Serwis i naprawa automatyki przemysłowej

Co obejmuje serwis i naprawa automatyki przemysłowej?

Naprawa automatyki przemysłowej to diagnostyka i usuwanie usterek falowników, sterowników PLC i serwonapędów, czyli urządzeń, które sterują pracą maszyn i linii produkcyjnych. Serwis automatyki obejmuje trzy warstwy techniczne: sprzęt (elektronikę i zasilanie), okablowanie oraz logikę sterowania zapisaną w pamięci urządzenia. Usterka jednego z tych elementów wpływa zwykle na pracę całej maszyny, nie tylko pojedynczego podzespołu, dlatego diagnostyka zaczyna się od ustalenia, w której z trzech warstw leży przyczyna problemu. To rozróżnienie determinuje dalszy przebieg naprawy: usterka sprzętowa wymaga wymiany podzespołu, usterka logiki - ponownej konfiguracji lub wgrania programu.

SAR System prowadzi automatyka przemysłowa serwis obejmujący zarówno pojedyncze naprawy awaryjne, jak i stałą opiekę techniczną nad parkiem urządzeń klienta. Zespół łączy wiedzę elektryczną i programistyczną, co skraca czas lokalizacji przyczyny awarii w porównaniu z podziałem zadania między dwóch osobnych specjalistów. Część usterek daje się zdiagnozować zdalnie przez VPN lub GSM, jeszcze zanim serwisant pojedzie na miejsce z odpowiednimi częściami zamiennymi.

Zatrzymanie maszyny z powodu awarii automatyki generuje koszt przestoju rosnący z każdą godziną, dlatego czas do pierwszej diagnozy ma bezpośrednie przełożenie na koszt całej awarii dla klienta. Praca przy urządzeniach automatyki podlega przy tym zasadom bezpieczeństwa elektrycznego: przed rozpoczęciem naprawy serwisant odłącza zasilanie i potwierdza brak napięcia na testowanym obwodzie. Serwis automatyki różni się zakresem od budowy nowych systemów sterowania, bo koncentruje się na przywróceniu sprawności istniejącej instalacji, nie na projektowaniu jej od podstaw. Wielu klientów zgłasza się z automatyką łączącą urządzenia kilku producentów, zainstalowaną etapami w różnych okresach rozbudowy zakładu, co wymaga od serwisanta znajomości więcej niż jednej platformy sterowania.

Naprawa i serwis falowników przemysłowych

Naprawa falowników obejmuje falowniki napędowe sterujące silnikami przenośników, pomp, wentylatorów i innych maszyn wirujących. Falownik reguluje prędkość obrotową silnika poprzez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego, dlatego jego usterka objawia się zwykle jako zatrzymanie lub nieprawidłowa praca napędu. Serwis falowników obejmuje zarówno modele montowane bezpośrednio przy silniku, jak i falowniki zabudowane w szafie sterowniczej, o mocy sięgającej od pojedynczych kilowatów przy małych pompach po kilkadziesiąt kilowatów przy napędach przenośników i wentylatorów przemysłowych.

Najczęstsze usterki falowników przemysłowych

Najczęstszą usterką falownika jest uszkodzenie modułu IGBT, odpowiedzialnego za przełączanie napięcia zasilającego silnik, oraz uszkodzenie kondensatorów obwodu pośredniego, widoczne jako spadek napięcia lub błąd przepięcia na wyświetlaczu. Falowniki pracujące w zapylonym lub wilgotnym otoczeniu częściej padają ofiarą awarii wentylatora chłodzącego, co prowadzi do przegrzania i wyłączenia zabezpieczającego. Błędy komunikacji z nadrzędnym sterownikiem PLC wskazują z kolei często na uszkodzenie karty komunikacyjnej, nie samego modułu mocy - wyświetlany kod błędu pozwala wstępnie zawęzić grupę usterek jeszcze przed przyjazdem serwisanta na miejsce. Do tego dochodzą uszkodzenia mechaniczne złącz i zacisków, powstałe wskutek drgań pracującej maszyny, które z czasem dają przerywany kontakt i pozornie losowe błędy, a także przepięcia sieciowe, częste w zakładach z dużą liczbą silników załączanych jednocześnie, przyspieszające zużycie kondensatorów.

Przebieg naprawy falownika krok po kroku

Naprawa falownika zaczyna się od odczytu kodów błędów i historii alarmów zapisanych w pamięci urządzenia, a następnie pomiarów elektrycznych modułu mocy, obwodu pośredniego i zasilania sterującego, które potwierdzają lub wykluczają uszkodzenie elektroniki. Kolejny krok to wymiana uszkodzonych podzespołów - modułu IGBT, kondensatorów lub wentylatora, w zależności od zlokalizowanej usterki - po której serwisant wgrywa ponownie parametry pracy falownika, bo część usterek wymaga też korekty konfiguracji, nie tylko naprawy sprzętowej. Na koniec falownik przechodzi test pod obciążeniem przy minimalnej i maksymalnej prędkości zadanej, ponieważ część usterek elektroniki ujawnia się dopiero przy skrajnych parametrach pracy. Po zakończonej naprawie serwisant przekazuje protokół z opisem zdiagnozowanej usterki, wymienionych podzespołów oraz wyniku testu obciążeniowego.

Regeneracja falownika - kiedy warto zamiast wymiany?

Regeneracja falownika polega na naprawie i odtworzeniu parametrów uszkodzonego urządzenia zamiast zakupu nowego egzemplarza. Sprawdza się przy falownikach starszych modeli, dla których producent wycofał już sprzedaż bezpośredniego zamiennika, i wychodzi taniej niż zakup nowego urządzenia o porównywalnych parametrach, bo ogranicza się do wymiany konkretnych uszkodzonych podzespołów. Pozwala też zachować istniejącą konfigurację parametrów pracy, co skraca czas ponownego uruchomienia maszyny w porównaniu z instalacją nowego urządzenia od zera. Decyzję między regeneracją a wymianą podejmujemy po diagnostyce, biorąc pod uwagę zakres uszkodzenia, dostępność części oraz wiek falownika - regenerowane urządzenie przechodzi przy tym ten sam test obciążeniowy co po standardowej naprawie, ponieważ szerszy zakres wymienionych podzespołów wymaga pełnej weryfikacji przed ponownym uruchomieniem. Falowniki wycofane z produkcji to zresztą częsty przypadek regeneracji, bo zakup nowego zamiennika wymagałby zmiany całej konfiguracji szafy sterowniczej, nie tylko wymiany samego urządzenia.

Naprawa sterowników PLC

Naprawa sterowników PLC obejmuje jednostki centralne, moduły wejść-wyjść oraz moduły komunikacyjne odpowiedzialne za logikę sterowania maszyną. Sterownik PLC przechowuje program sterujący w pamięci nieulotnej, dlatego część usterek objawia się utratą lub uszkodzeniem programu, nie fizycznym uszkodzeniem elektroniki. Awaria pojedynczego modułu wejść-wyjść zatrzymuje zwykle tylko część maszyny obsługiwaną przez ten moduł, nie całą linię produkcyjną. Osobną kategorią problemów jest panel HMI współpracujący z PLC: usterka samego wyświetlacza wygląda z zewnątrz jak zatrzymanie całego sterownika, choć logika PLC nadal działa poprawnie w tle.

Diagnostyka sterownika PLC po awarii

Diagnostyka zaczyna się od odczytu rejestru błędów i stanu diod sygnalizacyjnych na obudowie jednostki centralnej, a następnie sprawdzenia napięcia zasilania sterownika oraz poszczególnych modułów wejść-wyjść, bo część usterek wynika z zaniku zasilania, nie z uszkodzenia elektroniki PLC. Trzeci etap to analiza logiki programu pod kątem błędów, które ujawniają się dopiero przy określonej sekwencji pracy maszyny. Jeśli program sterujący uległ uszkodzeniu lub utracie, serwisant wgrywa aktualną kopię zapasową, o ile klient ją posiada, albo odtwarza logikę na podstawie dokumentacji technicznej maszyny - brak takiej kopii wydłuża naprawę bardziej niż sama wymiana uszkodzonego modułu elektroniki. Z tego powodu przy pierwszej wizycie serwisowej rekomendujemy klientowi wykonanie i zabezpieczenie aktualnej kopii programu sterującego, niezależnie od bieżącej naprawy: skraca ona czas każdej kolejnej naprawy, bo eliminuje etap odtwarzania logiki od podstaw.

Serwisowane marki i modele PLC

SAR System serwisuje sterowniki PLC marek Siemens, ABB i SEW-Eurodrive, wykorzystywane powszechnie w automatyce przemysłowej i systemach napędowych. Znajomość kilku platform pozwala obsługiwać instalacje mieszane, w których różne odcinki linii produkcyjnej sterowane są przez PLC różnych producentów, oraz ułatwia migrację logiki sterowania przy wymianie starego PLC na nowszy model tego samego lub innego producenta. Sterowniki Siemens z rodziny SIMATIC i sterowniki ABB spotykane są najczęściej w liniach produkcyjnych, natomiast napędy i sterowanie SEW-Eurodrive dominują w aplikacjach związanych z transportem i przenośnikami. Zakres obsługiwanych modeli potwierdzamy indywidualnie przy zgłoszeniu, bo dostępność części zamiennych różni się między starszymi i aktualnie produkowanymi seriami sterowników.

Naprawa i regeneracja serwonapędów

Naprawa serwonapędów obejmuje serwowzmacniacze oraz serwomotory odpowiedzialne za precyzyjne pozycjonowanie osi maszyny. Serwis serwonapędów wymaga wyższej precyzji diagnostycznej niż serwis zwykłych napędów, bo serwonapęd pracuje w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego z enkoderem, który przekazuje dokładną pozycję wału do serwowzmacniacza w czasie rzeczywistym. Tego typu napędy stosowane są w stanowiskach zrobotyzowanych, maszynach pakujących i innych aplikacjach wymagających precyzyjnego, powtarzalnego pozycjonowania osi.

Objawy usterki serwonapędu

Utrata precyzji pozycjonowania osi to jeden z pierwszych objawów usterki serwonapędu, widoczny zanim urządzenie zgłosi pełny błąd i zatrzyma maszynę. Wzrost drgań lub hałasu podczas pracy serwomotoru wskazuje często na zużycie łożysk lub uszkodzenie sprzężenia mechanicznego z osią maszyny, natomiast błąd komunikacji między serwowzmacniaczem a enkoderem objawia się jako nagłe zatrzymanie osi z kodem błędu sprzężenia zwrotnego. Przegrzewanie się serwowzmacniacza podczas normalnej pracy wskazuje zwykle na przeciążenie osi lub uszkodzenie układu chłodzenia, a powtarzające się błędy przeciążenia prądowego mimo braku widocznej przyczyny mechanicznej sygnalizują często zużycie magnesów lub uzwojenia samego serwomotoru.

Naprawa a regeneracja serwomotoru - różnice

Naprawa serwomotoru obejmuje wymianę pojedynczych uszkodzonych elementów - łożysk, enkodera lub uszczelnień - przy zachowaniu oryginalnego uzwojenia silnika. Regeneracja idzie dalej: obejmuje przewijanie uzwojenia i pełne odtworzenie parametrów elektrycznych silnika. Naprawa sprawdza się więc przy pojedynczej, ograniczonej usterce mechanicznej, a regeneracja przy uszkodzeniach elektrycznych obejmujących samo uzwojenie. Po każdej z tych operacji wykonujemy test pod obciążeniem, sprawdzający dokładność i powtarzalność pozycjonowania osi w kilku punktach pełnego zakresu ruchu, bo pojedynczy pomiar w jednym punkcie nie wykrywa niektórych usterek mechanicznych.

Czas realizacji i warunki serwisu

Czas realizacji naprawy automatyki przemysłowej zależy od dostępności części zamiennych, zakresu uszkodzenia oraz trybu zgłoszenia - standardowego lub awaryjnego. Naprawy niewymagające sprowadzenia części specjalistycznych realizowane są szybciej niż naprawy falowników lub serwonapędów, dla których potrzebne komponenty nie zawsze są dostępne od ręki. Zgłoszenia awaryjne, zatrzymujące całą linię produkcyjną, obsługujemy priorytetowo względem napraw planowych czy modernizacyjnych - te umawiamy w terminie dogodnym dla klienta, zwykle poza godzinami szczytu produkcyjnego, żeby ograniczyć wpływ prac serwisowych na bieżącą pracę zakładu.

Diagnostyka zdalna przez VPN lub GSM skraca czas do pierwszej oceny usterki, jeszcze zanim serwisant dotrze na miejsce z częściami zamiennymi - pozwala też odczytać rejestr błędów i historię alarmów sterownika PLC bez fizycznej obecności serwisanta, co przyspiesza wstępną kwalifikację zgłoszenia jako usterki prostej lub złożonej. Warunki serwisu, w tym czas reakcji i zakres wsparcia zdalnego, ustalamy indywidualnie w umowie, dopasowując je do trybu pracy zakładu klienta. Klienci z podpisanym kontraktem serwisowym korzystają z priorytetowej kolejki zgłoszeń oraz stałego opiekuna technicznego, który zna historię napraw ich urządzeń.

Dla urządzeń często ulegających tej samej usterce proponujemy klientowi zapas typowych części zamiennych przechowywany na miejscu, co skraca czas naprawy przy kolejnej awarii tego samego typu. Historia napraw danego urządzenia, zapisywana w naszej dokumentacji serwisowej, ułatwia rozróżnienie nowej usterki od nawrotu problemu naprawianego wcześniej. Dla klientów z rozbudowanym parkiem automatyki przygotowujemy też zbiorczy harmonogram diagnostyki prewencyjnej, obejmujący falowniki, sterowniki PLC i serwonapędy w jednym cyklu przeglądowym.

Realizacje - przykłady napraw automatyki

SAR System realizował naprawy falowników w zakładach z liniami przenośnikowymi, gdzie awaria napędu zatrzymywała transport międzyoperacyjny, a w zakładach z automatyką opartą na sterownikach Siemens i ABB zespół diagnozował usterki logiki sterowania powstałe po zmianach w konfiguracji maszyny. Do tego dochodziły naprawy serwonapędów w stanowiskach zrobotyzowanych, gdzie utrata precyzji pozycjonowania wpływała bezpośrednio na jakość wyrobu, oraz naprawy awaryjne i regeneracja starszych falowników w instalacjach z napędami SEW-Eurodrive, dla których producent zakończył już produkcję bezpośrednich zamienników. Powtarzające się realizacje w podobnych branżach pozwoliły zbudować bazę typowych usterek przypisanych do konkretnych modeli falowników, sterowników i serwonapędów.

W zakładach z pracą wielozmianową, gdzie maszyny pracują niemal bez przerwy, priorytetem było skrócenie czasu przestoju poprzez wcześniejsze przygotowanie typowych części zamiennych. W mniejszych zakładach, z pojedynczymi maszynami krytycznymi dla produkcji, realizacje obejmowały głównie naprawy awaryjne uzupełnione o zalecenie regularnej diagnostyki prewencyjnej. Zgłoszenia dotyczące automatyki Siemens i ABB obejmowały najczęściej falowniki i sterowniki PLC w liniach produkcyjnych, natomiast zgłoszenia dotyczące napędów SEW-Eurodrive koncentrowały się wokół przenośników i systemów transportu wewnętrznego. Część realizacji dotyczyła też modernizacji starszej automatyki, gdzie naprawa pojedynczego elementu stała się punktem wyjścia do szerszej rozmowy o unowocześnieniu całego sterowania maszyny.

Dla linii, w których każdy przestój generuje wysokie straty, naprawy uzupełniamy wsparciem serwisowym 24/7 i inżynierskim, które skraca czas reakcji przy kolejnej awarii. Gdy usterka automatyki dotyczy maszyny lub robota, a nie tylko samego sterowania, naprawę prowadzimy wspólnie w ramach serwisu maszyn i robotyki przemysłowej. Jeśli przyczyną awarii jest zużyta lub źle zaprojektowana szafa sterownicza, proponujemy klientowi jej przebudowę w ramach usługi budowy szaf sterowniczych i rozdzielnic.