ما هي السلامة الوظيفية؟
السلامة الوظيفية هي واحدة من أهم أجزاء الأتمتة الصناعية. تتعلق باكتشاف مخاطر السلامة وتخفيف المخاطر لضمان السلامة في المصنع. تشمل تحليل المخاطر، وتنفيذ السلامة، وتصميم أنظمة تقوم بإيقاف العمليات الخطرة تلقائيًا عند الحاجة. يساعد ذلك في تقليل المخاطر على الأفراد والمعدات والبيئة إلى الحد الأدنى، مما يضمن سير العمليات بسلاسة وأمان.
في الممارسة العملية، تتطلب السلامة الوظيفية نهجًا منهجيًا للسلامة، يبدأ بتحليل المخاطر. بمجرد تحديد المخاطر، تكون الخطوة التالية تقييم شدتها، وأخيرًا تحديد التدابير الأمنية اللازمة. تشمل هذه التدابير إنشاء أنظمة قادرة على اكتشاف وحل مشكلات السلامة قبل أن تؤدي إلى حوادث.
نظام السلامة الآلي (SIS)
نظام السلامة الآلي هو مكون مهم في الأتمتة الصناعية لضمان السلامة في العمليات. يوفر طبقة إضافية من الحماية لأنظمة التحكم في البيئات التي تعتبر عالية المخاطر. في نظام التحكم العادي حيث يوجد جهازا استشعار، قد يؤدي إدخال جهاز استشعار ثالث كجهاز تحكم رئيسي إلى تجاوز الجهازين الأولين في حال اكتشاف حالة فشل.
عادةً ما يتضمن نظام السلامة الآلي (SIS) تنفيذ وحدات تحكم منطقية مبرمجة (PLCs) وأجهزة استشعار ومشغلات مخصصة للسلامة لحماية العمليات. تقوم هذه الأنظمة بإيقاف العملية تلقائيًا في حال اكتشاف أي حالة غير آمنة لمنع وقوع حادث والحفاظ على السلامة التشغيلية.
مستوى سلامة التكامل (SIL)
مستوى سلامة التكامل، أو SIL، هو مقياس مهم للدلالة على موثوقية وقوة أنظمة السلامة في بيئة صناعية. تتراوح مستويات SIL من 1 إلى 5، مع زيادة الأرقام التي تشير إلى زيادة متطلبات السلامة التي يجب تنفيذها. يحدد SIL-1 الاحتياجات الأساسية للسلامة؛ ويمثل SIL-5 أعلى مستوى من السلامة، ويُستخدم عادة في عدد قليل من الصناعات الحرجة المتعلقة بالنفط والغاز، حيث يكون عامل الكارثة مرتفعًا في حالة الفشل.
له تأثير مباشر على تصميم أنظمة السلامة في التكرار؛ فكلما زاد مستوى SIL، زادت الحلقات والأدوات الاحتياطية المطلوبة إلى جانب تحسين جودة المكونات لتقليل أي مخاطر سلامة.
تقييم المخاطر في السلامة الوظيفية
تقييم المخاطر هو عملية تحليل المخاطر المحتملة في عمليات المصنع وتحديد حالات الفشل التي قد تنشأ. يتضمن ذلك قياس احتمالية هذه الإخفاقات وفهم عواقبها المحتملة. بمجرد تحديدها، يمكن تصميم وتنفيذ التدابير الأمنية اللازمة للتخفيف من هذه المخاطر.
الغرض الأساسي من تقييم المخاطر هو النظر في التوازن بين المخاطر وتدابير السلامة المتضمنة في السيطرة عليها. تعني المخاطر المحتملة الأعلى أن معايير السلامة يجب أن تكون أكثر صرامة، مع استخدام أكبر للأنظمة المقاومة للأخطاء، على سبيل المثال.
IEC 61508: المعيار الدولي للسلامة
IEC 61508 هو المعيار الدولي الذي تم وضعه للسلامة الوظيفية في الأتمتة الصناعية. يوفر إطارًا يساعد في تصميم أنظمة تعمل بأمان في بيئات خطرة من خلال معالجة العمليات المتعلقة بالسلامة، واكتشاف المخاطر، والقضاء عليها قبل أن تسبب ضررًا. يقدم هذا المعيار إرشادات شاملة للمهندسين لتصميم أنظمة مقاومة للأخطاء تلبي متطلبات الصناعة.
من خلال اتباع معيار IEC 61508، يمكن لمهندسي الأتمتة التأكد من أن أنظمة السلامة الخاصة بهم متوافقة مع المعايير العالمية، مما يقلل المخاطر ويعزز السلامة عبر العمليات الصناعية.
وظائف السلامة في الأتمتة الصناعية
وظائف السلامة هي أجزاء لا تتجزأ من نظام السلامة وتشمل عمليات مثل استخدام محركات السلامة، ومدخلات/مخرجات السلامة عن بُعد، وشبكات السلامة. يمكن تخصيص هذه الوظائف لتلبية الاحتياجات الخاصة، اعتمادًا على طبيعة العملية.
تشمل بعض وظائف السلامة الشائعة STO- إيقاف العزم الآمن، SS1- التوقف الآمن -1 وSOS- التوقف التشغيلي الآمن، والتي تسمح بالتحكم الآمن في الآلات؛ بينما تكمل أجهزة السلامة المتخصصة التي تشمل الحصائر السلامة والمفاتيح بالإضافة إلى أجهزة تبديل الطاقة الحركة لضمان التعامل المناسب مع الاستجابة الصحيحة في الحالات الخطرة.
هيكل دائرة السلامة
هيكل دائرة السلامة المصمم جيدًا لا غنى عنه لضمان التكرار والموثوقية في أنظمة الأتمتة الصناعية. على عكس الدوائر القياسية، قد تحتوي دوائر السلامة على مستشعرين متصلين بالتوازي لإدخال PLC واحد أو تكوين مستشعر موزع عبر عدة مدخلات PLC.
تقدم البنى المعمارية، مثل "1oo2" حيث يمكن لمستشعر واحد أن يطلق إيقافًا آمنًا، التكرار. المفهوم وراء ذلك هو أنه حتى لو لم يتمكن مستشعر واحد معطل من اكتشاف حدوث خطير، يجب على النظام إيقاف العملية بأمان بسبب وجود نظيره المكرر.
التغطية التشخيصية والسلامة
التغطية التشخيصية هي عملية مراقبة وتحليل إشارات النظام من أجل اكتشاف الأعطال أو الفشل قبل أن تصبح حرجة. تعني التغطية التشخيصية الجيدة تصميم الأنظمة التي توفر تشخيصات دقيقة وقابلة للتنفيذ من خلال شاشات SCADA أو حالات الإنذار أو حالات محددة للمتحكم.
تضمن التغطية التشخيصية الجيدة أن يتعرف المشغلون على أي مشكلات بسرعة ويقدموا استجابة فعالة لمنع الحوادث. من خلال الحد من الإشارات الزائدة وتركيز الموارد على الإشارات ذات الصلة، فإنها تحسن السلامة العامة للنظام.
