Hogyan tervezzünk szavazási logikát redundáns hőelemekre a fűtőlap-vezérlőrendszerben?

Több hőelem csak egy része a megoldásnak. Döntési keretre is szükség van az ellentmondó eredmények értelmezéséhez. Szavazási logika, egyfajta digitális választás a szenzorok között, meghatározza, hogy a működés biztonságos-e vagy leállítás szükséges.

A szavazási logika célja redundáns rendszerekben
A redundáns hőelemes fűtőlap-architektúra szavazati logikával számos független hőmérséklet-leolvasáson alapul, nem pedig egyedi méréseken. A megbízhatóságot növeli az érzékelőhibák, a zaj vagy az elsodródás hatásainak csökkentése.

Az érvelés elvileg alapvető, megbízhatóságát azonban kiterjedt hibaelemzés bizonyítja. A szavazási sémák a funkcionális biztonsági tervezés alapvető építőkövei, és széles körben alkalmazzák az IEC 61508 és IEC 61511 szabványok szerint tervezett rendszerekben.

A szavazási algoritmust általában egy biztonsági besorolású PLC-ben vagy egy különálló biztonsági relérendszerben valósítják meg, és a fő PID hőmérséklet-szabályozótól függetlenül fut.

Közös szavazási rendszerek
2oo2 (kettőből kettő)
A 2oo2-es beállításban két hőelem van, és mindkettőnek túl-hőmérsékletet kell mutatnia a leállítás-indításához.

Így jó védelmet kapunk az egyetlen rossz érzékelő magas olvasása által okozott bosszantó kioldások ellen. De sebezhetőséget jelent, ha az egyik érzékelő meghibásodik alacsony leolvasási forgatókönyv esetén, míg a másik tévedésből normál hőmérsékletet mutat. Ilyen körülmények között egy káros állapot észrevétlen maradhat.

2oo3 (háromból kettő)
2oo3 – 3 hőelem egyezés értékelése. Ha két vagy több érzékelő túl-hőmérsékletet érzékel, leállításra kerül sor. Ha viszont két vagy több érzékelő normál állapotot jelez, a működés folytatódik.

Ez az architektúra egyetlen szenzorhiba (hiba magas vagy alacsony hiba) hibatűrést biztosít a biztonság vagy a folyamat rendelkezésre állása feláldozása nélkül. Ez az oka annak, hogy a 2oo3 a legelőnyösebb architektúra a nagy megbízhatóságú és nagy biztonságú fűtési rendszerek számára.

Szavazási logikai architektúrák összehasonlítása
Szavazási séma Érzékelők száma Leállítási állapot Hibatűrés Általános használati eset
2oo2 2 Mindkét érzékelő hőmérséklet feletti magas ellenállás a zavaró kitörésekkel szemben, közepes biztonság, rossz a zavartűrés
2oo3 3 Bármely két érzékelő túlmelegedést észlel-Egy érzékelő hibatűrő Magas biztonsági és magas rendelkezésre állású rendszerek
Alkalmazás fűtőlemezes rendszerekhez.
A gyakorlati szavazási logikai redundáns hőelemek fűtőlemezes kialakításában minden hőelem egy dedikált biztonsági bemeneti csatornához csatlakozik. A biztonsági PLC folyamatosan beolvassa az összes bemenetet és valós időben végrehajtja a szavazási algoritmust.

A PLC leállítási parancsot ad a biztonsági névleges kimenetekre, ha a túlmelegedés meghatározott szavazati feltétele bekövetkezik, ami általában{0}}lekapcsolja a fűtőelem mágneskapcsolóit vagy a szilárdtestreléket.

Fontos, hogy le kell választani a PID szabályozó hurokról. A folyamat hőmérsékletét általában PID szabályozó szabályozza. A biztonsági rendszer önállóan működik a veszélyes eltérések észlelésére és az elővigyázatossági intézkedések megtételére.

Kiválasztás a biztonsági integritási szint (SIL) szerint
A rendszer szükséges biztonsági integritási szintje (SIL) közvetlenül befolyásolja a szavazási logikai opciót.

Az alacsonyabb SIL-követelmények megnyithatják az utat az egyszerűbb architektúrák, pl. . 2oo2 előtt

A magasabb SIL szabványok gyakran megkövetelik a hibatűrő kialakításokat, mint például a 2oo3

A cél SIL eléréséhez értékelni kell a hibatípusokat, a diagnosztikai lefedettséget és a veszélyes meghibásodás valószínűségét. A szavazási logika fontos ahhoz, hogy megfeleljenek ezeknek a normáknak azáltal, hogy minimálisra csökkentik annak kockázatát, hogy a veszélyes körülmények feltáratlanok maradjanak.

Tervezési szempontok:
Az érzékelő helye
A hőelemeket úgy kell elhelyezni, hogy a döntő fontosságú hőzónákat reprezentálják. Még a legerősebb szavazási indoklást is alááshatja a rossz pozíció.

Csatorna függetlensége
Minden érzékelő bemenetnek elektromosan és fogalmilag külön kell lennie. A redundancia csökkenthető megosztott vezetékezéssel vagy közös hibaforrásokkal.

Diagnosztika és karbantartás
Folyamatosan figyelje az érzékelő nézeteltéréseit, eltolódását vagy meghibásodását. A karbantartási eljárásoknak magukban kell foglalniuk az összes csatorna időszakos értékelését és kalibrálását.

Utolsó gondolatok
A megfelelő szavazási logika felhasználható a redundáns hőelem mérések hasznos és megbízható biztonsági ítéletekké alakítására. A választott séma megszabja, hogy a rendszer hogyan reagál a bizonytalanságra és a meghibásodásra, 2oo2 vagy 2oo3 architektúrákra.

A robusztus fűtőlap-vezérlőrendszer egy biztonságos logikai alapon- alapul. A redundancia nem csupán több hardver, hanem a biztonságos és megbízható működés strukturált megközelítése.