ایمنی عملکردی چیست؟
ایمنی عملکردی یکی از مهمترین بخشهای اتوماسیون صنعتی است. این موضوع درباره شناسایی خطرات ایمنی و کاهش ریسکها برای تضمین ایمنی در کارخانه است. این شامل تحلیل ریسک، اجرای ایمنی و طراحی سیستمهایی است که در صورت نیاز به طور خودکار فرآیندهای خطرناک را متوقف میکنند. این کمک میکند تا ریسکها برای پرسنل، تجهیزات و محیط زیست به حداقل برسد و عملیات کارخانه به صورت روان و ایمن انجام شود.
در عمل، ایمنی عملکردی رویکردی سیستماتیک به ایمنی است که با تحلیل ریسک آغاز میشود. پس از شناسایی خطرات، گام بعدی ارزیابی شدت آنها و در نهایت تعیین اقدامات ایمنی لازم است. این اقدامات شامل ایجاد سیستمهایی است که قادر به شناسایی و حل مسائل ایمنی قبل از وقوع حادثه باشند.
سیستم ابزار دقیق ایمنی (SIS)
سیستم ابزار دقیق ایمنی یک جزء مهم در اتوماسیون صنعتی برای تضمین ایمنی در عملیات است. این سیستم لایهای اضافی از حفاظت را به سیستمهای کنترل در محیطهایی که سطح ریسک بالایی دارند، ارائه میدهد. در یک سیستم کنترل معمولی که دو حسگر دارد، افزودن حسگر سوم به عنوان کنترلکننده اصلی ممکن است در صورت شناسایی وضعیت خرابی، دو حسگر اول را نادیده بگیرد.
SIS معمولاً شامل اجرای PLCهای مخصوص ایمنی، حسگرها و عملگرها برای حفاظت از فرآیندها است. این سیستمها به طور خودکار فرآیند را در صورت شناسایی هر شرایط ناایمن متوقف میکنند تا از وقوع حادثه جلوگیری کرده و ایمنی عملیاتی را حفظ کنند.
سطح یکپارچگی ایمنی (SIL)
سطح یکپارچگی ایمنی، یا SIL، معیاری مهم برای نشان دادن قابلیت اطمینان و استحکام سیستمهای ایمنی در محیط صنعتی است. سطوح SIL از ۱ تا ۵ هستند که با افزایش عدد، میزان ایمنی لازم برای اجرا افزایش مییابد. SIL-1 نیازهای پایهای ایمنی را تعریف میکند؛ SIL-5 بالاترین سطح ایمنی است که معمولاً در صنایع بسیار حساس مرتبط با نفت و گاز استفاده میشود، جایی که در صورت خرابی، احتمال وقوع فاجعه بسیار بالاست.
این موضوع تأثیر مستقیمی بر طراحی سیستمهای ایمنی با افزونگی دارد؛ هرچه SIL بالاتر باشد، حلقهها و ابزارهای پشتیبان بیشتری همراه با کیفیت بهتر قطعات برای کاهش هرگونه ریسک ایمنی لازم است.
ارزیابی ریسک در ایمنی عملکردی
ارزیابی ریسک فرآیند تحلیل ریسکهای احتمالی در عملیات کارخانه و تعیین شرایط خرابی است که ممکن است رخ دهد. این شامل کمّیسازی احتمال وقوع این خرابیها و درک پیامدهای احتمالی آنها میشود. پس از شناسایی، اقدامات ایمنی لازم میتوانند طراحی و اجرا شوند تا این ریسکها کاهش یابند.
هدف اساسی ارزیابی ریسک، در نظر گرفتن تعادل بین ریسک و اقدامات ایمنی در کنترل آن است. ریسکهای بالقوه بالاتر به این معنی است که استانداردهای ایمنی باید سختگیرانهتر باشند، با استفاده بیشتر از سیستمهای ایمن در برابر خطا، برای مثال.
IEC 61508: استاندارد ایمنی بینالمللی
IEC 61508 استاندارد بینالمللی است که برای ایمنی عملکردی در اتوماسیون صنعتی تدوین شده است. این استاندارد چارچوبی ارائه میدهد که به طراحی سیستمهایی که در محیطهای خطرناک به طور ایمن عمل میکنند کمک میکند، با پرداختن به عملیات مرتبط با ایمنی، شناسایی خطرات و حذف آنها قبل از ایجاد آسیب. این استاندارد راهنماییهای جامعی برای مهندسان فراهم میکند تا سیستمهای ایمن در برابر خطا طراحی کنند که نیازهای صنعت را برآورده سازند.
با پیروی از IEC 61508، مهندسان اتوماسیون میتوانند اطمینان حاصل کنند که سیستمهای ایمنی آنها با استانداردهای جهانی مطابقت دارند، ریسک را کاهش داده و ایمنی را در عملیات صنعتی افزایش میدهند.
عملکردهای ایمنی در اتوماسیون صنعتی
عملکردهای ایمنی بخشهای جداییناپذیر یک سیستم ایمنی هستند و شامل فرآیندهایی مانند استفاده از درایوهای ایمنی، ورودی/خروجیهای راه دور ایمنی و شبکههای ایمنی میشوند. این عملکردها میتوانند بسته به ماهیت عملیات، برای برآوردن نیازهای خاص سفارشی شوند.
برخی از عملکردهای ایمنی محبوب شامل STO- خاموشی ایمن گشتاور، SS1- توقف ایمن -1 و SOS- توقف عملیاتی ایمن هستند که امکان کنترل ایمن ماشینآلات را فراهم میکنند؛ در حالی که دستگاههای ایمنی تخصصی شامل تشکهای ایمنی، کلیدها و همچنین دستگاههای سوئیچینگ قدرت حرکت را تکمیل میکنند تا اطمینان حاصل شود که پاسخ صحیح در موقعیتهای خطرناک به درستی انجام میشود.
ساختار مدار ایمنی
ساختار مدار ایمنی طراحی شده به خوبی در تضمین افزونگی و قابلیت اطمینان در سیستمهای اتوماسیون صنعتی ضروری است. برخلاف مدارهای استاندارد، مدارهای ایمنی ممکن است دو سنسور به صورت موازی به یک ورودی PLC متصل داشته باشند یا پیکربندی سنسور توزیع شده در چندین ورودی PLC داشته باشند.
معماریهایی مانند «1oo2» که در آن یک سنسور واحد قادر است خاموشی ایمنی را فعال کند، افزونگی را معرفی میکنند. مفهوم پشت آن این است که حتی اگر یک سنسور خراب نتواند وقوع خطر را تشخیص دهد، سیستم باید به دلیل وجود نسخه افزونه آن به طور ایمن فرآیند را متوقف کند.
پوشش تشخیصی و ایمنی
پوشش تشخیصی فرآیند نظارت و تحلیل سیگنالهای سیستم به منظور یافتن خطاها یا خرابیها قبل از بحرانی شدن آنها است. پوشش تشخیصی خوب به معنای طراحی سیستمهایی است که تشخیصهای دقیق و قابل اقدام را از طریق صفحههای SCADA، شرایط هشدار یا وضعیتهای خاص کنترلر ارائه میدهند.
پوشش تشخیصی خوب اطمینان میدهد که اپراتورها به سرعت هرگونه مشکل را شناسایی کرده و پاسخ مؤثری برای جلوگیری از حوادث ارائه دهند. با محدود کردن سیگنالهای اضافی و تمرکز منابع بر سیگنالهای مرتبط، ایمنی کلی سیستم را بهبود میبخشد.
