EEPROM در اتوماسیون صنعتی: چگونه حافظه PLC، HMI، و VFD کار می کند (و از کار می افتد)

یک دستگاه پس از قطع برق آخر هفته دوباره راه اندازی می شود و PLC با بازنشانی پارامترهای خود به پیش فرض های کارخانه باز می گردد. یا یک پنل HMI که به مدت سه سال به طور کامل کار می کرد، ناگهان صفحه های دستور پخت خود را یک شبه فراموش می کند. اکثر تیم‌های تعمیر و نگهداری مستقیماً به «PLC در حال مرگ است» یا «ما به یک پنل کاملاً جدید نیاز داریم» می‌روند. اغلب، علت واقعی بسیار کوچکتر است: یک تراشه حافظه کوچک-غیر فرار به نام EEPROM، یا مداری که از آن پشتیبانی می‌کند.

این راهنما آنچه را که EEPROM در داخل PLC، HMI، و VFD شما انجام می‌دهد، نحوه تشخیص خطای مربوط به حافظه از سایر خرابی‌ها و کارهایی که پس از تأیید مشکل باید انجام دهید، توضیح می‌دهد. این برای افرادی نوشته شده است که تجهیزات کنترل صنعتی را نگهداری و مشخص می کنند، نه برای طراحان تراشه، بنابراین ما بر روی آنچه در کف کارخانه اهمیت دارد تمرکز خواهیم کرد.

EEPROM چیست و چرا PLC شما به آن نیاز دارد؟

در واقع EEPROM چیست

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read{0}}Only Memory) نوعی حافظه غیرفرار-است. این بدان معناست که اطلاعات خود را حتی پس از قطع برق نگه می‌دارد، برخلاف رم استاندارد که در لحظه قطع برق همه چیز را از دست می‌دهد. به همین دلیل است که یک PLC، HMI، یا VFD را می توان از برق جدا کرد، حمل کرد، در یک انبار قرار داد و همچنان با همان برنامه و تنظیمات ماه ها بعد راه اندازی شد. بدون EEPROM یا یک حافظه غیر فرار مشابه، هر کنترل کننده باید بعد از هر چرخه برق از ابتدا دوباره برنامه ریزی شود، که بدیهی است در خط تولید عملی نیست.

چیزی که واقعاً در حافظه{0}}غیر فرار زندگی می کند

همه داده‌های داخل تجهیزات شما در یک مکان قرار نمی‌گیرند، و جمع کردن همه آنها در کنار هم جایی است که سردرگمی‌های زیادی شروع می‌شود. در اینجا یک تفکیک ساده از آنچه که معمولاً به فضای ذخیره‌سازی غیرفرار در هر نوع دستگاه- بستگی دارد آورده شده است:

یک PLC از منطق کنترل شما محافظت می کند. یک HMI از رابطی محافظت می کند که اپراتورهای شما به هر تغییری متکی هستند. یک VFD از تنظیم دقیق موتوری که ساعت ها طول کشید تا درست شود، محافظت می کند. هنگامی که هر یک از این موارد پاک می شود، هزینه در زمان خرابی اندازه گیری می شود، نه در تراشه جایگزین شده.

EEPROM در مقابل فلش در مقابل باتری-رم پشتیبان: نقش‌های حافظه در یک کنترلر

بیشتر کنترلرهای صنعتی به یک نوع حافظه تکیه نمی کنند. آنها دو یا سه را با هم ترکیب می کنند و هر کدام کار خاصی دارند.

دقیقاً به همین دلیل است که یک PLC واحد اغلب از هر سه استفاده می کند. Flash یا EEPROM برنامه و پیکربندی را ذخیره می کند تا از حمل و نقل، ذخیره سازی و خاموش شدن طولانی مدت جان سالم به در ببرد. رم پشتیبان‌شده باتری، داده‌هایی را مدیریت می‌کند که باید دائماً به‌روزرسانی شوند، مانند شمارنده‌های در حال اجرا یا ساعت، بدون فرسودگی تراشه‌ای که تعداد چرخه‌های نوشتن محدودی دارد.

اگر EEPROM داده ها را از دست ندهد، چرا PLC شما همچنان به باتری نیاز دارد؟

اگر EEPROM قبلاً داده‌ها را بدون برق نگه می‌دارد، چرا بسیاری از پردازنده‌ها هنوز یک اسلات باتری دارند؟ باتری برای محافظت از EEPROM وجود ندارد. برای فعال نگه داشتن ساعت زمان واقعی و حفظ داده‌های حافظه RAM (چیزهایی مانند مقادیر شمارنده فعلی یا تایمرها در اواسط چرخه-) بین چرخه‌های برق وجود دارد. هنگامی که باتری از بین می رود، اغلب می بینید که ساعت تنظیم مجدد می شود یا برخی مقادیر نگهدارنده به صفر برمی گردند، که اگر ندانید ابتدا چه چیزی را چک کنید، می تواند شبیه خرابی تراشه حافظه باشد.

اگر می خواهید ببینید که چگونه این کار در یک مدل خاص انجام می شود، ماراهنمای نهایی PLC زیمنس S7-1200اسلات باتری پشتیبان CPU و آنچه که در واقع از آن محافظت می کند را پوشش می دهد.

نحوه عملکرد EEPROM در ماژول PLC یا HMI

برای نگهداری این تجهیزات نیازی به پس زمینه فیزیک نیمه هادی ندارید، اما یک تصویر اولیه از آنچه در داخل تراشه اتفاق می افتد درک علائم خرابی در بخش بعدی را بسیار آسان تر می کند.

دروازه شناور، به زبان ساده

در داخل هر سلول EEPROM یک ساختار کوچک به نام دروازه شناور وجود دارد که بین لایه های عایق محبوس شده است. الکترون‌ها را می‌توان با استفاده از بار الکتریکی به آن فشار داد یا از آن خارج کرد، و هر حالتی که در آن قرار گیرد نشان‌دهنده یک یا 0 باینری است. از آنجایی که گیت از نظر الکتریکی ایزوله است، شارژ باقی می‌ماند حتی پس از قطع برق، که دلیل اصلی غیر فرار بودن این نوع حافظه است. آن را به عنوان یک سوئیچ میکروسکوپی در نظر بگیرید که پس از رها کردن آن در موقعیت خود باقی می ماند.

چرا پاک کردن بایت{0}}برای شما مهم است

جزئیات عملی که بیشتر از فیزیک اهمیت دارد این است: EEPROM می‌تواند داده‌ها را یک بایت در یک زمان پاک کرده و بازنویسی کند، نه اینکه یک بلوک بزرگ را به یکباره پاک کند، همانطور که برخی از حافظه‌های فلش انجام می‌دهند. به همین دلیل است که یک تکنسین می‌تواند یک نقطه تنظیم تایمر را در یک PLC در حال اجرا بدون بارگیری مجدد-کل برنامه تغییر دهد. همچنین به این معنی است که تحت عملکرد عادی، یک تغییر کوچک پارامتر یک اقدام کم خطر-خود محدود است. اما زمانی که خود تراشه در حال تخریب است یا از کار افتاده است، این دقت آنطور که باید کار نمی کند و اینجاست که همه چیز شبیه علائمی است که در ادامه توضیح داده شد.

علائم رایج EEPROM و نقص حافظه در تجهیزات صنعتی

از دست دادن برنامه یا پاکسازی خودکار

PLC بدون برنامه بارگذاری شده بوت می شود یا برنامه ای که دیروز آنجا بود به سادگی از بین رفته است. این اغلب به یک عملیات نوشتن مرتبط است که قطع شده است، به عنوان مثال، قطع برق در حین دانلود برنامه یا یک عملیات ذخیره داخلی رخ می دهد. به جای تغییر تدریجی در رفتار، تمایل به ناگهانی و کلی دارد.

پارامترها به پیش‌فرض کارخانه بازنشانی می‌شوند

تنظیماتی که پیکربندی آنها زمان واقعی را می طلبد، ناگهان به خارج از-مقادیر-جعبه برمی گردند. همانطور که در بالا ذکر شد، این می تواند از یک باتری پشتیبان مرده به همان راحتی ناشی از خرابی EEPROM باشد. سریعترین راه برای تفکیک آنها این است که بررسی کنید که آیا ساعت واقعی{5}}زمان نیز تنظیم مجدد شده است یا خیر. اگر ساعت اشتباه است و تنظیمات اشتباه است، ابتدا به باتری شک کنید. اگر ساعت خوب باشد اما پارامترهای ذخیره شده از بین رفته باشند، تراشه حافظه مقصر بیشتر است.

خطاهای ارتباطی یا راه اندازی مجدد مکرر

برخی از کنترل‌کننده‌ها هنگام خراب شدن حافظه داخلی، خطاهای ارتباطی ایجاد می‌کنند یا در یک حلقه راه‌اندازی مجدد قرار می‌گیرند، زیرا سیستم نمی‌تواند پیکربندی خود را به‌طور قابل اعتماد بخواند. این علامت به راحتی با یک مشکل سیم کشی یا شبکه اشتباه گرفته می شود، بنابراین قبل از اینکه فرض کنیم نقص حافظه است، باید کابل کشی و تداخلات را برطرف کرد.

علائم خستگی چرخه نوشتن{0}

EEPROM دارای تعداد محدودی از چرخه های نوشتن و پاک کردن است که معمولاً در صدها هزار رتبه بندی می شوند. تجهیزاتی که اغلب در حافظه می نویسند (به عنوان مثال، ایستگاهی که یک مقدار را ثبت می کند یا یک نقطه تنظیم را در هر چرخه به روز می کند) می تواند در طول سال ها کار مداوم یک سلول را فرسوده کند. علامت مشخص در اینجا متناوب و بدتر شدن خطاهای حافظه در دستگاهی است که برای مدت طولانی در سرویس چرخه-نوشتن{3} مکرر و بالا بوده است، نه خرابی ناگهانی در دستگاهی با چرخه کاری سبک.

قبل از اینکه آن را نقص حافظه بنامید، سریع خود-بررسی کنید:

• آیا مشکل بلافاصله پس از قطع برق ظاهر شد؟
• آیا ساعت واقعی-زمان نیز بازنشانی شده است؟
• آیا دستگاه در چرخه نوشتن{0} با فرکانس بالا (پارامتر مکرر یا ثبت داده ها) است؟
• آیا بعد از دانلود برنامه جدید، عیب برطرف می شود یا بلافاصله برمی گردد؟
• آیا کدهای خطای خاصی{0}}سازنده وجود دارد که به نقص حافظه اشاره کند؟

اگر چندین مورد از اینها جهت یکسانی را نشان می دهند، احتمالاً به جای مشکل سیم کشی، ارتباط یا منبع تغذیه با مشکل حافظه واقعی سروکار دارید. برای نگاهی دقیق تر به نحوه نشان دادن این علائم در کدهای خطای واقعی، به راهنمای ما مراجعه کنیدعیب یابی خطاهای رایج PLC زیمنس S7-1500ولوگوی زیمنس! کدهای خطای PLC,که هر دو شامل کدهای خطای مربوط به حافظه-و مواردی هستند که باید بررسی شوند.

معماری EEPROM توسط برند: زیمنس، آلن-برادلی، میتسوبیشی، اشنایدر، امرون

همه مارک‌های بزرگ به‌طور یکسان از فضای ذخیره‌سازی غیرفرّار استفاده نمی‌کنند، و اگر از تجهیزات بیش از یک سازنده پشتیبانی می‌کنید، این مهم است.

زیمنسپردازنده‌های خانواده‌های S7-1200 و S7-1500 برای سیستم‌افزار، برنامه کاربر و داده‌های دستور پخت به کارت حافظه قابل جابجایی متکی هستند، به همین دلیل است که تعویض آن کارت اغلب اولین قدمی است که تکنسین‌ها در طول تعمیر برمی‌دارند.آلن-برادلیخط SLC 500 نمونه خوبی از EEPROM به عنوان یک ماژول فیزیکی جدا و قابل تعویض به جای تراشه ای است که به برد لحیم شده است، که تعویض را ساده تر می کند، اما همچنین به این معنی است که خود ماژول ممکن است در میدان گم شود یا آسیب ببیند.میتسوبیشیکنترلرهای سری FX و Q حافظه برنامه و حافظه داده را به عنوان قسمت های داخلی مجزا مدیریت می کنند. اگر می خواهید به نحوه ساختاردهی آدرس دهی حافظه داخلی میتسوبیشی (حوزه های داده X، Y، M و D آن) عمیق تر بپردازید، پست قبلی ما درساختار حافظه PLC میتسوبیشیجزئیات سطح برنامه‌نویسی{0}}را پوشش می‌دهد. این مقاله بر روی خود سخت‌افزار ذخیره‌سازی و نحوه خرابی آن تمرکز می‌کند، که زاویه‌ای متفاوت و مکمل است.اشنایدرکنترل‌کننده‌ها معمولاً حافظه برنامه و داده را با اتکای کمتری به کارت‌های قابل جابجایی در مجموعه{0} رده میانی خود نگه می‌دارند.امرونبر اساس سری‌ها بیشتر متفاوت است، برخی از مدل‌ها از باتری یا خازن برای پر کردن خاموشی‌های کوتاه استفاده می‌کنند و برخی دیگر بیشتر به تراشه‌های{0} غیر فرار متکی هستند.

برایVFD هابه طور خاص، همین منطق برای ذخیره پارامترهای موتور نیز صدق می‌کند: درایوی که ناگهان به منحنی‌های شتاب پیش‌فرض برمی‌گردد یا داده‌های تنظیم خود را پس از یک رویداد قدرت از دست می‌دهد، همان دسته خطا را نشان می‌دهد، فقط در یک درایو فرکانس متغیر به جای PLC یا HMI.

نحوه پشتیبان گیری و بازیابی برنامه های PLC یا HMI

روش های پشتیبان گیری بر اساس نام تجاری، به طور خلاصه

مراحل دقیق بسته به سازنده و نرم‌افزار برنامه‌نویسی متفاوت است، بنابراین این را به‌عنوان یک مرور کلی و نه یک توضیح کامل در نظر بگیرید. برای کنترل‌کننده‌های زیمنس، TIA Portal به شما امکان می‌دهد یک فایل کامل پروژه را ذخیره کنید و بسیاری از CPUها به شما این امکان را می‌دهند که آن داده‌ها را مستقیماً روی کارت حافظه قابل جابجایی به عنوان یک نسخه پشتیبان فیزیکی که می‌توانید جدا از دستگاه ذخیره کنید، کپی کنید. Allen-Bradley، Mitsubishi، Schneider و Omron همگی پروژه‌های مشابهی را ارائه می‌دهند-توابع ذخیره‌سازی را از طریق محیط‌های برنامه‌نویسی مربوطه خود (Studio 5000، GX Works، EcoStruxure Control Expert و CX-Programmer یا Sysmac Studio)، و در اغلب موارد، پس از یک دوره کامل برنامه‌ریزی، نسخه پشتیبان تهیه نمی‌شود.

یک روال کوتاه و عملی پشتیبان گیری

• بلافاصله پس از هر برنامه یا تغییر پارامتر، یک نسخه پشتیبان جدید ذخیره کنید، نه تنها در یک برنامه زمانی ثابت.
• پشتیبان‌گیری‌ها را در خود دستگاه ذخیره کنید، به طور ایده‌آل حداقل در دو مکان (سرور محلی و ابر، یا محلی و یک درایو فیزیکی).
• هر نسخه پشتیبان را با تاریخ و یک یادداشت کوتاه در مورد آنچه تغییر کرده برچسب بزنید تا حدس نزنید که کدام نسخه در مواقع اضطراری فعلی است.
• به‌جای اینکه فرض کنید فایل به دلیل وجود آن معتبر است، به‌طور دوره‌ای تأیید کنید که یک نسخه پشتیبان به درستی بازیابی می‌شود.

تعمیر، تعویض یا ارتقا؟ راهنمای تصمیم گیری برای خرابی های حافظه

وقتی تعمیر منطقی است

زمانی که عیب جدا شده و تأیید شود (به عنوان مثال، یک برنامه خراب که پس از دانلود و تنظیم مجدد پاک می شود)، بقیه CPU یا ماژول به طور عادی کار می کند و تجهیزات به پایان عمرشان نزدیک نشده یا از قبل برای تعویض برنامه ریزی شده است، ارزش بررسی دارد. اگر پس از بارگیری مجدد برنامه و بررسی باتری، مشکل به طور کامل حل شد، احتمالاً اصلاً به سخت افزار جدید نیاز ندارید.

وقتی تعویض بهتر است تماس بگیرید

زمانی که همان خطای حافظه پس از بارگیری مجدد تمیز تکرار می شود، زمانی که دستگاه یک مدل قدیمی یا متوقف شده است که در آن پشتیبانی و قطعات یدکی در آن سخت تر می شود، یا زمانی که هزینه خرابی به وضوح از تفاوت قیمت بین تعویض سریع و تلاش طولانی تعمیر بیشتر است، جایگزینی گزینه معقول تر می شود. مخصوصاً برای خستگی چرخه{1}}نوشتن، هنگامی که یک تراشه واقعاً فرسوده شد، هیچ مقدار برنامه‌ریزی مجدد آن را برای همیشه برطرف نمی‌کند.

ماژول های حافظه اصلی در مقابل سازگار یا بازسازی شده

اگر تصمیم به تعویض یک ماژول حافظه یا کارت حافظه دارید، ارزش آن را دارد که قبل از خرید، معاوضه ها را درک کنید. قطعات سازنده اصلی دارای قابل پیش بینی ترین سازگاری و پشتیبانی از سیستم عامل هستند، اما بسته به سن مدل می توانند زمان های طولانی تری داشته باشند. ماژول‌های سازگار یا بازسازی‌شده می‌توانند گزینه‌ای عملی برای تجهیزات قدیمی‌تر یا متوقف‌شده باشند، اما منبع آن مهم است: بررسی کنید که قطعه آزمایش شده است، تأیید کنید که دقیقاً با ویرایش سیستم‌افزار CPU شما مطابقت دارد و از تامین‌کننده‌ای که می‌تواند وضعیت و منشأ قطعه را مستند کند، خریداری کنید. یک ماژول ناهماهنگ یا ضعیف تست شده یکی از رایج ترین دلایلی است که یک "رفع سریع" به قطعی دوم تبدیل می شود.

مطمئن نیستید که آیا خطای فعلی شما ارزش تعمیر دارد یا به یک ماژول حافظه جایگزین قابل اعتماد یا واحد PLC/HMI برای یک مارک و مدل خاص نیاز دارید؟ماژول‌های PLC، HMI، و VFD ما را بر اساس نام تجاری مرور کنیدیاجزئیات مدل خود را برای ما ارسال کنید,و ما می توانیم به شما کمک کنیم تا قبل از سفارش، سازگاری را تأیید کنید.

نتیجه گیری

دفعه بعد که یک PLC برنامه خود را فراموش می کند یا یک HMI پس از یک رویداد برق به حالت پیش فرض بازنشانی می شود، اکنون نقطه شروعی دارید که فراتر از "فقط کل پانل را جایگزین کنید" است. ابتدا ساعت را بررسی کنید، لیست خود{1}را بررسی کنید و قبل از تصمیم گیری در مورد تعمیر یا تعویض، تأیید کنید که آیا با مشکل باتری، خرابی نوشتن یا فرسودگی حافظه واقعی روبرو هستید یا خیر. این یک مرحله اضافی می تواند تفاوت بین یک تعمیر پنج دقیقه ای- و یک سفارش سخت افزاری غیر ضروری باشد.

سوالات متداول

 

 

طول عمر معمول EEPROM در PLC چقدر است؟

بیشتر EEPROM درجه صنعتی-برای تقریباً 100000 تا 1000000 چرخه نوشتن و پاک کردن رتبه‌بندی می‌شوند، با حفظ داده‌ها معمولاً پس از نوشتن بین 10 تا 20 سال یا بیشتر مشخص می‌شود. در عمل، اکثر PLCها هرگز به محدودیت چرخه نوشتن نزدیک نمی‌شوند، مگر اینکه مقادیر ذخیره‌شده را به‌طور مکرر ثبت یا به‌روزرسانی کنند.

چرا PLC من پس از قطع برق برنامه خود را از دست داد؟

این معمولاً به دلیل قطع برق در وسط یک عملیات نوشتن رخ می دهد، مانند دانلود برنامه یا ذخیره داخلی، که می تواند داده ها را ناقص یا خراب کند نه اینکه به سادگی پاک شود.

چند بار باید از برنامه PLC خود نسخه پشتیبان تهیه کنم؟

بلافاصله پس از هر برنامه یا تغییر پارامتر، نه در یک برنامه ثابت هفتگی یا ماهانه به تنهایی. یک نسخه پشتیبان تهیه شده قبل از آخرین تغییر خیلی بهتر از عدم تهیه نسخه پشتیبان نیست.

آیا می توان یک EEPROM خراب را تعمیر کرد یا کل ماژول نیاز به تعویض دارد؟

در بیشتر موارد، یک تراشه EEPROM واقعاً خراب یا فرسوده-به جای تعمیر نیاز به تعویض دارد. اگر بارگیری مجدد برنامه و بررسی باتری مشکل را حل کرد، احتمالاً خود تراشه حافظه نبوده است.

تفاوت EEPROM و فلش مموری در کنترلرهای صنعتی چیست؟

تفاوت عملی اصلی پاک کردن دانه بندی است: EEPROM داده ها را بایت به بایت پاک می کند و بازنویسی می کند، در حالی که حافظه فلش در بلوک های بزرگتر پاک می شود. به همین دلیل است که EEPROM برای ذخیره پارامترهای کوچک مناسب است و فلش تمایل دارد تا فایل های سیستم عامل یا برنامه های بزرگتر را مدیریت کند.

چگونه بفهمم که به یک ماژول حافظه جایگزین اصلی یا سازگار نیاز دارم؟

اگر تجهیزات شما یک مدل فعلی با پشتیبانی فعال است، ماژول اصلی معمولاً انتخاب ساده‌تری است. برای مدل‌های قدیمی‌تر یا متوقف‌شده، یک ماژول سازگار یا بازسازی‌شده به خوبی آزمایش‌شده-می‌تواند به خوبی کار کند، اما سازگاری میان‌افزار را تأیید کرده و از تأمین‌کننده‌ای خریداری کنید که می‌تواند وضعیت قطعه را تأیید کند.با تیم ما تماس بگیریدبا مدل CPU شما، و ما می توانیم سازگاری را برای شما بررسی کنیم.

 

مشاوره رایگان