سنسورهای SIS

سنسورهای SIS چیست؟

شاید ساده‌ترین شکل حسگر که اطلاعات فرآیند را برای یک عملکرد دارای ابزار ایمنی فراهم می‌کند، سوئیچ فرآیند باشد.

نمونه‌هایی از سوئیچ‌های فرآیند شامل سوئیچ‌های دما، سوئیچ‌های فشار، سوئیچ‌های سطح، و سوئیچ‌های جریان هستند.

حسگرهای SIS باید به درستی کالیبره و پیکربندی شوند تا وجود یک وضعیت خطرناک را نشان دهد. آنها باید جدا و متمایز از حسگرهای مورد استفاده برای کنترل نظارتی باشند تا از سطح ایمنی فراتر از سیستم کنترل فرآیند اصلی اطمینان حاصل شود.

با اشاره به کلیدهای خاموش کردن دمای بیش از حد خشک کن لباس و آبگرمکن خانگی، این سنسورهای خاموش کننده دمای بالا به طور مشخص از سنسورهای تنظیمی (کنترل دما) که برای نگهداری دستگاه استفاده می شوند جدا هستند. دما در نقطه تنظیم.

به این ترتیب، آنها فقط باید در صورت خرابی در دمای بالا سیستم کنترل اصلی وارد عمل شوند.

یعنی، کلید ایمنی بیش از حد دمای خشک کن لباس یا آبگرمکن فقط در صورتی باید به حد مجاز دمای بالا برسد که سیستم کنترل دمای معمولی دستگاه نتواند کار خود را برای تنظیم دما در سطوح عادی انجام دهد.

حسگرهای SIS

صنعتی سیستم های ابزار دقیق ایمنی ( SIS) همیشه از فرستنده‌های اختصاصی و/یا سوئیچ‌های فرآیند برای شناسایی شرایط غیرعادی فرآیند استفاده کنید.

به عنوان یک قاعده، همیشه باید از حسگرهای مستقل برای خاموش کردن ایمنی استفاده کرد و هرگز برای عملکردهای ایمنی به سنسور(های) کنترل نظارتی اعتماد نکرد. در صنعت برق ما شاهد همین تفکیک عملکردها هستیم: ترانسفورماتورهای ابزار جداگانه (PTs و CTs) برای سنجش ولتاژ خط و جریان خط برای اندازه گیری و کنترل (تنظیمی) در مقابل تجهیزات رله حفاظتی (خاموش ایمنی) استفاده می شوند. احمقانه است که برای هر دو عملکرد به یک سنسور وابسته باشیم.

می بینیم که این قانون کلی حتی در لوازم خانگی مانند آبگرمکن برقی نیز اعمال می شود: کلید دمای خاموش شدن ایمنی جزء جدا از کلید ترموستات است که برای تنظیم دمای آب استفاده می شود. به این ترتیب، نقص در سنسور تنظیمی، یکپارچگی عملکرد ایمنی را به خطر نمی اندازد.

روند مدرن در سیستم های مجهز به ایمنی، استفاده از فرآیند پیوسته است فرستنده به جای سوئیچ های فرآیند گسسته برای شناسایی شرایط خطرناک فرآیند.

هر فرستنده فرآیند – آنالوگ یا دیجیتال – ممکن است به عنوان یک سنسور خاموش شدن ایمنی استفاده شود اگر سیگنال آن با مقدار حد “سفر” توسط یک رله مقایسه یا بلوک عملکرد مقایسه شود. این تابع مقایسه کننده یک خروجی روشن یا خاموش (گسسته) را بر اساس مقدار سیگنال فرستنده نسبت به نقطه سفر ارائه می دهد.

نمونه ساده‌شده‌ای از فرستنده پیوسته که به‌عنوان دستگاه هشدار و سفر گسسته استفاده می‌شود، در اینجا نشان داده شده است، که در آن مقایسه‌کننده‌های آنالوگ سیگنال‌های «سفر» و «زنگ هشدار» گسسته را بر اساس مقدار اندازه‌گیری شده تولید می‌کنند. مایع در ظرف.

به لزوم وجود دو سوئیچ سطح در طرف دیگر کشتی برای انجام همان عملکردهای هشدار دوگانه و سفر توجه داشته باشید:

مزایای استفاده از فرستنده پیوسته به جای سوئیچ های مجزا شامل توانایی تغییر آسان زنگ هشدار یا مقدار سفر، و قابلیت تشخیص بهتر است.

نکته اخیر به اندازه مورد اول واضح نیست و شایسته توضیح بیشتر است. فرستنده ای که به طور مداوم سطح مایع را اندازه گیری می کند سیگنال خروجی تولید می کند که در طول زمان با متغیر فرآیند اندازه گیری شده تغییر می کند.

بنابراین یک فرستنده “سالم” باید یک سیگنال خروجی دائماً در حال تغییر، متناسب با درجه تغییر در فرآیند، نشان دهد.

سوئیچ های فرآیند گسسته، برخلاف فرستنده ها، هیچ نشانه ای از عملکرد “سالم” ارائه نمی دهند. تنها زمانی که یک سوئیچ فرآیند باید حالت خود را تغییر دهد زمانی است که به حد مجاز سفر آن رسیده است، که در مورد سنسور خاموش شدن ایمنی، وضعیت خطرناک (نادر) را نشان می‌دهد.

یک سوئیچ فرآیندی که یک متغیر فرآیند “عادی” را نشان می‌دهد ممکن است در واقع عملکردی داشته باشد و به درستی نشان‌دهنده باشد، اما ممکن است در صورت بروز شرایط خطرناک نیز ناموفق باشد و نتواند شرایط خطرناکی را ثبت کند. هیچ راهی برای تشخیص با نظارت بر وضعیت تغییرناپذیر آن وجود ندارد. بنابراین، خروجی متغیر یک فرستنده فرآیند به عنوان نشانگر (یادداشت ۱) عملکرد مناسب عمل می کند.

نکته ۱: البته وجود مقداری تغییر در خروجی فرستنده در طول زمان تضمینی برای عملکرد صحیح نیست. برخی از خرابی ها ممکن است باعث شود فرستنده به طور تصادفی سیگنال “راهپیمایی” را صادر کند در حالی که در واقع فرآیند را اصلاً ثبت نمی کند. با این حال، توانایی اندازه‌گیری خروجی پیوسته یک فرستنده فرآیند، داده‌های بسیار بیشتری را در اختیار تکنسین ابزار قرار می‌دهد که با سوئیچ فرآیند.

سیگنال خروجی فرستنده ایمنی ممکن است با سیگنال خروجی فرستنده دیگری که همان متغیر فرآیند را اندازه گیری می کند، مرتبط باشد، شاید حتی فرستنده مورد استفاده در حلقه کنترل تنظیمی.

اگر دو فرستنده که متغیر فرآیند یکسانی را اندازه گیری می کنند در طول زمان با یکدیگر موافق باشند، احتمال اینکه هر دو به درستی کار کنند بسیار خوب است.

در برنامه هایی که ایمنی ابزاری قابلیت اطمینان عملکرد (SIF) بسیار مهم است، ممکن است فرستنده‌های اضافی برای اطمینان بیشتر نصب شوند.

عکس زیر فرستنده های سه گانه اضافی را نشان می دهد که جریان مایع را با حس کردن فشار تفاضلی افت شده در یک صفحه روزنه اندازه گیری می کنند:

یک صفحه منفرد با سه هدف فرستنده های فشار دیفرانسیل “لوله ای” به صورت موازی با یکدیگر، همه پورت های جانبی “بالا” از طریق لوله های ضربه ای مشترک (یادداشت ۲) و همه “کم” به یکدیگر متصل شده اند. پورت های جانبی از طریق لوله های ضربه ای مشترک به یکدیگر متصل می شوند.

این فرستنده های خاص اتفاقاً FOUNDATION Fieldbus هستند نه ۴-۲۰ mA الکترونیکی آنالوگ. کابل سینی ابزار زرد رنگ (ITC) که برای اتصال هر فرستنده به یک دستگاه کوپلینگ قطعه استفاده می شود، ممکن است به وضوح در این عکس دیده شود.

نکته ۲ : لازم به ذکر است که استفاده از یک صفحه منفرد و خطوط ضربه ای مشترک (مرتبط موازی) نشان دهنده یک نقطه شکست با علت مشترک است. انسداد یک یا چند پورت صفحه روزنه یا بسته شدن یک شیر بلوک دستی، هر سه فرستنده را غیرفعال می کند. به این ترتیب، این ممکن است بهترین روش برای دستیابی به قابلیت اطمینان بالای اندازه‌گیری جریان نباشد.

ترفند استفاده از فرستنده های زائد این است که سیستم خود تعیین کند که در صورت مخالفت یک یا چند فرستنده اضافی با یکدیگر، مقدار واقعی فرآیند چقدر است.

رای دادن نامی است که به این عملکرد مهم داده شده است و اغلب به شکل سیگنال عملکردهای انتخابگر:

چند معیار انتخاب معمولاً توسط “رای دادن“، از جمله بالا، پایین، متوسط، و میانه.

یک رای دهنده با انتخاب “بالا” برای برنامه هایی مناسب است که شرایط خطرناک یک مقدار اندازه گیری شده بزرگ است، ماژول رای گیری سیگنال فرستنده با بالاترین ارزش را در تلاش برای اشتباه کردن انتخاب می کند. سمت ایمنی.

این نشان دهنده یک افزونگی ایمنی ۱oo3 است (زیرا فقط یک فرستنده از این سه فرستنده باید فراتر از سطح سفر بالا ثبت نام کند تا خاموش شدن را آغاز کند).

البته یک رای دهنده “کم” برای هر برنامه ای مناسب است که شرایط خطرناک یک مقدار اندازه گیری شده کوچک باشد (یک بار دیگر ایمنی ۱oo3 را ارائه می کند زیادی).

تابع انتخاب “میانگین” صرفاً میانگین ریاضی همه سیگنال‌های فرستنده را محاسبه و خروجی می‌کند – استراتژی که در صورت شکست یکی از فرستنده‌های اضافی در “ایمن” مستعد مشکل است. جهت (بنابراین انحراف مقدار متوسط ​​از جهت “خطرناک” و در نتیجه احتمالاً باعث می شود که سیستم دیرتر از آنچه باید به یک وضعیت خطرناک واقعی پاسخ دهد).

معیار انتخاب میانه در سیستم های ایمنی بسیار مفید است، زیرا به طور موثر هر اندازه گیری را که به طور قابل توجهی از سایرین انحراف دارد نادیده می گیرد.

توابع انتخابگر میانه ممکن است از بلوک های تابع با انتخاب بالا و پایین به یکی از روش های زیر (یادداشت ۳) ساخته شوند:

نکته ۳: بهترین راه برای اثبات توانایی های انتخاب میانه هر دو شبکه بلوک تابع، انجام یک سری “تجربه های فکری” است که در آن سه سیگنال فرستنده دلخواه را اعلام می کنید. مقادیر، سپس توابع انتخاب را دنبال کنید تا به خروجی برسید.

برای هر سه مقدار سیگنالی که ممکن است انتخاب کنید، نتیجه باید همیشه یکسان باشد: مقدار سیگنال میانه آن چیزی است که رای دهنده انتخاب می کند.

.

سه فرستنده که از طریق یک تابع انتخاب میانه فیلتر شده اند، به طور موثر افزونگی ایمنی ۲oo3 را فراهم می کنند، زیرا تنها یک فرستنده که مقداری فراتر از نقطه سفر ایمنی را ثبت می کند توسط تابع رای نادیده گرفته می شود.

دو یا چند فرستنده‌ها باید مقادیری را که از نقطه سفر گذشته‌اند ثبت کنند تا خاموشی را آغاز کنند.

باید تاکید کرد که استراتژی‌های فرستنده اضافی تنها در صورتی مؤثر هستند که فرستنده‌ها همه متغیر فرآیند دقیقاً یکسان را احساس کنند، و اگر حالت‌های شکست آنها مستقل باشد (یعنی هیچ حالت خرابی با علت مشترک وجود نداشته باشد. ).

اگر، برای مثال، مجموعه ای از زائد در نقاط مختلف به فرآیند متصل می‌شوند، به طوری که ممکن است به طور قانونی مقادیر اندازه‌گیری متفاوتی را حس کنند، کارایی افزونگی آنها به خطر می‌افتد.

به طور مشابه، اگر مجموعه ای از فرستنده های اضافی در یک شرایط مشترک مستعد خرابی باشند (به عنوان مثال چندین فرستنده سطح مایع که ممکن است با تغییر در چگالی سیال فرآیند فریب بخورند)، آنگاه قابلیت اطمینان رنج می برند.

مقالاتی که ممکن است دوست داشته باشید:

ایمنی فرآیند و ابزار دقیق

Setpoints & هشدارها در سیستم کنترل

روش کالیبراسیون فرستنده

کنترل نظارتی

دستگاه های حفاظت از فشار بیش از حد

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.