L

Vụ việc này dựa trên một dây chuyền sản xuất dập chính xác được trang bị máy ép khí nén chính xác 110T và bộ cấp liệu servo NC, sản xuất các đầu nối điện ô tô từ dải đồng phosphor dày 0,8 mm. Thiết bị hoạt động liên tục hai ca, và rèm an toàn quang điện được lắp đặt phía trước khu vực khuôn như một thiết bị bảo vệ cá nhân chính. Rèm quang điện bao gồm bộ phát và bộ thu, và rơ-le an toàn giám sát đường đi của tia và ngắt điều khiển ly hợp/phanh trong mili giây khi tia bị chặn. Thiết bị đã hoạt động được 20 tháng và rèm an toàn quang điện chưa bao giờ được kiểm tra kỹ lưỡng kể từ khi lắp đặt.

Hiện tượng lỗi lần đầu tiên xuất hiện trong ca sản xuất liên tục. Máy ép đột ngột chuyển sang trạng thái dừng khẩn cấp mà không có bất kỳ chuyển động nào của người vận hành gần khu vực khuôn. HMI hiển thị cảnh báo chặn rèm an toàn quang điện. Người vận hành đã đặt lại và khởi động lại máy, nhưng trong vòng một giờ tiếp theo, lỗi tái diễn hơn 8 lần, và sự cố xảy ra ngẫu nhiên và không thường xuyên. Các lần dừng thường xuyên làm gián đoạn nhịp cấp liệu của bộ cấp liệu servo, gây ra sự lệch trục của dải ở lối vào khuôn và nhiều phế phẩm. Đội sản xuất không thể xác định nguyên nhân thông qua kiểm tra thông thường và đã gửi yêu cầu dịch vụ khẩn cấp đến bộ phận hậu mãi của chúng tôi.

Trước khi kỹ sư đến hiện trường, kỹ sư hậu mãi chuyên trách đã kết nối với khách hàng từ xa trong vòng 20 phút. Kỹ sư đã hướng dẫn người vận hành ghi lại mã lỗi, tần suất lỗi, tốc độ sản xuất tại thời điểm xảy ra lỗi và điều kiện ánh sáng của khu vực làm việc. Người vận hành cũng đã kiểm tra tình trạng ống kính, các vật thể phản chiếu và độ rung của máy theo chỉ dẫn. Dựa trên dữ liệu thu thập được, kỹ sư đã sơ bộ phán đoán rằng khả năng cao đây không phải là sự xâm nhập thực sự của nhân viên và nghi ngờ sự can nhiễu quang học hoặc điện. Một lệnh công việc chính thức đã được tạo ra, và các công cụ kiểm tra cũng như phụ tùng thay thế đã được chuẩn bị trước.

Khi đến nơi, kỹ sư đầu tiên lau sạch ống kính của bộ phát và bộ thu, loại bỏ sương dầu, bột kim loại và bụi bẩn tích tụ. Sau đó, một bài kiểm tra chặn thủ công đã được thực hiện: tay của người vận hành được di chuyển vào và ra khỏi vùng bảo vệ nhiều lần, và máy ép phản ứng chính xác với việc chặn thực sự. Tuy nhiên, trong quá trình kiểm tra, kỹ sư nhận thấy một đèn chiếu sáng di động gần khu vực khuôn phát ra ánh sáng mạnh, một phần trong số đó bị bề mặt khuôn được đánh bóng phản chiếu trực tiếp vào ống kính bộ thu. Sự phản chiếu này tạo ra một tín hiệu can nhiễu yếu nhưng có thật, rõ ràng hơn khi góc chiếu sáng thay đổi. Phát hiện này cho thấy một nguồn can nhiễu quang học trong môi trường.

Sau đó, kỹ sư đã kiểm tra các giá đỡ của bộ phát và bộ thu. Người ta phát hiện ra rằng các giá đỡ đã bị lỏng nhẹ do rung động kéo dài của máy ép, và sự căn chỉnh theo chiều dọc của bộ phát và bộ thu đã bị lệch khoảng 3 mm. Sự lệch lạc này làm giảm cường độ ánh sáng nhận được hiệu quả. Kết hợp với sự can nhiễu phản chiếu quang học, bộ thu đôi khi phán đoán tia sáng bị chặn và xuất ra tín hiệu an toàn sai. Sự lệch lạc cũng làm cho hệ thống nhạy cảm hơn với sự thay đổi ánh sáng môi trường.

Kỹ sư đã lần theo cáp tín hiệu từ bộ thu rèm quang điện đến rơ-le an toàn. Cáp ban đầu được định tuyến song song với cáp nguồn dòng điện cao của động cơ chính, và lớp che chắn đã bị lão hóa và bị hỏng một phần tại điểm uốn. Trong mỗi chu kỳ dập, động cơ chính tiêu thụ một dòng điện tức thời lớn, tạo ra nhiễu điện từ mạnh. Sự can nhiễu này đã truyền vào cáp tín hiệu rèm quang điện được che chắn kém, gây ra biến động tín hiệu tạm thời. Rơ-le an toàn đôi khi diễn giải sai sự biến động này và kích hoạt dừng khẩn cấp sai.

Kỹ sư đã thực hiện một cuộc khảo sát toàn diện khu vực làm việc và phát hiện ra rằng khách hàng gần đây đã đặt một xe đẩy vật liệu thép không gỉ được đánh bóng gần khu vực khuôn. Bề mặt xe đẩy phản chiếu một phần tia rèm quang điện, tạo ra một đường quang thứ cấp. Khi người vận hành di chuyển quanh xe đẩy, đường đi của ánh sáng phản chiếu thay đổi, khiến bộ thu phát hiện tín hiệu bị gián đoạn không liên tục. Yếu tố môi trường này, kết hợp với sự lệch lạc lắp đặt và nhiễu điện, đã tạo thành một lỗi tổng hợp gây ra việc kích hoạt sai ngẫu nhiên.

Thông qua việc kiểm tra theo lớp có hệ thống, kỹ sư đã xác định rằng lỗi không phải là lỗi phần cứng của bản thân rèm an toàn quang điện mà là một lỗi tổng hợp với các nguyên nhân gốc rễ sau:

1. Nguyên nhân can nhiễu quang học: Các vật thể phản chiếu bao gồm bề mặt khuôn được đánh bóng và xe đẩy vật liệu thép không gỉ đã tạo ra các đường quang thứ cấp, và đèn chiếu sáng di động đã đưa ánh sáng phản chiếu vào ống kính bộ thu, khiến bộ thu phát hiện tín hiệu chặn sai không liên tục.
2. Nguyên nhân lắp đặt cơ khí: Rung động kéo dài làm lỏng các giá đỡ, và sự căn chỉnh quang học của bộ phát và bộ thu bị lệch khoảng 3 mm, làm giảm cường độ ánh sáng nhận được hiệu quả và làm cho hệ thống nhạy cảm hơn với sự can nhiễu môi trường.
3. Nguyên nhân che chắn điện: Lớp che chắn cáp tín hiệu đã bị lão hóa và bị hỏng một phần, và cáp được định tuyến song song với cáp nguồn dòng điện cao, cho phép nhiễu điện từ truyền vào tín hiệu và gây ra tín hiệu sai tạm thời.
4. Nguyên nhân quản lý: Danh sách kiểm tra bảo trì hàng ngày của khách hàng không bao gồm các hạng mục kiểm tra rèm an toàn quang điện. Ống kính chưa bao giờ được làm sạch, các giá đỡ chưa bao giờ được kiểm tra, và các vật thể phản chiếu được đặt mà không xem xét đường đi của ánh sáng, cho phép những khiếm khuyết nhỏ này tích tụ và phát triển thành một lỗi tổng hợp nghiêm trọng.

Dựa trên bộ nguyên nhân gốc rễ hoàn chỉnh, công việc sửa chữa đã được thực hiện như sau:

1. Khôi phục căn chỉnh quang học: Siết chặt lại các giá đỡ của bộ phát và bộ thu, khôi phục sự căn chỉnh theo chiều dọc và chiều ngang, và hiệu chỉnh lại trục quang để cường độ ánh sáng nhận được hiệu quả trở lại phạm vi bình thường của nhà máy.
2. Tối ưu hóa môi trường quang học: Di chuyển xe đẩy vật liệu thép không gỉ phản chiếu ra xa khu vực trục quang, điều chỉnh góc đèn chiếu sáng di động để tránh ánh sáng chiếu vào ống kính bộ thu, và lắp đặt một tấm chắn màu đen mờ ở lối vào khuôn để chặn các đường quang phản chiếu tiềm ẩn.
3. Thay thế và định tuyến lại cáp tín hiệu: Thay thế cáp được che chắn cũ bằng cáp xoắn đôi được che chắn chất lượng cao mới, định tuyến cáp riêng biệt với cáp nguồn dòng điện cao với khoảng cách thích hợp, nối đất lớp che chắn tại thanh nối đất của tủ điều khiển, và bảo vệ điểm uốn của cáp bằng ống luồn dây xoắn.
4. Xác minh chức năng rơ-le an toàn: Kiểm tra toàn diện mô-đun rơ-le an toàn, xác nhận rằng thời gian phản hồi đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn và rơ-le phân biệt chính xác giữa việc chặn thực sự và sự can nhiễu sai.
5. Cung cấp đào tạo bảo trì phòng ngừa: Đào tạo người vận hành và kỹ thuật viên bảo trì của khách hàng về việc kiểm tra hàng ngày đúng cách rèm an toàn quang điện, bao gồm làm sạch ống kính, kiểm tra căn chỉnh quang học, quản lý vật thể phản chiếu và kiểm tra tình trạng cáp. Bàn giao danh sách kiểm tra bảo trì phòng ngừa tùy chỉnh.

Hỏi 1: Tại sao lỗi rèm an toàn quang điện dễ bị khách hàng nhầm lẫn với sự kiện an toàn thực tế? Trả lời 1: Bởi vì mã lỗi và màn hình HMI hiển thị giống hệt nhau cho dù tia sáng bị chặn bởi vật thể thực hay do sự can nhiễu sai. Khách hàng không thể phân biệt chúng chỉ bằng cách nhìn vào cảnh báo. Chỉ thông qua chẩn đoán có hệ thống, bao gồm kiểm tra xem có vật thể nào thực sự đi vào vùng đó tại thời điểm xảy ra cảnh báo hay không, làm sạch ống kính, kiểm tra căn chỉnh quang học và kiểm tra cáp tín hiệu, mới có thể xác định bản chất thực sự của lỗi. Việc coi lỗi là sự kiện an toàn thực sự một cách mù quáng và tiếp tục sản xuất ở tốc độ giảm không giải quyết được nguyên nhân gốc rễ.

Hỏi 2: Phương pháp hiệu quả nhất để phân biệt can nhiễu quang học với việc chặn thực sự là gì? Trả lời 2: Bài kiểm tra chặn thủ công là phương pháp hiệu quả nhất. Bằng cách di chuyển tay hoặc vật thể thử nghiệm vào vùng bảo vệ nhiều lần và quan sát xem cảnh báo có theo sát chuyển động của vật thể hay không, kỹ sư có thể xác định xem hệ thống có phản ứng chính xác với việc chặn thực sự hay không. Nếu cảnh báo cũng xảy ra khi không có vật thể nào trong vùng, nguyên nhân có thể là do phản chiếu quang học, lệch lạc hoặc can nhiễu điện. Ngoài ra, việc tạm thời tắt đèn chiếu sáng di động hoặc di chuyển vật thể phản chiếu có thể nhanh chóng xác nhận liệu môi trường quang học có phải là nguồn gốc hay không.

Hỏi 3: Tại sao lỗi trở nên tồi tệ hơn khi điều chỉnh ánh sáng xưởng hoặc khi ánh nắng chiếu vào ở một góc nhất định? Trả lời 3: Bởi vì đường đi của ánh sáng phản chiếu thay đổi theo góc chiếu sáng. Bề mặt khuôn được đánh bóng và xe đẩy thép không gỉ hoạt động như gương. Khi góc chiếu sáng thay đổi, ánh sáng phản chiếu chiếu vào ống kính bộ thu tăng lên, làm mạnh tín hiệu can nhiễu. Khi các giá đỡ bị lỏng và căn chỉnh quang học bị lệch, dung sai của bộ thu đối với sự can nhiễu ánh sáng xung quanh giảm đi, làm cho hệ thống nhạy cảm hơn với những thay đổi ánh sáng này.

Hỏi 4: Cách định tuyến và che chắn cáp tín hiệu rèm an toàn quang điện đúng cách là gì? Trả lời 4: Cáp tín hiệu phải là cáp xoắn đôi được che chắn, được định tuyến riêng biệt với cáp nguồn dòng điện cao với khoảng cách tối thiểu ít nhất 200 mm, hoặc trong máng cáp riêng biệt. Lớp che chắn phải được nối đất tại một điểm trên thanh nối đất của tủ điều khiển. Cáp phải được bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học bằng ống luồn dây xoắn tại các điểm uốn và phải tránh đi gần các nguồn nhiễu điện từ như bộ truyền động servo, bộ truyền động tần số biến đổi và máy biến áp công suất.

Hỏi 5: Nên bổ sung những hạng mục bảo trì định kỳ nào cho rèm an toàn quang điện trong xưởng dập? Trả lời 5: Vệ sinh hàng ngày ống kính bộ phát và bộ thu trước ca làm việc; kiểm tra hàng tuần độ chặt của giá đỡ và căn chỉnh quang học; giữ các vật thể phản chiếu cách xa khu vực trục quang; kiểm tra hàng tháng cáp tín hiệu, lớp che chắn và đầu nối; và xác minh hàng quý chức năng rơ-le an toàn bằng bài kiểm tra chặn thực sự. Các hạng mục này phải được ghi lại trong danh sách kiểm tra bảo trì hàng ngày và hàng tuần.

Hỏi 6: Sự khác biệt giữa logic xử lý lỗi của bảo vệ an toàn thực sự và ngăn chặn kích hoạt sai là gì? Trả lời 6: Bảo vệ an toàn thực sự phải luôn được duy trì ở độ tin cậy cao nhất: rèm an toàn quang điện, rơ-le an toàn và mạch dừng khẩn cấp phải phản ứng chính xác và nhanh chóng với sự xâm nhập thực sự của nhân viên. Ngược lại, việc ngăn chặn kích hoạt sai tập trung vào việc loại bỏ sự can nhiễu môi trường, lệch lạc cơ khí và ô nhiễm điện để thiết bị bảo vệ không tạo ra cảnh báo sai. Hai mục tiêu này không mâu thuẫn: bằng cách tối ưu hóa việc lắp đặt, môi trường quang học và che chắn tín hiệu, độ tin cậy của thiết bị an toàn được nâng cao trong khi việc kích hoạt sai được giảm thiểu.

Dựa trên vụ việc này, chúng tôi chính thức hóa quy cách bảo trì phòng ngừa sau đây cho hệ thống rèm an toàn quang điện:

1. Hàng ngày: Vệ sinh ống kính bộ phát và bộ thu trước ca làm việc; kiểm tra xem có vật thể phản chiếu nào mới được đặt gần khu vực trục quang hay không; quan sát xem HMI có hiển thị bất kỳ cảnh báo an toàn không liên tục nào không; ghi lại bất kỳ sự kiện an toàn bất thường nào vào nhật ký thiết bị.
2. Hàng tuần: Kiểm tra độ chặt của giá đỡ và căn chỉnh quang học; xác minh rằng bộ phát và bộ thu được căn chỉnh chính xác; kiểm tra cáp tín hiệu xem có bị hư hỏng hoặc đầu nối lỏng lẻo không.
3. Hàng tháng: Kiểm tra chức năng rơ-le an toàn bằng bài kiểm tra chặn thực sự; kiểm tra lớp che chắn cáp và tình trạng nối đất; kiểm tra định tuyến cáp xem có gần cáp nguồn dòng điện cao không.
4. Hàng quý: Thực hiện khảo sát môi trường quang học toàn diện; xác minh cường độ ánh sáng nhận được hiệu quả; xác nhận thời gian phản hồi của rơ-le an toàn đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn.
5. Hàng năm: Kiểm tra toàn bộ hệ thống rèm an toàn quang điện bao gồm bộ phát, bộ thu, giá đỡ, cáp tín hiệu, rơ-le an toàn và mạch dừng khẩn cấp; thực hiện bài kiểm tra xác minh chức năng an toàn đầy đủ.
6. Quản lý phụ tùng thay thế: Dự trữ một bộ rèm an toàn quang điện tương thích, một mô-đun rơ-le an toàn, một bộ cáp tín hiệu được che chắn và bộ giá đỡ lắp đặt tại chỗ để giữ thời gian sửa chữa trung bình dưới hai giờ.

Vụ việc này cho thấy lỗi kích hoạt sai rèm an toàn quang điện trên máy ép đột thường là một lỗi tổng hợp kết hợp giữa can nhiễu phản chiếu quang học, lệch lạc lắp đặt cơ khí và suy giảm che chắn điện, thay vì là lỗi phần cứng của bản thân thiết bị an toàn. Lỗi phát triển dần dần và ngẫu nhiên, và tính chất không liên tục của nó khiến việc xác định vị trí thông qua kiểm tra đơn giản trở nên khó khăn. Việc bỏ qua nó không chỉ làm gián đoạn sản xuất và gây ra phế phẩm, mà còn tiềm ẩn nguy cơ chức năng an toàn thực sự có thể bị lỗi khi cần bảo vệ thực sự.

Bằng cách áp dụng phương pháp chẩn đoán cô lập theo lớp, kỹ sư hậu mãi của chúng tôi đã xác định một cách có hệ thống tất cả các nguyên nhân gốc rễ và triển khai một giải pháp sửa chữa hoàn chỉnh bao gồm tối ưu hóa môi trường quang học, sửa chữa lắp đặt, thay thế cáp tín hiệu và xác minh rơ-le an toàn. Sau khi sửa chữa, rèm an toàn quang điện đã phản ứng chính xác với các bài kiểm tra chặn thực sự với không có lỗi kích hoạt sai, và máy ép đã tiếp tục sản xuất ổn định ở tốc độ tối đa. Quy cách bảo trì phòng ngừa được thiết lập trong vụ việc này cung cấp một khuôn khổ có thể chuyển giao để quản lý rèm an toàn quang điện trong bất kỳ xưởng dập nào, giúp khách hàng duy trì cả hiệu quả sản xuất và an toàn cho người vận hành.