درک سیستم ایمنی در PLCهای زیمنس برای اتوماسیون صنعتی
- 〡
- 〡 by WUPAMBO
PLC ایمنی چیست؟
در اتوماسیون صنعتی، PLCها به دو دسته استاندارد و ایمنی تقسیم میشوند. PLCهای ایمنی فراتر از PLCهای استاندارد عمل کرده و ویژگیهای حفاظتی پیشرفتهای ارائه میدهند. این PLCها میتوانند در صورت بروز خطا، بهطور ایمن ماشینآلات را خاموش کنند و نیاز به اجزای ایمنی خارجی را کاهش دهند. PLCهای ایمنی دارای گواهی سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) بوده و با استانداردهای IEC و ISO مطابقت دارند که ایمنی عملکردی و عملیاتی در اتوماسیون کارخانه را تضمین میکند.
مفهوم ایمنی در برابر خطا در PLCهای زیمنس
ایمنی در برابر خطا به PLCهای زیمنس اشاره دارد که برای حفظ عملیات ایمن در هنگام بروز خطا طراحی شدهاند. این مدلها با حرف «F» در شماره قطعات خود مشخص میشوند و از PLCهای استاندارد متمایز میگردند. به عنوان مثال، یک CPU استاندارد S7-1200 با شماره 6ES7212-1AD30-0XB0 شناخته میشود، در حالی که نسخه ایمنی در برابر خطای آن 6ES7212-1AF40-0XB0 است. زیمنس گزینههای ایمنی در برابر خطا را در سریهای S7-1200، S7-1500، S7-300، S7-400، ET-200SP و کنترلرهای Simatic Drive ارائه میدهد.
ورودی/خروجی ایمنی و انعطافپذیری مدولار
PLCهای ایمنی در برابر خطای زیمنس از ماژولهای ورودی/خروجی استاندارد و ایمنی پشتیبانی میکنند و طراحی سیستم انعطافپذیری را فراهم میآورند. مهندسان میتوانند ورودی/خروجی استاندارد و ایمنی را بر اساس نیازهای کاربردی ترکیب کنند. ویژگیهای پیشرفته شامل نظارت بر قطع سیم، اتصال کوتاه و نوسانات سیگنال، همچنین پیکربندی منطق رأیگیری مانند 1oo2، 1oo3 و 2oo3 برای افزونگی و قابلیت اطمینان است.
برنامهنویسی و منطق ایمنی در PLCهای ایمنی در برابر خطا
برنامههای PLC ایمنی زیمنس از اشیاء ایمنی اختصاصی مانند بلوکهای عملکردی، تگها و بلوکهای داده که با هایلایت زرد مشخص شدهاند، استفاده میکنند. این عناصر ایمنی نمیتوانند با منطق استاندارد PLC تعامل داشته باشند که این امر تضمینکننده رعایت استانداردهای ایمنی است. کتابخانههای عملکرد ویژه شامل توقف اضطراری، عملیات دو دستی، بیصدا کردن موازی و نظارت بازخورد میباشند. این جداسازی سختگیرانه از سوء استفاده تصادفی جلوگیری کرده و یکپارچگی سیستم را افزایش میدهد.
قابلیت اطمینان سختافزار و مدیریت خطا
PLCهای ایمنی در برابر خطا تحت آزمایشهای سختگیرانه برای صحت حافظه، باسهای ارتباطی، قطع برق و خطاهای برنامه قرار میگیرند. در صورت بروز خطا، سیستم نیازمند تأیید کاربر قبل از بازنشانی است تا از عملیات ناخواسته جلوگیری شود. برنامههای ایمنی دارای زمانهای اسکن اختصاصی و نظارت watchdog مستقل از چرخههای استاندارد PLC هستند. این ویژگیها PLCهای ایمنی در برابر خطای زیمنس را برای سیستمهای کنترل صنعتی حیاتی بسیار قابل اعتماد میسازد.
مدیریت امن برنامه
دانلود یا تغییر برنامه ایمنی نیازمند امضاهای دیجیتال است. حتی تغییرات جزئی فرآیندهای تأیید را فعال کرده و با زمانبندی، شماره نسخه و سوابق دقیق تغییرات ثبت میشوند. این امر قابلیت ردیابی را تضمین کرده و از تغییرات غیرمجاز یا تصادفی جلوگیری میکند و اعتمادپذیری در محیطهای صنعتی را افزایش میدهد.
پروتکل ارتباطی PROFIsafe
PLCهای ایمنی در برابر خطای زیمنس از پروتکل PROFIsafe بر بستر PROFINET برای ارتباط امن استفاده میکنند. این لایه ایمنی اضافی صحت دادههای زمان واقعی را تضمین کرده، زمانهای انتظار را نظارت میکند، چکسام CRC را تأیید میکند و قطع سیم یا دادههای نادرست را شناسایی مینماید. در نتیجه، دادههای حیاتی محافظت شده و بهطور قابل اطمینان منتقل میشوند که ایمنی اتوماسیون کارخانه را افزایش میدهد.
دیدگاه کارشناسی
PLCهای ایمنی در برابر خطا سرمایهگذاری حیاتی برای ایمنی صنعتی محسوب میشوند. با ادغام افزونگی، نظارت و ارتباط امن، PLCهای زیمنس از پرسنل، تجهیزات و فرآیندها محافظت میکنند. برای مهندسان، استفاده از سیستمهای ایمنی در برابر خطا باعث کاهش زمان توقف، جلوگیری از حوادث و همسویی با روندهای اتوماسیون صنعت 4.0 میشود.
سناریوهای کاربردی
PLCهای ایمنی در برابر خطا برای موارد زیر ایدهآل هستند:
-
کارخانههای شیمیایی و تصفیه آب که خاموشیهای کنترلنشده میتواند خطرناک باشد.
-
خطوط تولید که نیازمند توقف اضطراری و نظارت درهای ایمنی هستند.
-
سیستمهای کنترل فرآیند که افزونگی و تشخیص خطا در آنها حیاتی است.
-
هر تأسیساتی که PLC و DCS را با الزامات سختگیرانه SIL ادغام میکند.
