پنج رویکرد خوب برای عیب‌ یابی موفقیت‌ آمیز پی ال سی

رویکردهای عیب‌یابی پی ال سی

عیب یابی پی ال سی می‌تواند به طرق مختلف انجام شود و از آنجا که تجربه مهندس همیشه نقش اصلی را در حل موفقیت‌آمیز چنین مسائلی ایفا می‌کند، پنج روش گفته شده است.

اجازه دهید این پنج روش رایج به منظور عیب‌یابی سیستم‌های PLC را شرح دهیم:

1. عیب‌یابی حلقه‌های زمینی به همراه انبار کردن قطعات جایگزین
2. تشخیص نشانگرهای PLC
3. عیب‌یابی ورودی‌های PLC
4. عیب‌یابی خروجی‌های PLC
5. عیب‌یابی CPU

در پایان این مقاله، خلاصه رویکردهای عیب‌یابی PLC که در بالا نام برده شد، را بررسی کنید.

1. عیب‌یابی حلقه‌های زمینی

انبار کردن قطعات جایگزین ایده بسیار خوبی است. این کار زمان خرابی ناشی از شکست قطعات را به حداقل می‌رساند. در شرایط شکست، داشتن قطعات یدکی در انبار می‌تواند به معنای خاموشی چند دقیقه‌ای در عوض خاموشی چند ساعته یا چند روزه باشد.

به عنوان یک قاعده کلی، میزان انبار کردن قطعات یدکی باید %10 از تعداد قطعات مورد استفاده باشد. اگر قسمتی به ندرت مورد استفاده قرار گیرد، انبار کردن کمتر از %10 آن قطعه خاص مورد نیاز است.

اجزای اصلی برد CPU، صرف نظر از تعداد CPU مورد استفاده می‌بایست هر کدام یک قطعه یدکی داشته باشند. هر منبع تغذیه اصلی یا کمکی، باید پشتیبان داشته باشد. در برخی از کاربردهای خاص ممکن است یک رک CPU به صورت آماده به کار نیاز باشد.

این مورد فوق‌العاده زمانی رخ می‌دهد که یک سیستم خراب باید بلافاصله به کار گرفته شود و زمانی برای تشخیص اینکه کدام برد CPU خراب شده است، وجود نداشته باشد.

اگر ماژولی باید تعویض شود، کاربر باید مطمئن شود که ماژول جایگزینی که در حال نصب است از نوع صحیح است. برخی از سیستم‌های ورودی/خروجی این امکان را فراهم می‌آورند که ماژول‌ها در حالی که هنوز برق در مدار است، جایگزین شوند، اما در برخی دیگر از موارد ممکن است نیاز به قطع برق باشد. اگر تعویض یک ماژول مشکل را حل کند، اما خرابی در یک دوره نسبتا کوتاه تکرار شود، کاربر می‌بایست بارهای القایی را بررسی کند.

بارهای القایی ممکن است باعث افزایش ولتاژ و جریان شوند، در این صورت ممکن است حذف بار خارجی لازم باشد. اگر فیوز ماژول پس از تعویض مجددا منفجر شود، ممکن است مشکل این باشد که جریان خروجی ماژول فراتر از محدودیت جریان رفته باشد یا دستگاه خروجی اتصال کوتاه شده باشد.

همانطور که در بالا ذکر شد، شرایط حلقه زمینی زمانی رخ می‌دهد که دو یا چند مسیر الکتریکی در یک خط روی زمین وجود داشته باشد.

به عنوان مثال در شکل 1، مبدل‌ها و فرستنده درون شاسی (یا محفظه دستگاه) به زمین متصل شده و از طریق یک کابل عایق شده به کارت ورودی آنالوگ متصل می‌شوند. کابل عایق به هر دو سر شاسی متصل می‌شود و در نتیجه مسیری را برای جریان از یک زمین به زمین دیگر ایجاد می‌کند. چرا که هر دو زمین پتانسیل‌های متفاوتی دارند. جریانی که از کابل عایق عبور می‌کند می‌تواند چندین آمپر باشد که به نوبه خود می‌تواند میدان‌های مغناطیسی قابل توجهی را بر سر راه انتقال سیگنال ایجاد کند.

این موضوع می‌تواند تداخلی ایجاد کند که منجر به اشتباه خواندن سیگنال آنالوگ شود! برای جلوگیری از این مشکل، کابل عایق باید فقط در یک طرف شاسی به زمین و ترجیحاً در قسمت PLC متصل شود.

در مثال نشان داده شده در شکل 1، کابل عایق فقط باید در رابط ورودی آنالوگ به زمین متصل شود.

برای بررسی حلقه، سیم زمین را از انتهای زمین جدا کرده و مقاومت سیم را که به نقطه پایانی متصل شده است اندازه گیری کنید (شکل 2 را ببینید). اهم‌متر باید مقدار اهم زیادی را بخواند. اگر مقدار اهم در سراسر این فاصله کم باشد، اتصال کوتاه رخ داده است، بدین معنی که سیستم حداقل یک حلقه زمین دارد.

2. تشخیص نشانگرهای پی ال سی

نشانگرهای وضعیت LED می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد دستگاه‌های فیلد، سیم‌کشی و ماژول‌های ورودی/خروجی ارائه دهند. اکثر ماژول‌های ورودی/خروجی حداقل یک تک نشانگر دارند؛ ماژول‌های ورودی معمولا دارای نشانگر توان هستند، در حالی که ماژول‌های خروجی به طور معمول دارای نشانگر منطقی هستند.

برای یک ماژول ورودی، چراغ LED روشن بیان می‌کند که دستگاه ورودی فعال است و در آن ماژول سیگنال وجود دارد. این نشانگر به تنهایی نمی‌تواند نقص عملکرد ماژول را نشان دهد، بنابراین برخی از تولیدکنندگان یک نشانگر تشخیصی اضافی و یک نشانگر منطقی را به همراه دستگاه عرضه می‌کنند. یک LED روشن منطقی نشان می‌دهد که سیگنال ورودی توسط بخش منطقی مدار ورودی تشخیص داده شده است.

اگر نشانگرهای منطقی و توان با هم مطابقت نداشته باشند، ماژول نمی‌تواند سیگنال ورودی را به درستی به پردازنده منتقل کند.

این امر نشان دهنده خرابی ماژول است. نشانگر منطقی یک ماژول خروجی عملکرد مشابهی با نشانگر منطقی یک ماژول ورودی دارد. هنگامی که نشانگر روشن است، LED منطقی نشان می‌دهد که مدار منطقی ماژول دستور روشن شدن را از پردازنده تشخیص داده است.

علاوه بر نشانگر منطقی، برخی از ماژول‌های خروجی دارای نشانگر فیوز منفجر شده، نشانگر توان و یا هر دو هستند. یک نشانگر فیوز منفجر شده وضعیت فیوز محافظ را در مدار خروجی نشان می‌دهد. در حالی که یک نشانگر توان نشان می‌دهد که توان در حال اعمال شدن به بار است.

همانند نشانگرهای توان و منطقی در یک ماژول ورودی، اگر هر دو LED به طور همزمان روشن نباشند، به معنای خراب بودن ماژول خروجی است.

نشانگرهای LED تا حد زیادی به روند عیب‌یابی کمک می‌کنند. با هر دو نشانگر توان و منطقی، کاربر می‌تواند بلافاصله یک ماژول یا مدار خراب را مشخص کند. با این حال  نشانگرهای LED نمی‌توانند تمام مشکلات احتمالی را تشخیص دهند. در عوض به عنوان علائم اولیه نقص سیستم عمل می‌کنند.

3. عیب‌یابی ورودی‌های پی ال سی

اولین قدم برای تشخیص مشکل، قرار دادن PLC در حالت آماده به کار و به نحوی که خروجی را فعال نمی‌کند، می‌باشد. این امر این امکان را فراهم می‌آورد تا دستگاه فیلد به صورت دستی فعال شود (به عنوان مثال، یک لیمیت سوئیچ می‌تواند به صورت دستی بسته شود).

هنگامی که دستگاه فیلد فعال می‌شود، نشانگر حالات توان ماژول باید روشن شود که این موضوع نشان دهنده اتصال کوتاه است. اگر نشانگر روشن باشد، سیم‌کشی دچار مشکل نیست.

مرحله بعدی ارزیابی خواندن ماژول ورودی PLC است. این کار را می‌توان با استفاده از حالت آزمایش پی ال سی انجام داد که از این طریق می‌توان متوجه شد که دستگاه ورودی‌ها را می‌خواند و برنامه را اجرا می‌کند اما خروجی‌ها را فعال نمی‌سازد. در این حالت صفحه PLC یا باید 1 را در بیت جدول تصویر مربوط به دستگاه فیلد، فعال نشان دهد یا دستورالعمل مرجع کانتکت هنگامی که دستگاه اتصال کوتاه می‌شود نشان داده شود (شکل 3 را ببینید).

اگر PLC دستگاه را به درستی می‌خواند، مشکلی در ماژول ورودی وجود ندارد. اگر PLC دستگاه را به درستی نخواند، ممکن است ماژول معیوب باشد. سمت منطقی ماژول ممکن است به درستی کار نکند یا جداکننده نوری آن سوخته باشد. علاوه بر این ممکن است یکی از کانال‌های رابط ماژول معیوب باشد. در این حالت ماژول باید تعویض شود.

اگر ماژول سیگنال دستگاه فیلد را نخواند آزمایش‌های بیشتری مورد نیاز است. سیم‌کشی نامناسب، یک دستگاه فیلد معیوب، یک ماژول معیوب یا ولتاژ نامناسب بین دستگاه فیلد و ماژول می‌توانند موجب ایجاد مشکل شوند.

ابتدا دستگاه میدان را ببندید و ولتاژ ماژول ورودی را اندازه بگیرید. اهم متر باید ولتاژ سیگنال (به عنوان مثال، 120 ولت AC) را نشان دهد. در صورت وجود ولتاژ مناسب، ماژول ورودی معیوب است چرا که سیگنال را تشخیص نمی‌دهد. اگر ولتاژ اندازه‌گیری شده 10-15 درصد کمتر از ولتاژ سیگنال مناسب باشد، مشکل در ولتاژ منبع به دستگاه فیلد است.

اگر ولتاژی وجود ندارد، سیم‌کشی یا دستگاه فیلد علت مشکل هستند. اتصالات سیم‌ به ماژول را بررسی کنید تا مطمئن شوید که سیم در ترمینال یا بلوک‌های ترمینال محکم قرار گرفته شده است.

برای مشخص کردن بیشتر مشکل، بررسی کنید که ولتاژ در دستگاه فیلد وجود دارد یا خیر. با فعال شدن، ولتاژ دستگاه را با استفاده از ولت ‌متر اندازه‌گیری کنید. اگر ولتاژی در قسمت بار دستگاه (طرفی که به ماژول متصل می‌شود) وجود نداشته باشد، دستگاه ورودی معیوب است. در صورت وجود توان، مشکل در سیم‌کشی از دستگاه ورودی به ماژول است. در این صورت سیم کشی باید بررسی شود تا مشکل پیدا شود.

4. عیب‌یابی خروجی‌های پی ال سی

مهم! مطمئن شوید که در ماژول خروجی منبع توان برای تعویض سوئیچ خروجی در سطح صحیحی است. در یک سیستم 120VAC، این مقدار باید در حدود %10 از نرخ ارزش‌گذاری شده (یعنی بین 108 تا 132 ولت AC) باشد. همچنین ماژول خروجی را بررسی کنید تا ببینید فیوز آن سوخته است یا خیر. اگر فیوز منفجر شده است، مقدار نامی فیوز را بررسی کنید. علاوه بر این نیازهای فعلی دستگاه خروجی را بررسی کنید تا مشخص شود که آیا دستگاه جریان زیادی را می کشد یا خیر.

اگر ماژول خروجی فرمان روشن شدن از پردازنده را دریافت کند اما وضعیت خروجی ماژول مطابق با آن روشن نشود در این صورت ماژول خروجی معیوب است. اگر نشانگر روشن می‌شود اما دستگاه فیلد روشن نمی‌شود، خروجی ولتاژ را در ترمینال بررسی کنید تا از عملکرد دستگاه سوئیچ اطمینان حاصل شود. در صورت عدم وجود ولتاژ، ماژول باید تعویض شود.

اگر ولتاژ وجود داشته باشد مشکل در سیم‌کشی یا دستگاه فیلد است. در این مرحله مطمئن شوید که سیم‌کشی فیلد به ترمینال ماژول، یا بلوک ترمینال، به خوبی اتصال داشته باشد و سیم خراب نباشد. پس از بررسی ماژول این موضوع را بررسی کنید که دستگاه فیلد به درستی کار می‌کند یا خیر.

هنگامی که ماژول خروجی روشن است ولتاژ ورودی به دستگاه فیلد را اندازه‌گیری کنید و مطمئن شوید که خط برگشت به خوبی به دستگاه وصل شده است. اگر هنوز برق وجود دارد اما دستگاه پاسخی نمی‌دهد، آنگاه دستگاه فیلد معیوب است.

رویکردی دیگر برای بررسی دستگاه فیلد، آزمایش کردن آن بدون استفاده از ماژول خروجی است. سیم‌کشی خروجی را برداشته و دستگاه فیلد را مستقیما به منبع تغذیه وصل کنید. اگر دستگاه فیلد پاسخ ندهد بنابراین معیوب است. اگر دستگاه فیلد پاسخ دهد آنگاه مشکل در سیم‌کشی میان دستگاه و ماژول خروجی است.

سیم‌کشی را بررسی کنید، به دنبال شکستگی در طول مسیر سیم‌کشی باشید.

5. عیب‌یابی CPU

PLCها همچنین نشانگرهای تشخیصی را ارائه می‌دهند که وضعیت PLC و CPU را نشان می‌دهند. چنین نشانگرهایی شامل توان، حافظه و شرایط ارتباطات می‌شوند. ابتدا بررسی کنید که پی ال سی از ترانسفورماتور به اندازه کافی توان می‌گیرد تا بتواند همه بارها را تامین کند. اگر PLC هنوز هم کار نمی‌کند، افت ولتاژ در مدار کنترل یا سوختگی فیوزها را بررسی کنید.

اگر PLC حتی با توان مناسب فعال نشود، مشکل در CPU نهفته است که خبر بسیار بدی است.

نشانگرهای تشخیصی در جلوی CPU خطایی را در حافظه یا ارتباطات نشان خواهند داد. اگر یکی از این نشانگرها روشن باشد، ممکن است CPU نیاز به تعویض داشته باشد.

خلاصه‌ای از رویکردهای عیب‌یابی PLC

در مجموع بهترین رویکرد برای تشخیص خرابی‌های ورودی/خروجی این است که مشکل را در ماژول، دستگاه فیلد یا سیم‌کشی بررسی کنید. اگر هر دو نشانگر توان و منطق در حالت فعال باشند، خرابی ماژول به آسانی آشکار می‌شود. اولین قدم برای حل مشکل اندازه‌گیری ولتاژ است تا مشخص شود آیا سطح ولتاژ مناسب در ترمینال ورودی یا خروجی وجود دارد یا خیر.

اگر ولتاژ در ترمینال کافی است و ماژول پاسخ نمی‌دهد در نتیجه ماژول باید تعویض شود. اگر تعویض ماژول تاثیری نداشته باشد، سیم‌کشی فیلد ممکن است دچار مشکل باشد. بررسی سطح ولتاژ مناسب در ترمینال خروجی در حالی که دستگاه خروجی خاموش است نیز نشان دهنده خطا در سیم‌کشی فیلد است. اگر یک پله خروجی فعال باشد اما نشانگر LED خاموش بماند آنگاه ماژول خراب است.

اگر نقصی در ماژول ورودی/خروجی قابل ردیابی نباشد آنگاه می‌بایست اتصالات ماژول را از نظر تماس ضعیف یا ناهماهنگی بررسی کرد.