Técnicas de Control y Diagnóstico de Averías en Sistemas Automatizados

Técnicas de control en marcha

• Inspección visual, acústica y al tacto de los componentes accesibles:

• Control de la temperatura:

• Control del lubricante:

• Detección de pérdidas:

• Monitorizado por vibraciones:

• Control de ruidos;

Técnicas de control en parada

• Inspección visual, acústica y al tacto de las partes en movimiento o inaccesibles

• Detección de fisuras. Técnicas:

1. Ensayo de líquidos penetrantes en la superficie de las fisuras
2. Ensayo de pulverizado de partículas magnéticas.
3. Ensayo de resistencia eléctrica.
4. Ensayo de corrientes inducidas.
5. Ensayo de ultrasonidos.
6. Examen radiográfico.

• Detección de fugas

• Ensayo de vibraciones

• Control de corrosión

Averías en autómatas programables

- Solo el 5% de las averías son debidas al PLC

- Las averías producidas por componentes externos son más difíciles de solucionar ya que pueden ser debidas a multitud de factores

Causas externas

Las causas externas principales que pueden provocar averías en los PLC son debidas generalmente al ambiente físico, a la polución química o a las perturbaciones eléctricas.

• Ambiente físico o mecánica
• Polución química
• Perturbaciones eléctricas: Efecto de Seebeck / Efecto de Peltier / Parásitos de origen electrostático

Causas internas

Las causas internas de las averías son diagnosticadas por el PLC al comienzo del ciclo de scan mediante funciones que verifican su estado interno y ayudan al personal técnico a solucionar dichas averías.

- Supervisión de las alimentaciones internas / Checksum del programa / Control del tiempo de scan mediante el watchdog.

Circuitos de protección

Circuito RC. Formado por una resistencia y un condensador.

Varistor. Varía el valor de su resistencia en función de la tensión;

Causas internas. Funciones de diagnóstico frecuente

Programas típicos para localización de averías

Doble lectura de las informaciones del bus. ● Comprobación de las tarjetas de entradas y salidas. ● Comprobación de la red. ● Estado de la batería. ● Errores de programación.

Actuador que puede realizar dos movimientos: Fallo mecánico: componente ajeno que activa el detector. • Fallo eléctrico: cable del detector cruzado.

Prog.BA_0: detector de proximidad que indica que el cilindro está retrocedido. • BA_1: detector de proximidad que indica que el cilindro está adelantado. • M0.1: marca que señaliza el error y que se pone con valor lógico 1 cuando están accionados ambos detectores.

Actuador que inicia un movimiento. El cilindro no avanza a la velocidad adecuada debido a una falta de aire, un tirón mecánico o un error en la electroválvula. • Un detector averiado que da señal siempre.

• YA_1: electroválvula de avanzar el cilindro A. • BA_0: detector de proximidad que indica que el cilindro está retrocedido. • M1.3: marca que señaliza el error y que se pone con valor lógico 1 cuando el cilindro tarda demasiado en avanzar.

Elemento que tiene diversos puntos de paro. Cuando un elemento tiene varios puntos de paro variable, se puede controlar el paso en orden por todos los detectores, aparte de lo que debe dar el orden de paro.

Confirmación de señal. Para asegurar la señal se pueden utilizar finales de carrera de doble contacto (• Dos contactos normalmente abiertos (NO) en serie conectados a una entrada del autómata programable.)

Utilización de un contacto del preactuador. Se puede utilizar un contacto del preactuador conectado a una entrada del PLC para confirmar la activación de este preactuador.

Pérdida de presión de aire. / Pérdida de tensión.

Dispositivos de paro. Los dispositivos de paro deben actuar interrumpiendo el circuito, y por eso se hará siempre mediante contactos cerrados (NC).

Dispositivos de emergencia. Deben cortar directamente la alimentación de los preactuadores que convengan, además de informar al PLC.

Sistemas monitorizados

SCADA

Supervisory Control and Data Acquisition: Diseñada para funcionar sobre controladores en el control de procesos proporcionando comunicación.

Interfaz hombre máquina (HMI)

Es el dispositivo o herramienta gráfica que presenta los datos del proceso al operador. Modificar parámetros / Recibir información del estado del proceso controlado por PLC / Detectar fallos en el conjunto formado por PLC.

Tipos de aviso en sistemas SCADA: Avisos de sistema HMI: estados y errores de la unidad de operación / Avisos de servicio: estados irregulares del servicio y del proceso / Alarmas: estados críticos o peligrosos del servicio o proceso.

Reparación de averías: Equipos y medios

• Lubricación • Ajuste • Inspecciones sensoriales • Calibración • Tareas de mantenimiento por requerimiento legal

Herramientas básicas. Destornilladores - Llaves de tuerca - Martillos - Alicates - Limas - Brocas - EPIS y elementos de seguridad, etc

Instrumentos de medida

Amperímetro: se utiliza para medir la intensidad de la corriente. Frecuencímetro: mide la frecuencia de la corriente eléctrica. Capacímetro: mide la capacidad de los condensadores. Cosímetro: mide el factor de potencia de la corriente eléctrica. Pinza amperimétrica: permite ver la intensidad sin abrir el circuito. Voltímetro: mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Vatimetro: potencia eléctrica. Probadores de fase: se utilizan para identificar las fases para conectarlas y equilibrarlas. Medidor de aislamiento: medida del aislamiento eléctrico en alta tensión. Multímetro o polímetro: pueden realizar medidas tanto para corriente continua como para corriente alterna.

Instrumentos de medición de presión

Barómetro: mide la presión atmosférica. Manómetro: mide la presión del proceso al que está localmente conectado.

Instrumentos de medición de temperatura

Termómetro. / • Termopar: capaz de medir temperaturas importantes de manera más o menos precisa que oscilan entre los -200 ºC a 1.500 ºC. Termoresistencia: sensor de temperatura más utilizado. Pirómetro: capaz de medir la temperatura sin estar en contacto. Termistor: se fundamenta en la variación de la resistencia de ciertos semiconductores con la temperatura.

Instrumentos de medición de caudal

Los caudalímetros sirven para medir y controlar el caudal de una instalación. Hay que tener en cuenta:

• Presión y temperatura a la que se va a trabajar
• Tipo de fluido
• Mantenimiento que requiere

Instrumentos de medición de velocidad

Tacómetros: miden la velocidad de giro de un eje.

Instrumentos de medición de masa

• Báscula: mide el peso de un elemento. • Espectrómetro de masa: mide la composición de un material. • Catarómetro (para gases): mide la composición de un gas.

Instrumentos de medición de nivel

• Sondas • Flotador • Vasos comunicantes • Ultrasónicos • Resistivos • Conductivos • Capacitivos • Ópticos

Instrumentos de calibración

Equipos de calibración eléctrica y multifunción: estos equipos sirven para ajustar y calibrar cualquier instrumento que intervenga en un proceso automático. Calibradores de lazo mA: son fundamentales para la calibración y ajuste de las corrientes de 4 a 20 mA. Calibradores de presión, flujo y temperatura: • Analizador de vibraciones: • Cámara termográfica: • Alineador láser: • Boroscopio: • Alineador de poleas: (• Osciloscopio.)

Valoración de resultados. Análisis de fallos

Fiabilidad / Disponibilidad / Mantenibilidad

Curva de bañera

I.- Juventud. Zona de mortandad infantil: El fallo se produce inmediatamente o al cabo de muy poco tiempo de la puesta en funcionamiento. II.- Madurez. Periodo de vida útil. Periodo de vida útil en el que se producen fallos de carácter aleatorio. III.- Envejecimiento. Corresponde al agotamiento, al cabo de un cierto tiempo.

Histórico de averías

Es un documento en el que se registran de forma sistemática las averías o incidencias que puede haber sufrido una instalación, equipo o sistema, y es una fuente de información valiosísima para la identificación de averías. Datos que se pueden obtener:

• Código de la máquina averiada.
• Semana y año del suceso, día de la semana, turno de mañana, tarde o noche.
• Especialidad de la avería (eléctrica, electrónica, neumática, hidráulica, mecánica…)
• Descripción resumida del problema.
• Tiempo de intervención.
• Número de operarios necesarios.
• Tiempo de paro del sistema.
• Retraso en la producción ocasionado por el fallo.
• Mando y oficial de mantenimiento encargados de resolver la avería.
• Inicio de la reparación.
• Operador de la máquina averiada

Averías en autómatas programables

Causas internas. Funciones de diagnóstico frecuentes

Supervisión de las alimentaciones internas. Controla el nivel de las diversas tensiones internas que suministra el módulo de alimentación a los diferentes componentes del PLC. ● Control del tiempo de scan mediante el watchdog. Controla que el tiempo de scan no supere un valor razonable y, en caso de superarlo, pone el PLC en estado de stop, y para el proceso. ● Checksum del programa. Test del programa mediante la suma periódica de los contenidos de toda la memoria del programa. Si durante unos cuantos scans esta suma cambia de valor, significa que ha habido un fallo interno.