Η ύπαρξη πολλαπλών θερμοστοιχείων είναι μόνο η μισή λύση. απαιτείται ένα πλαίσιο απόφασης για να καθοριστεί πώς ερμηνεύονται οι αντικρουόμενες αναγνώσεις. Μια λογική ψηφοφορίας-ουσιαστικά μια ψηφιακή εκλογή μεταξύ αισθητήρων-καθορίζει εάν η λειτουργία παραμένει ασφαλής ή πρέπει να ξεκινήσει ο τερματισμός.
Σκοπός Ψηφοφοριακής Λογικής σε Συστήματα Πλεονάζοντος
Σε έναΛογική ψηφοφορίας περιττή πλάκα θέρμανσης θερμοστοιχείωναρχιτεκτονική, πολλαπλές ανεξάρτητες μετρήσεις θερμοκρασίας αξιολογούνται συλλογικά και όχι μεμονωμένα. Αυτή η προσέγγιση βελτιώνει την αξιοπιστία μετριάζοντας τις επιπτώσεις σφαλμάτων αισθητήρα, θορύβου ή ολίσθησης.
Η λογική είναι απλή στην ιδέα, αλλά η αξιοπιστία της υποστηρίζεται από αυστηρή ανάλυση αστοχίας. Τα συστήματα ψηφοφορίας είναι θεμελιώδη για τον σχεδιασμό λειτουργικής ασφάλειας και εφαρμόζονται ευρέως σε συστήματα σχεδιασμένα να συμμορφώνονται με τα πρότυπα IEC 61508 και IEC 61511.
Συνήθως, ο αλγόριθμος ψηφοφορίας υλοποιείται σε ένα-βαθμολογημένο PLC ασφαλείας ή σε ένα ειδικό σύστημα ρελέ ασφαλείας, που λειτουργεί ανεξάρτητα από τον κύριο ελεγκτή θερμοκρασίας PID.
Κοινά εκλογικά σχήματα
2oo2 (Δύο-Εξ-από-δύο)
Σε μια διαμόρφωση 2oo2, είναι εγκατεστημένα δύο θερμοστοιχεία και τα δύο πρέπει να υποδεικνύουν μια κατάσταση υπερ-θερμοκρασίας πριν από την ενεργοποίηση του τερματισμού λειτουργίας.
Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ισχυρή προστασία έναντι ενοχλητικών ταξιδιών που προκαλούνται από έναν μόνο ελαττωματικό αισθητήρα σε υψηλή ένδειξη. Ωστόσο, εισάγει ευπάθεια εάν ο ένας αισθητήρας αποτύχει σε κατάσταση χαμηλής- ανάγνωσης ενώ ο άλλος υποδεικνύει εσφαλμένα κανονική θερμοκρασία. Σε μια τέτοια περίπτωση, μια επικίνδυνη κατάσταση μπορεί να μείνει απαρατήρητη.
2oo3 (Δύο-Από-από-Τρία)
Σε μια διαμόρφωση 2oo3, χρησιμοποιούνται τρία θερμοστοιχεία και το σύστημα αξιολογεί τη συμφωνία μεταξύ τους. Εάν τουλάχιστον δύο αισθητήρες ανιχνεύσουν μια κατάσταση υπερ-θερμοκρασίας, ξεκινά ο τερματισμός λειτουργίας. Αντίθετα, εάν τουλάχιστον δύο αισθητήρες υποδεικνύουν κανονικές συνθήκες, η λειτουργία συνεχίζεται.
Αυτή η αρχιτεκτονική παρέχει ανοχή σφαλμάτων έναντι μιας μεμονωμένης βλάβης αισθητήρα-είτε αποτυγχάνει υψηλή είτε χαμηλή-χωρίς να διακυβεύεται η ασφάλεια ή η διαθεσιμότητα της διαδικασίας. Για αυτόν τον λόγο, το 2oo3 θεωρείται ευρέως ως η προτιμώμενη προσέγγιση για συστήματα θέρμανσης υψηλής-αξιοπιστίας και υψηλής-ασφάλειας.
Σύγκριση Αρχιτεκτονικών Λογικής Ψηφοφορίας
| Σχέδιο ψηφοφορίας | Αριθμός αισθητήρων | Κατάσταση τερματισμού λειτουργίας | Ανοχή σφαλμάτων | Τυπική περίπτωση χρήσης |
|---|---|---|---|---|
| 2oo2 | 2 | Και οι δύο αισθητήρες ανιχνεύουν υπερ-θερμοκρασία | Ανθεκτικό σε λανθασμένα ταξίδια (υψηλά) | Μέτρια ασφάλεια, χαμηλή ανοχή ενόχλησης |
| 2oo3 | 3 | Τυχόν δύο αισθητήρες ανιχνεύουν υπερ-θερμοκρασία | Ανέχεται ένα σφάλμα αισθητήρα | Συστήματα υψηλής ασφάλειας και υψηλής διαθεσιμότητας |
Εφαρμογή σε Συστήματα Πλάκας Θέρμανσης
Στην πράξηΛογική ψηφοφορίας περιττή πλάκα θέρμανσης θερμοστοιχείωνΤα σχέδια, κάθε θερμοστοιχείο συνδέεται με ένα ειδικό κανάλι εισόδου-ασφαλείας. Το PLC ασφαλείας διαβάζει συνεχώς όλες τις εισόδους και εφαρμόζει τον αλγόριθμο ψηφοφορίας σε πραγματικό χρόνο.
Όταν πληρούται η καθορισμένη συνθήκη ψηφοφορίας για πάνω από-θερμοκρασία, το PLC εκδίδει μια εντολή τερματισμού λειτουργίας στις εξόδους με αξιολόγηση-ασφαλείας, που συνήθως απενεργοποιούν τους επαφές θερμαντήρα ή τα ρελέ στερεάς-κατάστασης.
Ο διαχωρισμός από τον βρόχο ελέγχου PID είναι κρίσιμος. Ο ελεγκτής PID διαχειρίζεται τη θερμοκρασία της διαδικασίας υπό κανονικές συνθήκες, ενώ το σύστημα ασφαλείας παρακολουθεί ανεξάρτητα για επικίνδυνες αποκλίσεις και επιβάλλει προστατευτική δράση.
Επιλογή με βάση το επίπεδο ακεραιότητας ασφαλείας (SIL)
Η επιλογή της λογικής ψηφοφορίας επηρεάζεται άμεσα από το απαιτούμενο Επίπεδο Ακεραιότητας Ασφαλείας (SIL) του συστήματος.
Οι χαμηλότερες απαιτήσεις SIL ενδέχεται να επιτρέπουν απλούστερες αρχιτεκτονικές όπως το 2oo2
Οι στόχοι υψηλότερου SIL συνήθως απαιτούν σχέδια με ανοχή σε σφάλματα, όπως το 2oo3
Η επίτευξη ενός στόχου SIL περιλαμβάνει την αξιολόγηση των τρόπων αστοχίας, τη διαγνωστική κάλυψη και την πιθανότητα επικίνδυνης αστοχίας. Η λογική της ψηφοφορίας παίζει κεντρικό ρόλο στην εκπλήρωση αυτών των απαιτήσεων μειώνοντας την πιθανότητα επικίνδυνων συνθηκών που δεν έχουν εντοπιστεί.
Σχεδιασμοί
Τοποθέτηση αισθητήρα
Τα θερμοστοιχεία πρέπει να τοποθετούνται έτσι ώστε να αντιπροσωπεύουν με ακρίβεια κρίσιμες θερμικές ζώνες. Η κακή τοποθέτηση μπορεί να υπονομεύσει την αποτελεσματικότητα ακόμη και της πιο ισχυρής λογικής ψηφοφορίας.
Ανεξαρτησία καναλιού
Κάθε είσοδος αισθητήρα πρέπει να παραμένει ηλεκτρικά και λογικά ανεξάρτητη. Η κοινή καλωδίωση ή τα κοινά σημεία αστοχίας μπορούν να νικήσουν τον πλεονασμό.
Διαγνωστικά και Συντήρηση
Η συνεχής παρακολούθηση για διαφωνία αισθητήρα, μετατόπιση ή αστοχία είναι απαραίτητη. Οι στρατηγικές συντήρησης πρέπει να περιλαμβάνουν περιοδική επαλήθευση και βαθμονόμηση όλων των καναλιών.
Σύναψη
Η επιλογή της κατάλληλης λογικής ψηφοφορίας μετατρέπει τις περιττές μετρήσεις θερμοστοιχείου σε εφαρμόσιμες και αξιόπιστες αποφάσεις ασφάλειας. Είτε χρησιμοποιεί αρχιτεκτονικές 2oo2 είτε 2oo3, το επιλεγμένο σχήμα καθορίζει πώς το σύστημα ανταποκρίνεται στην αβεβαιότητα και την αποτυχία.
Τα στιβαρά συστήματα ελέγχου πλάκας θέρμανσης είναι χτισμένα σε μια βάση της-ασφαλούς λογικής, όπου ο πλεονασμός δεν είναι απλώς προστιθέμενο υλικό, αλλά μια δομημένη μέθοδος για την εξασφάλιση ασφαλούς και αξιόπιστης λειτουργίας.
