ hoặc theo hướng không mong muốn.

Máy được xem xét trong trường hợp này sử dụng Siemens SIMATIC S7-200 CPU 226, một thiết bị SIMOVERT MASTERDRIVES cho các trục bàn trượt, một MICROMASTER 440 cho trục chính và một bảng điều khiển TP 170A. Dữ liệu lệnh và trạng thái được truyền qua mạng truyền thông nối tiếp USS.

Sự cố được báo cáo xảy ra trên một hoặc cả hai bàn trượt. Sự cố có thể xuất hiện một hoặc hai lần trong một ngày làm việc, sau đó máy vận hành bình thường trong hai hoặc ba ngày. Các nỗ lực trước đây bao gồm tách biến tần VFD trục chính khỏi tủ điều khiển chính và cải thiện việc tiếp địa. Những biện pháp đó không loại bỏ được sự cố.

Mô hình này thường khiến việc khắc phục sự cố trở nên phỏng đoán. Kỹ sư có thể thay encoder, đi lại cáp, điều chỉnh tham số biến tần hoặc bổ sung dây tiếp địa. Một thay đổi có thể tạm thời làm thay đổi triệu chứng, tạo ấn tượng rằng sự cố đã được giải quyết. Sau đó sự cố quay lại vì đường truyền lệnh thực tế chưa bao giờ được chứng minh.

Một cuộc điều tra đáng tin cậy phải xác định điểm đầu tiên mà hành vi dự kiến trở nên bất thường. Nhóm cần biết HMI đã yêu cầu gì, PLC đã chấp nhận gì, PLC đã truyền gì, biến tần đã nhận gì, biến tần đã kích hoạt gì bên trong và động cơ thực sự đã làm gì.

Cảnh báo an toàn: Không tiếp tục thử nghiệm sản xuất không có người giám sát sau khi xảy ra chuyển động trượt không kiểm soát. Hãy thiết lập biện pháp bảo vệ hành trình vượt độc lập, hạn chế tiếp cận, giảm tốc độ và lực khả dụng, đồng thời xác minh phương pháp dừng đã được thiết kế trước khi bắt đầu vận hành chẩn đoán.

Bắt đầu bằng việc xác nhận mọi thiết bị đã lắp đặt

Các hệ thống Siemens cũ thường vẫn tiếp tục hoạt động rất lâu sau khi đội ngũ chạy thử ban đầu đã rời đi. Bản vẽ có thể chứa các thay đổi viết tay. Bản sao lưu tham số có thể không đầy đủ. Các mô-đun thay thế có thể đã được lắp mà không cập nhật tài liệu. Vì vậy, việc nhận dạng phần cứng phải được thực hiện trước khi diễn giải tham số.

Ghi lại đầy đủ mã đơn hàng từ mọi bảng tên. Không chỉ dựa vào danh sách thiết bị được nhập bằng tay. Mã CPU S7-200 được báo cáo có chứa các ký tự có thể đã bị chép sai. Bộ điều khiển thực tế có thể là Siemens 6ES7216-2BD23-0XB0 SIMATIC S7-200 CPU 226, nhưng phải xác nhận trực tiếp bộ nguồn và biến thể đầu ra trên thiết bị đã lắp đặt.

Chỉ một ký tự không chính xác cũng có thể dẫn đến việc sử dụng sai tài liệu hướng dẫn, sơ đồ đầu cực hoặc linh kiện thay thế. Chữ O thường bị nhầm với số không. Số một có thể bị nhầm với chữ I. Một hậu tố bị thiếu cũng có thể che giấu một tùy chọn phần cứng quan trọng.

Kỷ luật tương tự cũng áp dụng cho thiết bị SIMOVERT MASTERDRIVES. MASTERDRIVES là một dòng sản phẩm rộng chứ không phải một thiết kế truyền động cố định. Các bo mạch điều khiển, phiên bản phần mềm, tùy chọn bộ mã hóa, bo mạch công nghệ và cấu hình Vector Control hoặc Motion Control có thể làm thay đổi các tham số khả dụng và tuyến định tuyến tín hiệu bên trong.

Cũng cần xác minh mã đặt hàng của MICROMASTER 440. Mặc dù MM440 điều khiển trục chính chứ không phải các bàn trượt, nó dùng chung môi trường tủ điện và có thể dùng chung đường truyền thông USS. Các sự kiện đóng cắt, tuyến đi cáp, cấu hình địa chỉ và thời gian truyền thông của nó có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Ghi lại model TP 170A, phiên bản dự án HMI, cài đặt truyền thông và các địa chỉ PLC được kết nối. Bảng điều khiển có thể chứa các sự kiện nút bấm, chức năng công thức, giá trị khởi động hoặc hành vi thẻ biến mà chỉ xem chương trình PLC thì không thể xác định được.

Trước khi thay đổi bất kỳ tham số nào, hãy tạo bản sao lưu đầy đủ của chương trình PLC, dự án HMI, bộ tham số MASTERDRIVES và bộ tham số MM440. Chụp ảnh lớp chống nhiễu của cáp, các công tắc trên bo mạch, các đầu nối dây tại đầu cực và các mô-đun tùy chọn. Đường cơ sở này cho phép so sánh và hoàn tác mọi thay đổi về sau.

Phần cứng hệ thống Siemens S7-200 CPU 226, MASTERDRIVES, MICROMASTER 440 và TP 170A

Xác định ý nghĩa của “chạy mất kiểm soát” theo cách người vận hành hiểu

Từ “chạy mất kiểm soát” có thể mô tả nhiều sự kiện khác nhau. Tăng tốc lên tốc độ tối đa khác với chạy nhích ngoài ý muốn trong quãng ngắn. Chuyển động trong khi khởi động khác với chuyển động trong một trình tự tự động. Hướng chẩn đoán sẽ thay đổi tùy theo sự kiện chính xác.

Phỏng vấn tất cả những người đã chứng kiến sự cố. Hãy hỏi về quan sát thay vì kết luận. “Bộ mã hóa bị hỏng” là một kết luận. “Bàn trượt di chuyển nhanh theo hướng dương trong khi HMI hiển thị tốc độ bằng không” là một quan sát.

Ghi lại trục liên quan, hướng di chuyển, tốc độ ước tính, thời lượng, vị trí ban đầu, chế độ máy, trạng thái trục chính, bước chương trình đang hoạt động và phương pháp đã dừng chuyển động. Xác định chuyển động bắt đầu từ trạng thái đứng yên hay phát triển trong khi một chuyển động khác đang diễn ra.

Nếu bàn trượt tăng tốc đến tốc độ tối đa, hãy kiểm tra cực tính phản hồi, các nguồn giá trị đặt đang hoạt động, trình tự kích hoạt và chức năng điều chỉnh của bộ truyền động. Nếu nó chỉ di chuyển một đoạn ngắn, hãy kiểm tra các bit chạy nhích, các kích hoạt cạnh bị trùng lặp, các lệnh cũ chưa được cập nhật và quá trình chuyển trạng thái trình tự.

Nếu sự kiện chỉ xuất hiện ở chế độ tự động, logic trình tự trở nên đáng chú ý hơn. Nếu sự kiện cũng xảy ra ở chế độ thủ công, hãy tập trung vào cơ chế phân xử lệnh được cả hai chế độ dùng chung. Nếu trục di chuyển trong lúc bật nguồn, chuyển trạng thái CPU, đặt lại bộ biến tần hoặc kết nối lại HMI, cần lập tức kiểm tra quá trình khởi tạo khi khởi động.

Hành vi dừng cung cấp bằng chứng có giá trị. Nếu việc ngắt tín hiệu cho phép bộ biến tần từ PLC làm trục dừng lại, tầng công suất có thể vẫn đang phản hồi theo đường cho phép dự kiến. Nếu chuyển động tiếp tục cho đến khi cô lập nguồn điện chính, hãy kiểm tra phần cứng bộ biến tần, dây đấu cho phép bên ngoài, hoạt động của công tắc tơ và các nguồn lệnh bên ngoài PLC.

Đồng thời, hãy xác định xem bộ biến tần có phát sinh cảnh báo hoặc lỗi hay không. Một sự kiện không có lỗi không chứng minh bộ biến tần hoạt động bình thường, nhưng cho thấy bộ biến tần có thể đã xem lệnh và phản hồi là hợp lệ.

Hãy xem Máy như một chuỗi lệnh hoàn chỉnh

Lệnh chuyển động có thể bắt đầu từ bảng điều khiển TP 170A. Một nút, đầu vào số, công thức, sự kiện trên màn hình hoặc trình tự tự động đặt một giá trị trong bộ nhớ PLC. S7-200 xác thực yêu cầu đó và tính toán tốc độ hoặc giá trị đặt chuyển động. Sau đó, một quy trình truyền thông USS tạo telegram chứa dữ liệu điều khiển và dữ liệu quá trình.

Thiết bị MASTERDRIVES nhận telegram và truyền từ điều khiển cùng giá trị đặt qua cấu trúc tín hiệu nội bộ. Lệnh cuối cùng đang hoạt động cũng có thể bao gồm tốc độ cố định, đầu vào analog, lệnh từ đầu cực, giá trị đặt bổ sung, đầu vào chạy nhấp hoặc các khối chức năng nội bộ.

Đường phản hồi cũng quan trọng không kém. Động cơ hoặc tải có thể sử dụng encoder gia tăng, resolver, máy phát tốc hoặc một thiết bị phản hồi khác. Bộ biến tần diễn giải tín hiệu đó thành tốc độ hoặc vị trí. Sau đó, một số giá trị thực tế có thể được truyền đến PLC.

Các công tắc giới hạn cơ khí, cảm biến về gốc, công tắc vượt hành trình, công tắc tơ, phanh và tiếp điểm sẵn sàng của bộ biến tần tạo ra các đường tác động bổ sung. Mỗi đường có thể ảnh hưởng đến việc chuyển động có bắt đầu, tiếp tục hay dừng lại.

Mỗi giai đoạn cần có một giá trị đo được. Tại PLC, hãy ghi lại yêu cầu thô từ HMI, chế độ vận hành được chọn, trạng thái trình tự, giá trị đặt cuối cùng đã được xác thực, hướng, lệnh cho phép và kết quả truyền thông. Tại bộ biến tần, hãy quan sát từ điều khiển nhận được, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động, tốc độ thực tế, trạng thái phản hồi, dòng điện, cảnh báo và lỗi.

Giá trị 0 hiển thị trên HMI không chứng minh PLC đã truyền giá trị 0. Giá trị 0 trong một thanh ghi PLC không chứng minh nguồn lệnh khác đang không hoạt động. Một telegram USS đúng không chứng minh bộ biến tần đã được cấu hình để chỉ sử dụng telegram đó làm nguồn giá trị đặt duy nhất.

Cuộc điều tra cần xác định điểm đầu tiên mà tại đó giá trị dự kiến và giá trị được ghi nhận không khớp nhau. Điểm đó phân chia vấn đề thành logic HMI, ứng dụng PLC, truyền thông, cấu hình bộ biến tần, phản hồi, phần cứng nguồn hoặc cơ khí.

Lệnh và đường phản hồi trong hệ thống bộ truyền động Siemens S7-200 USS

Phân tách chẩn đoán quan trọng nhất

Câu hỏi kỹ thuật đầu tiên rất đơn giản: bộ truyền động có nhận được lệnh di chuyển hợp lệ không?

Hãy so sánh bốn giá trị trong suốt sự kiện:

  • Giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC.
  • Giá trị đặt mà bộ truyền động nhận được.
  • Giá trị đặt nội bộ đang hoạt động của bộ truyền động.
  • Chuyển động thực tế được đo của động cơ hoặc bàn trượt.

Nếu giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC trở thành khác không và bộ truyền động làm theo, bộ truyền động có thể đang hoạt động bình thường. Chuyển động ngoài ý muốn được tạo ra ở phía trước. Hãy kiểm tra các sự kiện HMI, logic trình tự, các giá trị được giữ lại, chuyển đổi chế độ và nhiều lần ghi vào lệnh cuối cùng.

Nếu giá trị đặt chuyển động cuối cùng của PLC vẫn bằng không nhưng bộ truyền động nhận một giá trị khác không, hãy kiểm tra việc tạo telegram, ánh xạ bộ nhớ, tỉ lệ, xử lý bộ đệm và thực thi khối truyền thông. Giá trị bất ngờ cụ thể có thể xác định cơ chế. Một giá trị cố định lặp lại thường cho thấy dữ liệu được giữ lại hoặc dữ liệu cũ. Một giá trị dương hoặc âm cực lớn có thể cho thấy sự cố số có dấu hoặc thứ tự byte.

Nếu bộ truyền động nhận giá trị bằng không nhưng giá trị đặt nội bộ đang hoạt động của nó trở thành khác không, hãy kiểm tra cấu hình bộ truyền động. Một tốc độ cố định, tham chiếu analog, chức năng chạy nhấp, đầu vào đầu cực, giá trị đặt bổ sung, chiết áp có động cơ hoặc tùy chọn công nghệ có thể đang hoạt động.

Nếu giá trị đặt từ PLC, giá trị đặt nhận được và giá trị đặt nội bộ đều vẫn bằng không trong khi động cơ tăng tốc, sự kiện này nghiêm trọng hơn. Hãy kiểm tra diễn biến phản hồi, bộ điều chỉnh của bộ truyền động, nguồn bo mạch điều khiển, phần cứng bộ truyền động, hoạt động của tầng đầu ra và khớp nối cơ khí.

Phương pháp bốn tín hiệu này ngăn việc thay thế linh kiện không kiểm soát. Phương pháp này cũng tạo ra một kết luận kỹ thuật có cơ sở bảo vệ được. Sự cố được xác định dựa trên bằng chứng đã ghi nhận thay vì giả định.

Phản hồi là đối tượng nghi ngờ ưu tiên cao, nhưng không phải kết luận tự động

Lỗi bộ mã hóa hoặc máy phát tốc độ không liên tục là có cơ sở, đặc biệt khi sự cố thay đổi theo độ rung, nhiệt độ, chuyển động của cáp hoặc vị trí bàn trượt. Tuy nhiên, giả định rằng mọi trường hợp mất phản hồi đều tự động gây ra tốc độ tối đa là quá rộng.

Bộ truyền động được cấu hình đúng thường phải phát hiện phản hồi bị mất hoặc không hợp lý và phản hồi theo cài đặt giám sát và lỗi. Phản hồi chính xác phụ thuộc vào phiên bản điều khiển, tùy chọn phản hồi, cấu hình và ứng dụng.

Hành vi nguy hiểm vẫn có thể xảy ra khi tín hiệu phản hồi hiện diện nhưng không chính xác. Đảo cực, sai thứ tự pha, biên độ tín hiệu không ổn định, kênh bị hỏng, sai loại bộ mã hóa, tỉ lệ không đúng, khớp nối lỏng hoặc cấu hình bộ điều chỉnh không phù hợp có thể khiến bộ truyền động phản ứng theo hướng ngược lại.

Cáp chập chờn hiếm khi hỏng theo kiểu hở mạch hoàn toàn. Một dây dẫn có thể chỉ tách ra khi cáp bị uốn. Một chân đầu nối có thể chỉ mất tiếp xúc khi rung động mạnh. Nguồn cấp encoder có thể sụt áp khi công tắc tơ hoạt động. Dòng điện trên lớp chống nhiễu có thể làm biến dạng một kênh vi sai mà không làm mất hoàn toàn tín hiệu.

So sánh tốc độ thực tế do bộ truyền động báo với phép đo độc lập. Máy đo tốc độ cầm tay, cảm biến tạm thời đã được xác minh hoặc phép đo bằng máy hiện sóng phù hợp có thể xác định liệu giá trị thực tế bên trong có khớp với chuyển động vật lý hay không.

Nếu bộ truyền động báo tốc độ bằng không trong khi trục vẫn quay, đường phản hồi là đối tượng đáng nghi. Nếu bộ truyền động báo đúng tốc độ trong khi lệnh trở nên sai, phản hồi có thể vẫn đang hoạt động bình thường.

Tuyệt đối không thực hiện kiểm tra phản hồi bằng cách để người tiếp xúc với bàn trượt đang chuyển động. Hãy sử dụng rào chắn, tốc độ giảm, điều kiện thử nghiệm có kiểm soát và một phương pháp dừng độc lập.

Kiểm tra toàn bộ mạch phản hồi

Hệ thống phản hồi không chỉ bao gồm encoder. Cảm biến, khớp nối cơ khí, cáp, đầu nối, nguồn cấp, lớp chống nhiễu, phương án nối đất, bo mạch đầu vào và cấu hình bộ truyền động đều góp phần vào giá trị được đo.

Bắt đầu từ kết nối cơ khí. Xác nhận rằng trục encoder, dây đai, bánh răng hoặc khớp nối mềm không thể bị trượt. Kiểm tra moay-ơ khớp nối, then, vít hãm, vết nứt, nhiễm bẩn và độ lệch. Encoder bị ngắt kết nối cơ khí vẫn có thể tiếp tục tạo ra tín hiệu nhưng tín hiệu đó không còn phản ánh chuyển động thực tế của tải.

Kiểm tra mọi đầu nối dưới ánh sáng tốt và có phóng đại. Tìm các tiếp điểm bị tụt vào trong, mối bấm yếu, chân cắm bị cong, ăn mòn, nhiễm dầu, bộ phận chống kéo bị hỏng và tình trạng căng cáp. Xác nhận rằng đầu nối thay thế sử dụng đúng loại tiếp điểm.

Kiểm tra tính liên tục khi máy đã được cách ly, nhưng không chỉ dựa vào phép đo điện trở tĩnh. Một dây dẫn bị nứt có thể thông mạch khi duỗi thẳng và hở mạch khi bị uốn. Trong một phép thử rủi ro thấp đã được phê duyệt, hãy theo dõi tín hiệu phản hồi trong khi máng xích cáp di chuyển hết hành trình bình thường.

Đo nguồn cấp encoder ngay tại encoder khi đang chịu tải vận hành. Điện áp ổn định trong tủ điện không chứng minh rằng điện áp vẫn ổn định tại cảm biến. Ghi lại giá trị thấp nhất trong quá trình tăng tốc trục chính, đảo chiều trục, phanh và khi công tắc tơ hoạt động.

Đối với encoder gia tăng, hãy kiểm tra biên độ kênh, độ đối xứng giữa các kênh, quan hệ pha và xung chỉ mục nếu có sử dụng. Các cặp vi sai phải duy trì sự cân bằng. Các đợt nhiễu, xung bị mất hoặc biên độ suy giảm có thể cho thấy vấn đề ở cáp, lớp chống nhiễu, nguồn cấp hoặc cảm biến.

Xác minh loại encoder, số xung, cực tính, hệ số tỷ lệ và nguồn phản hồi trong bộ thông số của bộ truyền động đã lắp đặt. Không được mặc định rằng số tham số từ một tài liệu MASTERDRIVES khác cũng áp dụng cho bo mạch điều khiển này.

Cấu trúc liên kết bus RS-485 của USS kết nối PLC S7-200 và các bộ truyền động Siemens

Không nên quy các lỗi USS chỉ là những thay đổi bit ngẫu nhiên

Truyền thông USS hoạt động thông qua một telegram có cấu trúc. Giao thức bao gồm việc kiểm tra lỗi, vì vậy một telegram bị hỏng thông thường phải bị từ chối thay vì được chấp nhận như một giá trị đặt tốc độ hợp lệ nhưng không liên quan.

Điều này không có nghĩa là có thể bỏ qua USS. Các vấn đề truyền thông vẫn có thể góp phần gây chạy ngoài kiểm soát do hành vi của ứng dụng. PLC có thể tạo sai từ dữ liệu quy trình. Một giá trị có dấu có thể bị diễn giải sai. Các byte cao và thấp có thể bị đổi chỗ. Dữ liệu cũ có thể vẫn nằm trong bộ đệm truyền. Phản hồi bị thiếu có thể khiến giá trị đặt trước đó vẫn được duy trì.

Các địa chỉ slave trùng nhau cũng có thể gây ra hành vi khó hiểu. Mỗi biến tần trên mạng phải có một địa chỉ duy nhất. Trình tự hỏi vòng của PLC phải liên kết từng phản hồi với đúng slave và đúng vùng nhớ.

Từ điều khiển cần được quan tâm giống như giá trị đặt tốc độ. Biến tần có thể vẫn ở trạng thái cho phép hoạt động trong khi chương trình PLC cho rằng nó đã dừng. Việc xác nhận lỗi, lệnh BẬT/TẮT, các bit chiều quay và logic khởi động lại có thể được xử lý không đúng trong quá trình khôi phục truyền thông.

Đếm số giao dịch thành công, số lần hết thời gian chờ, khung bị từ chối, lỗi liên tiếp và sự kiện khôi phục. Một bit “lỗi truyền thông” duy nhất cung cấp quá ít thông tin. Dữ liệu chẩn đoán phải xác định slave nào đang được hỏi và giao dịch nào bị lỗi.

Trên MICROMASTER 440, P2010 liên quan đến cấu hình tốc độ baud USS. Không nên xem đây là thông số điều chỉnh thời gian chờ telegram nói chung. P2011 thường được liên kết với địa chỉ USS. Tuy nhiên, vẫn phải xác minh ý nghĩa của mọi thông số theo đúng tài liệu hướng dẫn MM440 và cấu hình giao diện.

Thời gian chờ dài hơn không tự động an toàn hơn. Nếu biến tần tiếp tục sử dụng giá trị đặt khác không trước đó trong khi chờ hết thời gian chờ, việc tăng độ trễ đó có thể kéo dài chuyển động ngoài ý muốn. Trước tiên, hãy xác định phản ứng cần thiết khi mất truyền thông.

Lớp vật lý RS-485 vẫn rất quan trọng

Ngay cả khi các khung dữ liệu bị lỗi bị từ chối, mạng RS-485 không ổn định vẫn có thể gây ra việc thử lại liên tục, dữ liệu cũ, bỏ lỡ các cập nhật trạng thái và thời điểm xử lý ứng dụng không đều. Vì vậy, mạng vật lý cần được kiểm tra toàn diện.

Lập tài liệu về bus từ cổng truyền thông S7-200 đến từng biến tần. Xác nhận rằng hệ thống dây sử dụng đúng cấu trúc đường thẳng. Các nhánh hình sao dài có thể tạo ra phản xạ và nên tránh, trừ khi tài liệu giao diện được lắp đặt cho phép rõ ràng.

Xác minh rằng tất cả thiết bị sử dụng các cài đặt truyền thông tương thích. Các cài đặt này gồm tốc độ baud, bit chẵn lẻ, cấu trúc telegram, độ dài dữ liệu quy trình và địa chỉ slave. Hãy ghi lại các cài đặt thay vì thay đổi chúng theo trí nhớ.

Việc kết thúc đường truyền phải tuân theo yêu cầu của các giao diện và đầu nối Siemens thực tế. Không nên tự động bổ sung điện trở 120 ohm thông dụng. Việc kết thúc hoặc phân cực không đúng có thể làm tín hiệu kém hơn.

Kiểm tra loại cáp truyền thông, tính liên tục của lớp che chắn, liên kết của đầu nối và tuyến đi dây. Cáp RS-485 không nên chạy song song trong khoảng cách dài với cáp đầu ra động cơ, dây dẫn điện trở hãm, dây đấu công tắc tơ hoặc các mạch điện công suất tần số cao khác.

Khi khoảng cách ly bị hạn chế, hãy cho cáp nguồn và cáp tín hiệu cắt nhau ở góc gần vuông. Duy trì liên kết đẳng thế có chủ đích giữa các tủ điện và các phần của máy. Tránh các đoạn dây đuôi che chắn dài vì chúng làm giảm hiệu quả ở tần số cao.

Khi cần, hãy sử dụng đầu dò dao động ký vi sai phù hợp để kiểm tra dạng sóng. Hãy tìm các hiện tượng phản xạ, điện áp chế độ chung quá cao, dao động rung, sườn chậm, các đợt nhiễu và thay đổi biên độ trong quá trình tăng tốc trục chính hoặc hãm trục.

Máy tính xách tay đang kết nối hoặc bộ chuyển đổi USB có thể làm thay đổi nối đất và tải bus. Ghi lại xem lỗi có thay đổi khi kết nối thiết bị chẩn đoán hay không.

Các linh kiện dùng trong truyền thông và kết nối mạng công nghiệp nên được đánh giá cùng với cấu trúc liên kết, che chắn, kết cuối, định địa chỉ và cách PLC xử lý giao dịch. Thay một đầu nối sẽ không khắc phục được máy trạng thái truyền thông yếu.

Dạng sóng A, B và chỉ mục của bộ mã hóa gia tăng dùng để xử lý sự cố phản hồi

Xem xét chương trình S7-200 dưới dạng máy trạng thái

Các lỗi chạy thử không liên tục thường xuất hiện trong quá trình chuyển trạng thái thay vì khi vận hành ổn định. Máy có thể hoạt động đúng khi chạy liên tục nhưng gặp lỗi khi chuyển giữa chế độ thủ công và tự động, hoàn tất quá trình chạy về gốc, khôi phục sau cảnh báo, thay đổi công thức hoặc khôi phục liên lạc.

Tìm trong tham chiếu chéo chương trình mọi lệnh ghi vào các biến tốc độ, hướng và cho phép cuối cùng. Các chương trình cũ thường ghi cùng một từ bộ nhớ V trong nhiều mạng lệnh. Lần ghi được thực thi cuối cùng sẽ kiểm soát kết quả, có thể tạo ra hành vi tưởng như ngẫu nhiên.

Tạo một giai đoạn phân xử lệnh rõ ràng duy nhất. Lệnh chạy nhích thủ công, chuyển động tự động, chạy về gốc, các chức năng thiết lập và lệnh bảo trì nên đi vào giai đoạn đó dưới dạng các yêu cầu riêng biệt. Giá trị đặt cuối cùng chỉ được tạo sau khi xác thực chế độ, giới hạn, phản hồi, thông tin liên lạc và các điều kiện cho phép an toàn.

Xem xét logic xung một lần và phát hiện sườn. Một lệnh vốn chỉ kéo dài trong một lần quét có thể vẫn hoạt động vì bộ nhớ sườn đã được tái sử dụng, giữ nguyên hoặc ghi đè. Lệnh cũng có thể được kích hoạt lại khi một bit chế độ thay đổi.

Kiểm tra từng mạch chốt. Xác định điều kiện kích hoạt và mọi điều kiện đặt lại chốt. Một mạch chốt chuyển động chỉ phụ thuộc vào một bước trình tự diễn ra sau đó có thể vẫn hoạt động khi trình tự bị gián đoạn do lỗi.

Hãy kiểm tra việc xử lý dữ liệu có dấu. Một số nguyên âm được diễn giải thành một word không dấu có thể trở thành một giá trị dương rất lớn. Phép nhân có thể gây tràn số. Một word được sao chép sai thứ tự byte có thể tạo ra một giá trị đặt cực lớn.

Hãy xác minh việc chuyển đổi tỷ lệ từ đơn vị kỹ thuật sang giá trị quy trình USS. Áp dụng các giới hạn dương và âm sau phép tính cuối cùng, không chỉ tại đầu vào HMI.

Các hệ thống điều khiển Siemens SIMATIC S7 cũ có thể hoạt động ổn định trong nhiều thập kỷ, nhưng ứng dụng của chúng thường chứa các sửa đổi từ nhiều giai đoạn chạy thử. Một cuộc rà soát đối chiếu chéo có cấu trúc sẽ hữu ích hơn việc mặc định rằng phần cứng CPU đã trở nên không ổn định.

Các Trạng Thái Khởi Động Và Khôi Phục Cần Được Kiểm Tra Riêng

Dữ liệu chưa được khởi tạo hoặc được lưu giữ có thể gây chuyển động hiếm gặp sau khi mất điện, tải phần mềm, chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần hoặc kết nối lại HMI.

Hãy xác định mọi vùng nhớ lưu giữ được sử dụng bởi chương trình chuyển động. Xác định giá trị ban đầu của lệnh tốc độ, hướng, cho phép, chế độ, bước trình tự, các bit jog và trạng thái liên lạc sau từng loại khởi động lại.

Quy trình khởi động phải buộc mọi yêu cầu chuyển động về 0. Quy trình này phải xóa các lệnh jog và tự động đang chờ, xác thực phản hồi, xác nhận trạng thái giới hạn, thiết lập liên lạc và yêu cầu một trình tự cho phép mới được chủ động thực hiện.

Một giá trị đặt khác không được lưu giữ không bao giờ được phép có hiệu lực chỉ vì biến tần trở nên sẵn sàng trước khi PLC hoàn tất quá trình khởi tạo.

Hãy kiểm tra khởi động nguội, khởi động lại nóng, chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần, kết nối lại HMI và khôi phục một slave USS bị lỗi. Thực hiện các kiểm tra này khi máy được kiểm soát cơ khí và tốc độ cho phép đã được giảm xuống.

Hãy giám sát nguồn điều khiển 24 V trong các sự kiện nguồn điện. PLC, encoder, HMI, giao diện liên lạc, công tắc tơ và thiết bị điện tử điều khiển biến tần có thể khởi động lại ở các ngưỡng điện áp khác nhau. Một lần sụt áp ngắn có thể khiến một thiết bị vẫn hoạt động trong khi thiết bị khác khởi động lại.

Hãy ghi lại trình tự của nguồn điều khiển, PLC RUN, trạng thái liên lạc tốt, biến tần sẵn sàng, nhả phanh và cho phép chuyển động. Trình tự đó phải rõ ràng và có thể lặp lại.

HMI Có Thể Tạo Ra Các Lệnh Không Còn Hiển Thị

Dự án TP 170A phải được rà soát cùng với chương trình PLC. Một lệnh HMI có thể được ghi trong lúc nhấn nút, nhả nút, mở màn hình, đóng màn hình, tải công thức, cập nhật thẻ hoặc khôi phục liên lạc.

Một nút nhấn jog tạm thời có thể tạo ra tình trạng nguy hiểm khi thao tác nhấn đặt một bit và thao tác nhả xóa bit đó. Nếu mất liên lạc trong khi nút đang được nhấn, lệnh xóa có thể không bao giờ đến được PLC.

Sau đó người vận hành thấy nút đã nhả, nhưng bit PLC vẫn còn hoạt động. Một lần chuyển chế độ hoặc điều kiện cho phép khác có thể khiến yêu cầu chạy nhấp cũ này truyền đến lệnh chuyển động cuối cùng.

Một chức năng chạy nhấp đáng tin cậy không nên chỉ dựa vào cặp thao tác nhấn và thả. PLC nên yêu cầu lệnh được làm mới liên tục, áp dụng thời gian hết hạn ngắn, xác thực chế độ vận hành và xóa lệnh khi kết nối truyền thông trở nên không hợp lệ.

Hãy kiểm tra mọi sự kiện HMI liên quan đến chạy nhấp, nhập tốc độ, chiều quay, đặt lại, chọn chế độ, chạy về gốc và điều khiển chu kỳ tự động. Tìm các thẻ trùng lặp cùng trỏ đến một địa chỉ PLC.

Các đầu vào số cần được kiểm tra phạm vi cả trên bảng điều khiển và PLC. PLC phải từ chối các giá trị nằm ngoài phạm vi kỹ thuật cho phép, ngay cả khi trường HMI có vẻ được cấu hình đúng.

Các hệ thống HMI Siemens SIMATIC đời cũ có thể chứa hành vi ở cấp màn hình không hiển thị trong logic PLC. Việc ghi riêng thẻ HMI thô và lệnh PLC đã xác thực giúp xác định nguồn lệnh thực sự.

MM440 Có Thể Ảnh Hưởng Đến Sự Cố Mà Không Điều Khiển Bàn Trượt

MICROMASTER 440 điều khiển trục chính, nhưng vẫn có thể ảnh hưởng đến môi trường điều khiển bàn trượt. Bộ chỉnh lưu đầu vào, liên kết DC, đầu ra động cơ, mạch hãm và tần số chuyển mạch của nó có thể tạo ra nhiễu dẫn truyền hoặc nhiễu bức xạ.

Nhiễu mạnh nhất có thể xảy ra trong lúc trục chính tăng tốc, giảm tốc, đạt đỉnh dòng điện hoặc hãm, thay vì khi vận hành ổn định. Hãy so sánh dấu thời gian chuyển động ngoài kiểm soát với trạng thái trục chính.

Hãy ghi nhật ký thời điểm khởi động, dừng, thay đổi tốc độ, dòng điện, tình trạng bus DC, lịch sử lỗi và hoạt động hãm của trục chính. Xác định xem mọi sự kiện có xảy ra trong một quá trình chuyển trạng thái tương tự của trục chính hay không.

Nếu các thiết bị MM440 và MASTERDRIVES dùng chung bus USS, trục chính cũng ảnh hưởng đến thời gian truyền thông. PLC phải thăm dò từng thiết bị phụ theo cách có thể dự đoán được và xử lý từng phản hồi trong đúng cấu trúc bộ nhớ.

Hãy xác minh rằng các vùng dữ liệu USS của trục chính và bàn trượt không bị chồng lấn. Các ứng dụng S7-200 nhỏ gọn đôi khi sử dụng lại vùng nhớ V mà không phân tách rõ ràng. Một khối ghi dữ liệu cho trục chính có thể ghi đè lên một phần lệnh của bàn trượt.

Việc đưa MM440 ra ngoài tủ không hoàn toàn loại bỏ ảnh hưởng của nó. Cáp động cơ, đường nối đất, tuyến đi dây truyền thông và các bộ nguồn dùng chung vẫn có thể còn được kết nối.

Hãy sử dụng phép đo thay vì liên tục di dời thiết bị. Kiểm tra khoảng cách giữa các dây cáp, việc nối vỏ chống nhiễu, cuộn kháng hoặc bộ lọc được chỉ định cho bộ biến tần, liên kết nối đất trong tủ, đầu cuối cáp động cơ, cũng như mối quan hệ thời gian giữa các sự kiện chuyển mạch và lỗi truyền thông.

Kiểm tra MASTERDRIVES theo chức năng tín hiệu

Một cuộc kiểm tra tham số MASTERDRIVES nên theo dõi toàn bộ đường dẫn tín hiệu. Không nên bắt đầu bằng danh sách số tham số được sao chép từ một hệ thống lắp đặt khác.

Trước tiên, hãy xác minh phiên bản điều khiển đã cài đặt, bản phát hành phần mềm, bo mạch điều khiển và tùy chọn phản hồi. Sau đó xem xét chế độ điều khiển, dữ liệu động cơ, loại phản hồi, tỷ lệ chuyển đổi phản hồi và nguồn phản hồi.

Xác định mọi nguồn có thể điều khiển lệnh BẬT/TẮT biến tần. Các nguồn này có thể bao gồm từ điều khiển USS, đầu vào đầu nối, lệnh cố định, các kết nối binector nội bộ hoặc các chức năng công nghệ.

Xác định mọi nguồn có thể góp phần tạo ra giá trị đặt tốc độ hoặc vị trí cuối cùng. Kiểm tra giá trị đặt chính, các giá trị đặt bổ sung, tốc độ cố định, chức năng chạy nhấp, đầu vào analog, chức năng chiết áp cơ giới và các khối chức năng nội bộ.

Xem xét các giới hạn tốc độ dương và âm, các đường dốc tăng tốc, các đường dốc giảm tốc, giới hạn dòng điện, giới hạn mô-men xoắn và các hạn chế về hướng. Các cài đặt tạm thời thận trọng có thể giảm rủi ro khi chẩn đoán, nhưng không phải là biện pháp bảo vệ an toàn độc lập.

Kiểm tra chức năng giám sát phản hồi và phản ứng khi có lỗi. Xác định biến tần được cấu hình để làm gì khi phản hồi bị mất, không ổn định, đảo chiều hoặc không hợp lý.

Đọc lịch sử cảnh báo và lỗi của biến tần trước khi xóa. Một cảnh báo có vẻ không liên quan có thể ghi lại thời điểm điều kiện điều khiển thay đổi.

Sử dụng phương pháp kỹ thuật đã cài đặt, chẳng hạn như DriveMonitor, PMU, OP1S hoặc một giao diện được phê duyệt khác, để quan sát các đầu nối nội bộ và các giá trị thực tế. Chọn các giá trị phù hợp với phiên bản điều khiển cụ thể.

Phương pháp chức năng này áp dụng cho cả các hệ thống truyền động và điều khiển chuyển động Siemens đời cũ lẫn hiện tại. Phần mềm điều khiển, các tùy chọn phản hồi và định tuyến nội bộ có thể khác nhau ngay cả khi hai biến tần có vẻ giống nhau về mặt vật lý.

Xây dựng Bộ ghi sự kiện chớp bắt

Một sự kiện chỉ xảy ra mỗi ngày một lần không thể được xử lý bằng cách theo dõi HMI liên tục. Hệ thống cần một bộ ghi sự kiện chớp bắt để ghi lại khoảng thời gian trước và sau chuyển động bất thường.

Tạo một bộ đệm vòng trong PLC, chứa lệnh thô từ HMI, lệnh đã được xác thực, giá trị đặt tốc độ cuối cùng, hướng, trạng thái cho phép, chế độ, trạng thái trình tự, các đầu vào giới hạn, trạng thái sẵn sàng của biến tần, kết quả giao dịch USS và bộ đếm mẫu.

Tại biến tần, ghi lại từ điều khiển nhận được, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động, tốc độ thực tế, trạng thái phản hồi, dòng điện đầu ra, dòng điện tạo mô-men xoắn nếu có, cảnh báo và lỗi.

Có thể dựa vào tốc độ thực tế vượt một ngưỡng nhỏ trong khi lệnh PLC cuối cùng bằng không để kích hoạt. Một điều kiện khác có thể phát hiện chuyển động ngoài trạng thái trình tự được phê duyệt. Sự không khớp giữa hướng được ra lệnh và hướng đo được cũng có thể kích hoạt việc ghi dữ liệu.

Giữ lại dữ liệu trước khi kích hoạt. Nếu việc ghi nhật ký chỉ bắt đầu sau khi bàn trượt đã di chuyển, điều kiện khởi phát có thể đã biến mất.

Chẩn đoán truyền thông cần phân biệt các giao dịch thành công, phản hồi bị bỏ lỡ, tin nhắn bị từ chối, các lỗi liên tiếp và các sự kiện khôi phục. Ghi lại slave nào đang hoạt động trong thời điểm xảy ra lỗi.

Giữ logic chẩn đoán ở mức gọn. S7-200 có bộ nhớ và khả năng xử lý theo chu kỳ hạn chế. Hãy xác nhận việc ghi nhật ký không làm ảnh hưởng đến thời gian của các quy trình USS hiện có.

Xuất dữ liệu sau mỗi sự kiện. Lưu dữ liệu cùng với ngày, trạng thái máy, báo cáo của nhân chứng và mọi quan sát thực tế. Một chuỗi gồm nhiều sự kiện có thể cho thấy một kiểu mẫu mà một sự kiện đơn lẻ không thể.

Sử dụng các bộ đếm chẩn đoán trả lời những câu hỏi cụ thể

Bộ đếm chỉ hữu ích khi ý nghĩa của chúng rõ ràng. Một bộ đếm lệnh tổng quát và một bộ đếm phản hồi tổng quát có thể lệch nhau vì nhiều lý do bình thường.

Đếm từng yêu cầu chuyển động HMI được chấp nhận. Đếm từng lệnh chuyển động được bộ phân xử cuối cùng của PLC chấp nhận. Đếm từng lần truyền USS hoàn tất thành công. Đếm từng phản hồi hợp lệ nhận được từ bộ truyền động của trục.

Ngoài ra, hãy đếm thời gian chờ truyền thông, các sự kiện bộ truyền động chưa sẵn sàng, lần kích hoạt giới hạn, thay đổi chế độ và thời điểm lệnh hết hạn.

Lưu giá trị tốc độ được truyền lần cuối và từ điều khiển. Lưu giá trị thực tế hợp lệ nhận được lần cuối và từ trạng thái. Khi phù hợp, hãy thêm số thứ tự vào cấu trúc lệnh.

Khi một sự kiện xảy ra, các bộ đếm có thể trả lời một số câu hỏi:

  • HMI có tạo ra yêu cầu không?
  • PLC có phê duyệt yêu cầu đó không?
  • PLC có truyền một điện tín mới không?
  • Bộ truyền động có trả về phản hồi hợp lệ không?
  • Chuyển động thực tế có bắt đầu mà không có lệnh mới được phê duyệt không?

Không nên tự động đặt lại bộ đếm ở mỗi lần khởi động trừ khi giá trị lịch sử của nó không cần thiết. Hãy cân nhắc lưu bộ đếm sự kiện trong bộ nhớ duy trì, đồng thời buộc bản thân tất cả các lệnh chuyển động về giá trị khởi động an toàn.

Bảo vệ vượt hành trình độc lập không thể phụ thuộc vào logic thông thường

Các giới hạn vị trí bằng phần mềm rất hữu ích, nhưng không thể là lớp bảo vệ duy nhất trước một lỗi có thể bắt nguồn từ chương trình PLC, đường truyền thông hoặc bộ điều khiển bộ truyền động thông thường.

Mỗi trục cần có biện pháp bảo vệ cuối hành trình được thiết kế phù hợp. Tùy thuộc vào đánh giá rủi ro của máy, biện pháp này có thể bao gồm công tắc giới hạn đấu dây cứng, cảm biến vị trí đạt cấp an toàn, rơ-le an toàn, mạch khóa bộ truyền động, công tắc tơ, phanh hoặc một kiến trúc đã được thẩm định khác.

Một đầu vào PLC tiêu chuẩn ghi lệnh tốc độ bằng không không tự động trở thành chức năng an toàn. Cùng một lỗi logic gây ra chuyển động có thể ngăn lệnh dừng đó được xử lý.

Việc loại bỏ giá trị đặt tốc độ cũng không đảm bảo mô-men xoắn được loại bỏ. Bộ truyền động có thể vẫn được kích hoạt, một giá trị đặt thứ cấp có thể vẫn đang hoạt động hoặc năng lượng cơ học tích trữ có thể tiếp tục làm tải chuyển động.

Kiểm tra độc lập nút dừng khẩn cấp, các liên động bảo vệ, công tắc hành trình quá mức, tiếp điểm lỗi biến tần, phanh và công tắc tơ. Xác nhận rằng việc khởi động lại cần có thao tác chủ ý sau khi cơ cấu bảo vệ đã hoạt động.

Trong quá trình chạy chẩn đoán, hãy giảm tốc độ tối đa, gia tốc, mô-men xoắn và hành trình khả dụng ở mức khả thi về mặt kỹ thuật. Chỉ sử dụng các cữ chặn cơ khí tạm thời khi chúng được thiết kế cho năng lượng va đập có thể xảy ra.

Không có mục tiêu chẩn đoán nào biện minh cho việc để một người tiếp xúc với trục đã từng chuyển động mất kiểm soát.

Ví dụ: Cáp chỉ hỏng khi đảo chiều

Hãy xem xét một bàn trượt hoạt động bình thường khi kiểm tra tĩnh chậm, nhưng di chuyển dữ dội khi đảo chiều nhanh. Nhật ký PLC cho thấy lệnh ổn định. Dấu vết của biến tần cho thấy nhiễu đột ngột trong tốc độ đo được, sau đó là tín hiệu đầu ra hiệu chỉnh lớn.

Kiểm tra thông mạch trên cáp encoder đạt yêu cầu khi máy dừng. Tuy nhiên, cáp đi qua một máng xích chuyển động. Một dây dẫn bị gãy gần bán kính uốn tối thiểu và chỉ hở mạch khi máng xích đến một vị trí nhất định.

Phép đo bằng máy hiện sóng tại đầu vào biến tần cho thấy một kênh encoder bị sụt trong khi đảo chiều. Lệnh vẫn đúng và không ghi nhận lỗi USS.

Cáp được thay bằng loại cáp uốn liên tục phù hợp. Bộ giảm căng và đầu nối bọc chống nhiễu được khôi phục. Nguồn cấp encoder và chất lượng dạng sóng được kiểm tra trong toàn bộ hành trình của bàn trượt.

Bước xác minh cuối cùng bao gồm đảo chiều lặp lại ở tốc độ giảm, sau đó vận hành có kiểm soát ở tốc độ sản xuất bình thường. Một dạng sóng mới, ổn định, được lưu làm đường cơ sở.

Trường hợp này cho thấy vì sao cần kiểm chứng động đối với lỗi phản hồi. Kiểm tra điện trở tĩnh có thể đạt yêu cầu ngay cả khi cáp hỏng trong quá trình vận hành.

Ví dụ: Lệnh chạy nhấp vẫn tồn tại khi mất liên lạc HMI

Ở một máy khác, việc nhấn nút chạy nhấp sẽ đặt một bit PLC. Nhả nút sẽ xóa bit đó. HMI mất liên lạc trong khi nút vẫn được nhấn, nên lệnh nhả không bao giờ đến được PLC.

Vào thời điểm đó, một liên động khác ngăn chuyển động. Bit chạy nhấp cũ vẫn bị ẩn. Sau đó, người vận hành thay đổi chế độ máy. Logic PLC cuối cùng lúc này chấp nhận yêu cầu chạy nhấp cũ, khiến bàn trượt di chuyển ngoài dự kiến.

Biến tần tuân theo giá trị đặt hợp lệ từ PLC. Liên lạc USS vẫn bình thường khi chuyển động bắt đầu. Việc thay encoder hoặc thêm một kết nối bọc chống nhiễu khác sẽ không khắc phục được sự cố.

Logic PLC đã sửa đổi yêu cầu yêu cầu chạy nhấp phải được làm mới liên tục. Lệnh sẽ hết hiệu lực sau một khoảng thời gian ngắn. Lệnh chỉ được chấp nhận ở đúng chế độ, khi liên lạc hợp lệ và điều kiện cho phép bắt buộc được đáp ứng.

Logic khởi động sẽ xóa mọi yêu cầu chuyển động. Thao tác nhả trên HMI vẫn được duy trì, nhưng không còn là cơ chế duy nhất để loại bỏ lệnh.

Bộ ghi sự kiện xác nhận rằng bit HMI thô vẫn hoạt động sau sự cố truyền thông trước đó. Nguyên nhân gốc không phải là dữ liệu truyền thông bị hỏng, mà là việc xử lý không an toàn một lệnh hợp lệ nhưng đã lỗi thời.

Ví dụ trường hợp: Nhiễu làm lộ ra điểm yếu trong việc xử lý bộ đệm USS

Một máy thứ ba gặp lỗi hết thời gian chờ USS khi trục chính tăng tốc. Các điện tín bị hỏng sẽ bị từ chối, vì vậy mạng không trực tiếp chuyển đổi lệnh tốc độ này thành lệnh tốc độ khác.

Tuy nhiên, ứng dụng PLC không vô hiệu hóa lệnh trục trước đó sau khi một giao dịch bị bỏ lỡ. Quy trình USS cũng chạy có điều kiện, tạo ra các khoảng thời gian thăm dò không đều.

Trong quá trình chuyển đổi trình tự, lệnh bằng 0 mới được ghi vào một vị trí nhớ, trong khi bộ đệm truyền vẫn chứa một giá trị khác 0 cũ hơn. Điện tín thành công tiếp theo gửi dữ liệu hợp lệ nhưng đã lỗi thời.

Biến tần nhận được lệnh có cấu trúc chính xác và phản hồi bình thường. Nhiễu ở lớp vật lý đã làm lộ ra điểm yếu của phần mềm, thay vì trực tiếp tạo ra giá trị đặt.

Biện pháp khắc phục cải thiện việc đi cáp và liên kết lớp chống nhiễu. Sau đó, chương trình truyền thông PLC được thiết kế lại để mỗi biến tần sử dụng vùng nhớ riêng. Giá trị đặt cuối cùng đã được xác nhận được sao chép vào bộ đệm truyền ngay trước khi giao dịch diễn ra.

Một phản hồi bị bỏ lỡ sẽ đánh dấu dữ liệu là không hợp lệ. Phản ứng được lập trình khi mất truyền thông được xác minh thông qua thử nghiệm có kiểm soát.

Trường hợp này cho thấy việc xử lý sự cố truyền thông phải bao quát cả dạng sóng điện và vòng đời dữ liệu của ứng dụng.

Trình tự điều tra thực tế tại hiện trường

Bước 1: Bảo đảm an toàn cho máy. Thiết lập cơ chế bảo vệ vượt hành trình độc lập, giảm năng lượng thử nghiệm và hạn chế người ra vào.

Bước 2: Xác nhận phần cứng. Ghi lại đầy đủ mã đặt hàng, phiên bản phần mềm, bo mạch tùy chọn, thiết bị phản hồi và mô-đun giao tiếp.

Bước 3: Tạo bản sao lưu. Lưu chương trình S7-200, dự án TP 170A, bộ tham số MASTERDRIVES và các tham số MM440.

Bước 4: Xác định sự kiện. Ghi lại hướng, tốc độ, thời lượng, chế độ vận hành, vị trí, trạng thái trục chính và cách dừng.

Bước 5: Lập sơ đồ chuỗi lệnh. Xác định mọi nguồn của giá trị đặt, tín hiệu cho phép, hướng, tốc độ cố định, chạy nhấp và tham chiếu bổ sung.

Bước 6: Thêm chức năng ghi nhật ký đồng bộ. Ghi lại các lệnh PLC, dữ liệu USS, giá trị nội bộ của biến tần, phản hồi, dòng điện, các giới hạn, cảnh báo và lỗi.

Bước 7: Kiểm tra các trạng thái khởi động. Kiểm tra khởi động nguội, khởi động lại nóng, chuyển trạng thái CPU RUN, kết nối lại HMI và khôi phục truyền thông.

Bước 8: Kiểm tra phản hồi động. Kiểm tra điện áp cấp, chất lượng dạng sóng, ghép nối, đầu nối, lớp chống nhiễu và hiện tượng uốn cáp.

Bước 9: Kiểm tra USS và RS-485. Kiểm tra địa chỉ, cấu trúc liên kết, kết cuối, vùng dữ liệu, thời gian và xử lý lỗi.

Bước 10: Rà soát tham chiếu chéo PLC. Tìm mọi vị trí ghi vào giá trị đặt cuối cùng, hướng và tín hiệu cho phép biến tần hoạt động.

Bước 11: Kiểm tra tuyến tín hiệu biến tần. Xác minh mọi nguồn lệnh và mọi yếu tố đóng góp vào giá trị đặt đang hoạt động.

Bước 12: Thay đổi từng mục một. Ghi lại trạng thái cũ, trạng thái mới, lý do, kết quả kiểm tra và phương pháp khôi phục.

Gia cố dài hạn phải giải quyết kiến trúc

Sau khi tìm ra nguyên nhân trực tiếp, hãy hỏi tại sao một lỗi đơn lẻ có thể gây ra chuyển động gây hư hỏng. Một lần hết thời gian chờ truyền thông, đứt cáp hoặc lỗi HMI không được phép vượt qua mọi lớp bảo vệ.

Tách riêng việc tạo lệnh, xác thực lệnh, truyền tải thông tin, điều khiển biến tần và bảo vệ an toàn. Mỗi lớp phải có trách nhiệm được xác định rõ.

PLC phải tạo ra một lệnh bị giới hạn và được xác thực theo trạng thái. Quy trình truyền thông phải truyền dữ liệu hiện thời với trạng thái hợp lệ và độ mới rõ ràng. Biến tần phải áp dụng các giới hạn vận hành đã cấu hình và giám sát phản hồi. Các chức năng an toàn độc lập phải kiểm soát chuyển động nguy hiểm.

Hãy cân nhắc liệu kiến trúc S7-200 và USS còn có thể được hỗ trợ hay không. Di chuyển sang nền tảng PLC và biến tần mới hơn có thể cải thiện khả năng chẩn đoán, đóng dấu thời gian, tính sẵn có của linh kiện, khả năng quan sát mạng và quản lý bản sao lưu.

Mạng mới hơn không tự động làm cho máy an toàn. Chỉ riêng PROFINET không thể khắc phục việc phân xử lệnh yếu, logic khởi động kém hoặc bảo vệ vượt hành trình không đầy đủ.

Việc hiện đại hóa nên bao gồm HMI, bản vẽ, kiểm soát phiên bản phần mềm, kiến trúc an toàn, chiến lược phụ tùng thay thế và đào tạo nhân viên. Chỉ thay PLC có thể chuyển vấn đề sang một nền tảng khác.

Đối với các ứng dụng định vị yêu cầu cao, hãy đánh giá liệu biên dạng chuyển động có nên được thực thi bên trong một biến tần hoặc bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng thay vì thông qua các lệnh tốc độ nối tiếp lặp lại hay không. Quyết định đúng phụ thuộc vào độ chính xác định vị, khả năng đồng bộ hóa, thời gian chu kỳ, kiến trúc phản hồi và rủi ro của máy.

Xác minh không chỉ là chờ sự cố tái diễn

Bảy ngày không xảy ra sự cố là tín hiệu đáng khích lệ, nhưng không chứng minh nguyên nhân gốc đã được loại bỏ. Việc xác minh nên chủ động tái tạo các điều kiện trước đây từng làm tăng rủi ro.

Thực hiện nhiều chu kỳ chạy toàn hành trình ở tốc độ được kiểm soát. Bao gồm đảo chiều nhanh, tăng tốc trục chính, phanh trục chính, điều kiện tủ điện nóng, tải tối đa trong điều kiện bình thường và chuyển động của máng dẫn cáp.

Lặp lại các bài kiểm tra khởi động và khôi phục. Chu kỳ nguồn điều khiển theo quy trình đã được phê duyệt. Kiểm tra chuyển CPU từ STOP sang RUN, đặt lại biến tần, kết nối lại HMI, mất một thiết bị phụ USS và khôi phục liên lạc.

Xác minh phản ứng khi mất phản hồi bằng phương pháp thử nghiệm đã được phê duyệt. Không ngắt kết nối bộ mã hóa đang được sử dụng trong sản xuất khi nhân viên có thể tiếp xúc với chuyển động.

Kiểm tra từng giới hạn phần cứng, giới hạn phần mềm, đầu vào lỗi của bộ truyền động, nút dừng khẩn cấp, phanh và thiết bị giới hạn hành trình độc lập. Xác nhận phản ứng dừng và hành vi khởi động lại theo yêu cầu.

So sánh lệnh cuối cùng của PLC, lệnh bộ truyền động nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động và chuyển động thực tế trong suốt mọi thử nghiệm.

Xác định tiêu chí chấp nhận trước khi thử nghiệm. Các tiêu chí phù hợp có thể bao gồm:

  • Không có chuyển động ngoài ý muốn trong bất kỳ điều kiện khởi động hoặc khôi phục nào.
  • Không có lỗi giao tiếp USS không được xử lý.
  • Không còn lệnh chuyển động được giữ lại sau khi mất liên lạc HMI.
  • Nguồn cấp phản hồi và dạng sóng ổn định trong suốt toàn bộ hành trình.
  • Hoạt động chính xác của mọi thiết bị giới hạn hành trình độc lập.
  • Sự nhất quán được ghi nhận giữa lệnh, giá trị đặt nhận được, giá trị đặt đang hoạt động và chuyển động thực tế.

Duy trì bộ ghi sự kiện trong giai đoạn vận hành sản xuất ban đầu. Biện pháp khắc phục thành công phải loại bỏ cả triệu chứng vật lý lẫn kiểu chẩn đoán bất thường đã gây ra nó.

Nguyên nhân gốc sẽ xuất hiện tại nơi các tín hiệu lần đầu tiên bất đồng

Không nên quy cho “nhiễu”, “bộ mã hóa” hoặc “USS” hiện tượng trượt chạy mất kiểm soát không liên tục trong hệ thống Siemens S7-200 và MASTERDRIVES nếu chưa có bằng chứng.

Phương pháp quyết định là đối chiếu lệnh cuối cùng của PLC, lệnh mà bộ truyền động nhận được, giá trị đặt nội bộ đang hoạt động và phản ứng cơ học thực tế.

Nếu lệnh PLC trở nên sai, hãy kiểm tra HMI và logic ứng dụng. Nếu giá trị truyền đi hoặc nhận được trở nên sai, hãy kiểm tra việc xử lý bộ nhớ, tỷ lệ, cấu trúc telegram và mạng RS-485.

Nếu bộ truyền động kích hoạt một nguồn lệnh mà PLC không chủ định, hãy kiểm tra cấu hình nội bộ của bộ truyền động. Nếu mọi lệnh vẫn an toàn trong khi động cơ tăng tốc, hãy kiểm tra phản hồi, nguồn cấp cho bo mạch điều khiển, phần cứng bộ truyền động và cơ khí.

Các lỗi phản hồi vẫn có cơ sở, nhưng phải được kiểm tra như những mạch hoàn chỉnh. Các sự cố USS vẫn có cơ sở, nhưng dữ liệu hợp lệ đã lỗi thời và logic khôi phục yếu thường hợp lý hơn khả năng một telegram bị hỏng ngẫu nhiên lại trở thành lệnh tốc độ tối đa hợp lệ.

Máy chỉ nên trở lại vận hành bình thường sau khi biện pháp bảo vệ độc lập đã có hiệu lực, cơ chế khởi phát được chứng minh bằng bằng chứng đã ghi nhận, và thử nghiệm có kiểm soát đã xác minh cả biện pháp khắc phục lẫn phản ứng trước các sự cố trong tương lai.

Cách tiếp cận có kỷ luật này đòi hỏi chuẩn bị nhiều hơn so với việc thay thế linh kiện theo suy đoán. Nó cũng tạo ra kết quả có giá trị hơn: một máy có đường chuyển động được hiểu rõ, ghi nhật ký, lập tài liệu và được bảo vệ trước sự cố đơn lẻ tiếp theo.

Để lại bình luận

Xin lưu ý, bình luận cần được phê duyệt trước khi được đăng.