Қазіргі заманғы автоматтандырудағы функционалдық қауіпсіздікті түсіну
Функционалдық қауіпсіздік — жүйенің жалпы қауіпсіздігінің бір бөлігі, ол оның басқару жабдығының дұрыс әрекет етуіне байланысты. Бұл аппараттық ақауларды болдырмау туралы емес; жүйенің ақауы алдын ала болжанатын және қауіпсіз түрде жүруін қамтамасыз ету туралы. Мысалы, сенсор бұзылса, функционалдық қауіпсіз жүйе машинаны кідіріссіз қауіпсіз күйге әкелуі керек. Сондықтан функционалдық қауіпсіздік тәуекелді қабылданатын деңгейге дейін төмендетеді, бұл IEC 61508 және IEC 62061 сияқты халықаралық стандарттармен міндеттелген ұғым. Қысқаша айтқанда, бұл операторларды механикалық қауіптерден қорғайтын қалқан.
Стандартты PLC мен Қауіпсіздік PLC: Архитектуралық айырмашылық
Стандартты PLC логикаға негізделген түрде актюаторларды, моторларды және клапандарды басқарады. Ал қауіпсіздік PLC бұл тапсырманы кіріктірілген артықшылық пен өзін-өзі диагностикалау арқылы орындайды. Стандартты контроллер жады қатесі салдарынан ілініп қалуы мүмкін болса, қауіпсіздік құрылғысы бұл ақауды миллисекундтар ішінде анықтап, шығыстарды өшіреді. Сонымен қатар, қауіпсіздік PLC екі бөлек процессорды пайдаланады, олар бір-бірінің жұмысын үнемі тексереді. Бұл «әртүрлілік» бір нүктелі ақау қауіпті жағдайға әкелмеуін қамтамасыз етеді. Нәтижесінде, қауіпсіздік PLC арқылы Safety Integrity Level (SIL) 3 немесе Performance Level (PL) e деңгейіне жетуге болады, бұл стандартты өнеркәсіптік компьютермен мүмкін емес.
Іс-тәжірибе: SIL 3 сәйкестігімен жоғары жылдамдықты паллеттеу
Германиялық автокөлік бөлшектерін өндіруші жақында паллеттеу желісін жаңартты. Олар Fanuc роботтық ұяшығын басқару үшін Siemens ET 200SP Қауіпсіздік PLC-ін енгізді. Бұрын стандартты басқару жүйесі техникалық қызмет көрсетуге кіруді баяулататын физикалық қауіпсіздік қоршауын және интерлок қосқыштарын талап етті. Қауіпсіздік PLC мен PROFIsafe қолдану арқылы олар сымдарды 70% қысқартты және төтенше тоқтату кезінде 12 миллисекундтан аз реакция уақытын қамтамасыз етті. Ең маңыздысы, жүйе серво жетектер үшін қауіпсіз моментті өшіруді (STO) есептейді, бұл операторларды қолмен араласу кезінде қорғайды. Нәтижесінде, машина ақау жағдайынан толық тоқтатусыз тез қалпына келетіндіктен, жалпы жабдық тиімділігі (OEE) 15% артты.
Өлшенетін артықшылықтар: Басқару архитектурасын неге жаңарту керек?
ISA (Халықаралық автоматтандыру қоғамы) мәліметтері бойынша, біріктірілген қауіпсіздік контроллерлерін қолданатын зауыттарда жоспарланбаған тоқтатулар 30% аз болады. Мысалы, орау желісінде стандартты PLC жарық перде өшкенде 200 миллисекундта әрекет етеді. Ал Allen-Bradley GuardLogix 5580 сияқты заманауи қауіпсіздік PLC тек 4-8 миллисекундта қауіпсіз тоқтауды іске қосады. Бұл жылдамдық машинаның механикалық жүктемесін азайтып, жарақат алу қаупін төмендетеді. Сонымен қатар, қауіпсіздік PLC диагностикалық журналдар береді. Инженерлер қауіпсіздік оқиғасының себебін талдай алады, бұл реактивті жөндеуден гөрі алдын ала техникалық қызмет көрсетуге мүмкіндік береді. Тамақ және сусын өндірісінде қауіпсіздік PLC-ге көшу жиі валидацияны жеңілдетеді. Жүздеген қатты сымдалған қауіпсіздік релелерін тексерудің орнына, бағдарламалық логиканы тексересіз. Бұл іске қосу уақытын 40%-ға дейін қысқартуы мүмкін.
Ақылды фабрикалардағы біріктірілген қауіпсіздікке бетбұрыс
Индустрия 4.0 зауыттан көбірек деректер талап етеді. Стандартты PLC өндіріс санын жібереді; қауіпсіздік PLC сол желі арқылы қауіпсіздік күйі мен диагностикалық ақпаратты жібереді. Бұл PROFIsafe және CIP Safety сияқты протоколдардың арқасында мүмкін болды. Нәтижесінде, зауыт басшылары қауіпсіздікті шығын орталығы емес, тиімділік үшін дерек көзі ретінде қарастырады. Біз коллаборативті роботтар (коботтар) қолданылатын шағын қауіпсіздік контроллерлерінің кеңінен қабылдануын көреміз. Мысалы, Universal Robots робот қолы қауіпсіздік PLC-пен жұптасқанда, адам анықталған аймаққа кіргенде жылдамдығын автоматты түрде төмендетеді, толық тоқтамайды. Бұл адам-машина ынтымақтастығы құрастыру жұмыстарында орташа есеппен 20% өнімділікті арттырады.
Шешім сценарийі: Қауіпсіздік үшін пресс желісін қайта жабдықтау
Қазіргі заманғы қорғаныссыз жұмыс істеп тұрған ескі гидравликалық пресс желісін елестетіңіз. Omron NX сериясындағы FSoE (Fail Safe over EtherCAT) қауіпсіздік PLC-мен қайта жабдықтау алға жылжу жолын ұсынады. 20 қатты сымдалған релені бір қауіпсіздік PLC рельсіне ауыстыру арқылы логиканы жеңілдетесіз. Екі қолды басқару сенсорлары, жарық перделері және төтенше тоқтату қауіпсіз сандық кіріс модулі арқылы қосылады. Қауіпсіздік PLC гидравликалық қуатты оқшаулау үшін қауіпсіздік контакторын басқарады. Бұл конфигурация ISO 13849-1 Категория 4 PL e талаптарына сай келеді. Сонымен қатар, қашықтан бақылауды қамтамасыз етеді; техникалық қызмет көрсету тобы планшетте қай жарық перде іске қосылғанын нақты көреді, бұл ақауды анықтау уақытын 50% қысқартады. Белгілі бір жағдайда, металл штамптау зауыты бұл қайта жабдықтауды жүзеге асырды. Олардың пресс тоқтау уақыты айына 5 сағаттан 1,5 сағатқа дейін азайды, себебі диагностика дереу жабысқақ алақан батырмасын анықтады. Қауіпсіздік PLC-ге салынған инвестиция сегіз айда өзін ақтады.
Тәуекелді бағалау үшін дұрыс контроллерді таңдау
Біріншіден, әрқашан ISO 12100 бойынша толық тәуекелді бағалау жүргізіңіз. Қажетті Performance Level PL d немесе e, немесе SIL 2/3 болса, қауіпсіздік PLC немесе қауіпсіздік релесін пайдалану керек. Стандартты PLC-мен, тіпті қос кодтау арқылы да, осы деңгейлерге жетуге тырыспаңыз — оларда ішкі диагностика жоқ. Екіншіден, бағдарламалық ортаға назар аударыңыз. Siemens TIA Portal немесе Rockwell Studio 5000 сияқты құралдар қауіпсіздік бағдарламалауды стандартты логика интерфейсімен біріктіреді. Бұл инженерлік қателіктерді азайтады. Техникаларыңызға оқытуға инвестиция жасаңыз. Қауіпсіздік PLC ішіндегі логика сияқты жақсы.
Қорытынды: Қауіпсіздік – өнімділікті арттыру құралы
Функционалдық қауіпсіздік енді тек сәйкестік туралы ғана емес; ол операциялық үздіксіздіктің қозғаушы күші. Қауіпсіздік PLC-лер жылдам реакция уақытын, егжей-тегжейлі диагностика мен өнеркәсіптік желілермен үздіксіз интеграцияны ұсынады. Алғашқы аппараттық шығын стандартты контроллерлерден жоғары болса да, тоқтау уақытын азайту және қауіпсіз адам-робот ынтымақтастығын арттыру инвестицияның тез қайтарымын қамтамасыз етеді. Автоматтандыру дамыған сайын, қауіпсіздік пен басқару арасындағы шекара жойылады — қауіпсіздік PLC стандартқа айналады, ерекшелік емес.
Қауіпсіздік PLC-лер туралы жиі қойылатын сұрақтар
С: Қосарланған артықшылық қоссам, стандартты PLC-ді қауіпсіздік функциялары үшін пайдалануға бола ма?
Жоқ. Стандартты PLC-де ішкі диагностикалық қамту (DC) жоқ. Олар өз аппараттық құралдарындағы жасырын ақауларды анықтай алмайды. Қауіпсіздік PLC-лерде SIL/PL талаптарына сай келу үшін екі түрлі арна және кіріктірілген тесттер бар. Қауіпсіздік үшін стандартты контроллерге сену ISO 13849 стандарттарын бұзады.
С: PROFIBUS пен PROFIsafe арасындағы айырмашылық неде?
PROFIBUS — деректер алмасу үшін стандартты өріс автобусы. PROFIsafe — PROFIBUS немесе PROFINET үстінде жұмыс істейтін қауіпсіздік протоколы. Ол деректердің жарамдылығын және бүлінбегенін қамтамасыз ету үшін CRC қолтаңбалары мен уақыт мониторингін қосады.
С: Қауіпсіздік PLC төтенше тоқтату тізбектері үшін қаншалықты жылдам болуы керек?
Стандарттар нақты жылдамдықты міндеттемейді, бірақ өнеркәсіп үздік тәжірибесі жарақат алуын болдырмайтын толық тоқтау уақытын мақсат етеді. Қауіпсіздік PLC сканерлеу уақыты 10-20 мс-тан төмен болуы тиіс. Мысалы, GuardLogix контроллері әдетте қауіпсіздік деректерін әр 4-8 мс жаңартады, бұл көпшілік машиналар үшін жеткілікті.
С: Қауіпсіздік PLC-ні бағдарламалау үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету керек пе?
Әдетте, стандартты PLC сияқты бағдарламалық платформа қолданылады, бірақ қауіпсіздік тапсырмасын лицензия немесе донгл арқылы ашу қажет. Мысалы, TIA Portal-де F-конфигурациясы мен F-блоктарын қолданасыз. Бағдарлама сертификатталған қауіпсіздік функция блоктарын ұстануды қамтамасыз етеді.
С: Қауіпсіздік PLC температура немесе қысым сияқты аналогтық сигналдарды қауіпсіздік үшін өңдей ала ма?
Иә, заманауи қауіпсіздік PLC-лерде ақаусыз аналогтық кіріс модульдері бар. Олар жану құрылғыларын басқару немесе пресс күшін бақылау сияқты қолданбаларда пайдаланылады. Олар екі тәуелсіз АЦП арқылы аналогтық мәндерді қауіпсіз шектермен салыстырып, нәтижелерді өзара тексереді.
