Prevenção e deteção de falhas em PLCs para instalações industriais

Os Controladores Lógicos Programáveis (PLCs) são dispositivos indispensáveis no mundo da automação e dos sistemas de controlo industrial. Funcionam como o cérebro por detrás do funcionamento de várias máquinas e processos e mantêm o equipamento automatizado a funcionar sem problemas. Embora os PLCs sejam conhecidos pela sua natureza robusta, como todos os dispositivos electrónicos, não são imunes ao desgaste ou a falhas ocasionais.

Neste artigo, vamos explorar estes componentes cruciais, mostrar-lhe alguns dos problemas mais comuns com eles e oferecer dicas de resolução de problemas se precisar de fazer reparações. Se estiver a ter problemas com a sua máquina automatizada, as informações seguintes podem ser úteis!

Razões para a falha de sistemas PLC

Os sistemas PLC são componentes integrais de muitas máquinas industriais e a sua falha pode ser catastrófica em termos de produção. Vejamos algumas das falhas mais comuns dos PLC.

Defeitos eléctricos nos PLCs

Os problemas eléctricos podem resultar de picos de energia, flutuações de tensão ou curto-circuitos. Estes podem danificar os componentes internos do PLC, causando avarias. A manutenção eléctrica regular e a proteção contra sobretensões podem atenuar estes riscos.

Que tipo de problemas eléctricos podem afetar os PLC?

1. Sobretensões: Picos de tensão súbitos e de curta duração, que podem ser causados por descargas atmosféricas, falhas na rede eléctrica ou comutação de grandes cargas. ️
2. Flutuações de tensão: Variações na tensão da rede, que podem ser cíclicas (por exemplo, devido à alteração da procura) ou aleatórias (por exemplo, devido a uma falha do gerador).
3. Curto-circuitos: Falhas no isolamento elétrico que fazem com que a corrente flua por um caminho indesejado, resultando em calor excessivo e danos nos componentes.

Quais são as consequências das avarias eléctricas nos PLC?

• Danos nos componentes internos: As sobretensões, as flutuações de tensão e os curto-circuitos podem danificar permanentemente os componentes electrónicos do PLC, tais como microprocessadores, memórias e circuitos integrados.
• Mau funcionamento do PLC: Um PLC com componentes danificados pode funcionar de forma errática, enviar comandos incorrectos para a máquina ou mesmo parar completamente.
• Perda de dados: As falhas eléctricas podem corromper os dados armazenados na memória do PLC, tais como programas de controlo, receitas de produção ou históricos de manutenção.
• Tempo de inatividade dispendioso: Um PLC defeituoso pode levar a paragens de produção, resultando em perdas financeiras significativas e atrasos na entrega do produto.

Como evitar falhas de energia nos PLCs e proteger o seu investimento?

• Manutenção eléctrica preventiva: Efetuar inspecções regulares das instalações eléctricas, incluindo a verificação dos cabos, das ligações, das protecções e da ligação à terra, para detetar e corrigir eventuais falhas antes que causem danos.
• Proteção contra sobretensões: Instale dispositivos de proteção contra picos de tensão (DPS) para desviar ou limitar os picos de tensão e proteger o equipamento eletrónico sensível, como os PLCs. ️
• Regulação da tensão: Utilize reguladores de tensão para manter uma fonte de alimentação estável e evitar flutuações que podem danificar os PLCs.
• Monitorização contínua do estado elétrico: Implementar um sistema de monitorização contínua da tensão, da corrente e da qualidade da energia para detetar anomalias e tomar medidas preventivas. ️
• Formação do pessoal: Fornecer treinamento ao pessoal da fábrica sobre os riscos de falhas elétricas, práticas de manutenção preventiva e o uso adequado de equipamentos de proteção. ‍

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Factores ambientais que afectam o PLC

Os PLCs estão frequentemente expostos a ambientes industriais adversos, incluindo temperaturas extremas, humidade, poeiras e substâncias corrosivas. Com o tempo, estes factores podem afetar o hardware do sistema, causando falhas. A manutenção e reparação de rotina dos PLCs, incluindo a limpeza e as medidas de proteção, são essenciais para minimizar o impacto dos factores de stress ambiental.

Vamos falar sobre os factores ambientais que devem ser considerados na utilização de PLCs:

Antes de mais, há a temperatura. Cada PLC tem o seu próprio intervalo de temperatura de funcionamento mais adequado. Não é aceitável exceder o limite de temperatura inferior, nem o limite de temperatura superior. A dissipação de calor do equipamento é importante. Não o coloque demasiado próximo de outros componentes, o que afectará a ventilação do equipamento. Se necessário, deve ser instalada uma ventoinha dedicada ou outro dissipador de calor.

Em segundo lugar, há a humidade. O ambiente de trabalho do PLC não tem medo da secura, mas tem muito medo da humidade. Se a humidade no local já tiver um nível de condensação, recomenda-se que não seja utilizado para evitar problemas como curto-circuitos.

Por último, há o problema das interferências electromagnéticas. Não utilize os PLCs em zonas onde as interferências são particularmente graves, mesmo que o equipamento tenha uma proteção de isolamento incorporada, não corra esse risco.

Problemas de software em PLCs

Os autómatos dependem de programas de software para executar tarefas. Erros de programação, corrupção de software ou incompatibilidades podem causar falhas no sistema. Actualizações regulares e práticas de programação diligentes podem ajudar a evitar estes problemas.

Desgaste de componentes em PLCs

Com o tempo, os componentes mecânicos de um PLC, tais como ventoinhas, conectores e sistemas de arrefecimento, podem desgastar-se. Isto pode levar a sobreaquecimento, problemas eléctricos e desempenho reduzido. A manutenção e reparação programadas dos PLCs podem identificar e substituir os componentes desgastados.

Interferências externas que afectam o PLC

As interferências electromagnéticas (EMI) ou de radiofrequência (RFI) de equipamentos ou fontes eléctricas próximas podem perturbar o funcionamento de um PLC. As técnicas de proteção, a ligação à terra adequada e o isolamento podem ajudar a atenuar estas interferências externas.

Interferência electromagnética (EMI) e o seu impacto nos PLCs

As IEM podem ter origem em fontes naturais ou artificiais, e as suas características dependem da fonte e do mecanismo que as gera. Num cenário ideal, a EMI não existiria, uma vez que representa um sinal indesejado que interfere com a receção do sinal principal.

Uma vez que a EMI pode afetar os circuitos e impedir o seu bom funcionamento, existem vários métodos para a evitar ou reduzir. Os engenheiros que concebem PLCs e outros dispositivos electrónicos estão constantemente à procura de novas formas de atenuar a EMI e proteger os circuitos deste fenómeno prejudicial.

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Erro do operador

O erro humano, como a introdução incorrecta de dados, modificações acidentais do programa ou funcionamento incorreto do sistema, pode causar falhas no PLC. Uma formação adequada e controlos de acesso rigorosos podem minimizar este risco.

Sinais de falha iminente do PLC

Reconhecer os sintomas de um módulo de controlo PLC potencialmente avariado é importante para resolver os problemas de forma rápida e eficiente. Seguem-se alguns sinais comuns a ter em conta que podem indicar uma falha iminente:

1. Módulos de entrada/saída e dispositivos de campo: Um módulo de controlo PLC avariado pode causar problemas com módulos de entrada e saída ou dispositivos de campo. Os sintomas podem incluir leituras erráticas, sensores com mau funcionamento ou actuadores que não respondem como esperado.
2. Integridade da ligação à terra: Os problemas de integridade da terra podem resultar em ruído elétrico e interferência. Procure leituras erráticas, comportamento imprevisível ou flutuações de tensão no sistema de controlo, que podem indicar problemas relacionados com a ligação à terra.
3. Falha na fonte de alimentação: Se a fonte de alimentação do módulo de controlo do PLC estiver comprometida, o sistema pode tornar-se instável ou não arrancar. Isto pode resultar em falhas intermitentes ou em paragens completas do sistema.
4. Interferência de ruído elétrico: A interferência de ruído elétrico pode perturbar o funcionamento normal de um PLC, provocando leituras incorrectas e um comportamento errático. Esta interferência pode ser causada por equipamentos ou fontes eléctricas próximas.
5. Perda de comunicação em rede: Um módulo de controlo PLC avariado pode perder a sua capacidade de comunicar através da rede. Erros de comunicação de rede, ligações interrompidas ou dados em falta são sinais reveladores deste problema.
6. Excesso de calor: O sobreaquecimento é um sintoma comum de um módulo de controlo PLC avariado. As temperaturas elevadas podem causar danos nos componentes, afectando o desempenho geral e a vida útil do sistema.
7. Conflito com outros componentes: A incompatibilidade ou os conflitos com outros componentes do sistema de controlo podem fazer com que o PLC funcione de forma irregular. Isto pode manifestar-se sob a forma de erros, comportamentos imprevisíveis ou mesmo falhas no sistema.
8. Memória danificada: A corrupção da memória no módulo de controlo do PLC pode resultar em resultados imprevisíveis e num funcionamento pouco fiável. Os sintomas podem incluir erros de programa, perda de dados ou falhas no sistema.

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Resolução de problemas de falhas do PLC

Agora que examinámos algumas das falhas mais comuns nos sistemas de controlo PLC, vamos analisar as formas mais eficientes de as tratar:

1. Resolução de problemas do circuito de terra: Os loops de terra são comuns em falhas de PLC, levando a ruído elétrico e interferência. Para resolver este problema, verifique a integridade da ligação à terra do seu sistema. Certifique-se de que todos os componentes estão corretamente ligados à terra e de que não existem caminhos de terra indesejados. Poderá ser necessário isolar componentes sensíveis ou utilizar transformadores de isolamento para minimizar os efeitos dos circuitos de terra.
2. Verificar os indicadores do PLC: Os módulos de controlo PLC incluem frequentemente indicadores de estado que fornecem informações valiosas sobre o estado do sistema. Examine estes indicadores para identificar quaisquer códigos de erro ou mensagens de falha. Consulte a documentação do PLC para interpretar corretamente os indicadores. Isto pode ajudar a localizar a origem do problema e permitir-lhe efetuar reparações rápidas do PLC.
3. Resolução de problemas de entrada do PLC: Leituras erráticas ou sensores que não respondem são problemas comuns em PLCs avariados. Comece por verificar os dispositivos de entrada, tais como sensores e interruptores. Certifique-se de que estão corretamente ligados e a funcionar como esperado. Testar estes dispositivos com um multímetro pode ajudar a identificar componentes de entrada defeituosos.
4. Resolução de problemas de saída do PLC: Se os actuadores, relés ou outros dispositivos de saída não estiverem a responder como deveriam, investigue o lado de saída do PLC. Examine os dispositivos de saída para verificar se existem falhas, cabos danificados ou ligações soltas. É também crucial verificar se existem erros na lógica do programa do PLC para controlar estas saídas.
5. Resolução de problemas da CPU: A CPU é o cérebro do PLC, e problemas com a unidade central de processamento podem causar problemas em todo o sistema. Examine a CPU para verificar se há superaquecimento, conexões soltas ou componentes danificados. Se suspeitar de um problema com a CPU, pode ser necessário consultar um fornecedor de serviços de manutenção e reparação de PLC para um diagnóstico e reparação completos.

Serviço de migração de PLCs obsoletos 

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2. Implementar soluções de controlo mais precisas e eficientes que melhorem a qualidade do produto e reduzam o desperdício.

Redução dos custos de exploração:

• Eliminar os custos associados à reparação e manutenção de PLCs obsoletos que são difíceis de encontrar e caros de substituir.
• Reduzir o consumo de energia com tecnologia moderna e eficiente.
• Minimizar os custos de formação graças à facilidade de utilização dos novos PLCs.

Maior segurança e fiabilidade:

• Actualize para PLCs com as mais recentes funcionalidades de segurança para proteger o seu sistema de controlo industrial contra ciberataques e falhas.
• Desfrute de uma maior fiabilidade e estabilidade do sistema para reduzir as interrupções e garantir uma produção sem problemas.
• Prolongue a vida útil do seu sistema de controlo industrial com tecnologia moderna e compatível.

Preparar o futuro:

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• Integre facilmente novas tecnologias e soluções de automatização para se manter na vanguarda da indústria.
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