כיצד לעצב היגיון הצבעה עבור צמדים תרמיים מיותרים במערכת בקרת לוחות חימום?

צמדים תרמיים מרובים הם רק חלק מהפתרון. אתה גם צריך מסגרת החלטה כיצד לפרש תוצאות סותרות. היגיון הצבעה, מעין בחירות דיגיטליות בין חיישנים, קובע אם הפעולה בטוחה או נדרשת כיבוי.

מטרת היגיון הצבעה במערכות מיותרות
ארכיטקטורת לוחות חימום של צמדים תרמיים מיותרים עם היגיון הצבעה מבוססת על קבוצה של קריאות טמפרטורה עצמאיות רבות ולא על מדידות בודדות. האמינות מוגברת על ידי הפחתת ההשפעות של פגמים בחיישנים, רעש או סחיפה.

ההנמקה היא עקרונית בסיסית אך מהימנותה מודגמת בניתוח כשל מקיף. תוכניות הצבעה הן אבני היסוד של תכנון בטיחות פונקציונלי והן מופעלות רבות במערכות שתוכננו על פי תקני IEC 61508 ו-IEC 61511.

אלגוריתם ההצבעה מיושם בדרך כלל ב-PLC מדורג בטיחות- או במערכת ממסר בטיחות נפרדת ופועל ללא תלות בבקר הטמפרטורה הראשי של ה-PID.

ערכות הצבעה משותפות
2oo2 (שניים מתוך שניים)
בהגדרה של 2oo2, ישנם שני צמדים תרמיים, ושניהם צריכים להראות -טמפרטורת יתר כדי להתחיל כיבוי-.

בדרך זו אנו מקבלים הגנה טובה מפני נסיעות מטרד שנגרמות על ידי חיישן רע יחיד שקורא גבוה. אבל זה מספק פגיעות אם חיישן אחד נכשל בתרחיש קריאה נמוכה בעוד השני מראה בטעות טמפרטורה רגילה. מצב מזיק עלול להיעלם מעיניו בנסיבות כאלה.

2oo3 (שניים מתוך שלושה)
2oo3 – הערכה של הסכם 3 צמדים תרמיים. אם שני חיישנים או יותר מזהים מצב של-טמפרטורת יתר, מבוצע כיבוי. אם, לעומת זאת, שני חיישנים או יותר מציינים מצבים נורמליים, הפעולה נמשכת.

ארכיטקטורה זו מספקת כשל בחיישן בודד (כישלון גבוה או כשל נמוך) עמיד בפני תקלות מבלי להקריב את הבטיחות או זמינות התהליך. זו הסיבה ש-2oo3 נחשבת לארכיטקטורה המועדפת ביותר עבור מערכות החימום הגבוהות והבטיחותיות הגבוהות.

השוואה בין ארכיטקטורות לוגיקה של הצבעה
תכנית הצבעה מספר חיישנים מצב כיבוי סובלנות תקלות מקרה שימוש נפוץ
2oo2 2 שני החיישנים מעל הטמפרטורה עמידות גבוהה לנסיעות מטרד בטיחות מתונה, סובלנות לקויה למטרדים
2oo3 3 כל שני חיישנים מזהים -טמפרטורה יתרה עמיד בפני תקלות חיישן אחד מערכות בטיחות גבוהה וזמינות גבוהה
יישום למערכות לוחות חימום.
בעיצובי לוחות חימום של צמדים תרמיים מיותרים בהיגיון הצבעה מעשי, כל צמד תרמי מחובר לערוץ כניסה ייעודי בדירוג בטיחות. PLC הבטיחות קורא כל הזמן את כל התשומות ומבצע את אלגוריתם ההצבעה בזמן אמת.

ה-PLC מספק צו כיבוי לפלטים מדורגים בטיחות כאשר מתרחש תנאי ההצבעה המוגדרים עבור טמפרטורת יתר, אשר בדרך כלל מבטל-מגעי חימום או ממסרי מצב מוצק.

חשוב להתנתק מלולאת בקרת PID. טמפרטורת התהליך נשלטת בדרך כלל על ידי בקר PID. מערכת הבטיחות פועלת באופן עצמאי לאיתור סטיות מסוכנות ולנקיטת אמצעי זהירות.

בחירה לפי רמת שלמות בטיחות (SIL)
רמת שלמות הבטיחות הדרושה (SIL) של המערכת משפיעה ישירות על אפשרות ההיגיון של ההצבעה.

דרישות SIL נמוכות יותר עשויות לפתוח את הדרך לארכיטקטורות פשוטות יותר, למשל. 2oo2

תקני SIL גבוהים יותר דורשים לעתים קרובות עיצובים סובלני תקלות כמו 2oo3

כדי להשיג מטרה SIL, יש להעריך סוגי כשל, כיסוי אבחון והסתברות לכשל מסוכן. היגיון ההצבעה חשוב לעמידה בתקנים אלה על ידי מזעור הסיכון של תנאים מסוכנים שלא יתגלו.

שיקולי עיצוב:
מיקום החיישן
צמדים תרמיים שיוצבו כדי להיות מייצגים של אזורים תרמיים חיוניים. אפילו רציונל ההצבעה החזק ביותר יכול להתערער על ידי מיקום גרוע.

ערוץ עצמאות
כל כניסת חיישן תהיה נפרדת מבחינה חשמלית ורעיונית. ניתן להפחית יתירות על ידי חיווט משותף או מקורות כשל נפוצים.

אבחון ותחזוקה
ניטור רציף של אי הסכמה בחיישנים, סחיפה או כשל. הליכי התחזוקה צריכים לכלול הערכה תקופתית וכיול של כל הערוצים.

מחשבות אחרונות
ניתן להשתמש בהיגיון ההצבעה המתאים כדי להפוך מדידות צמד תרמיות מיותרות לשיפוטי בטיחות שימושיים ומהימנים. הסכימה שנבחרה מכתיבה כיצד המערכת מגיבה לאי הוודאות והכשל, ארכיטקטורות 2oo2 או 2oo3.

מערכת בקרת לוחות החימום החזקה מבוססת על בסיס היגיון כשל-בטוח. יתירות היא לא רק יותר חומרה, אלא גישה מובנית לפעולה בטוחה ואמינה.