Πώς να σχεδιάσετε μια λογική ψηφοφορίας για πλεονάζοντα θερμοστοιχεία σε ένα σύστημα ελέγχου πλάκας θέρμανσης;

Τα πολλαπλά θερμοστοιχεία είναι μόνο μέρος της λύσης. Χρειάζεστε επίσης ένα πλαίσιο αποφάσεων για τον τρόπο ερμηνείας των αντιφατικών αποτελεσμάτων. Μια λογική ψηφοφορίας, ένα είδος ψηφιακής εκλογής μεταξύ αισθητήρων, καθορίζει εάν η λειτουργία είναι ασφαλής ή απαιτείται διακοπή λειτουργίας.

Σκοπός της Λογικής Ψηφοφορίας σε Πλεονάζοντα Συστήματα
Μια περιττή αρχιτεκτονική πλάκας θέρμανσης θερμοστοιχείων με λογική ψήφου βασίζεται σε ένα σύνολο πολυάριθμων ανεξάρτητων μετρήσεων θερμοκρασίας και όχι σε μεμονωμένες μετρήσεις. Η αξιοπιστία αυξάνεται με τη μείωση των επιπτώσεων των ελαττωμάτων του αισθητήρα, του θορύβου ή της μετατόπισης.

Η συλλογιστική είναι βασική κατ' αρχήν, ωστόσο η αξιοπιστία της αποδεικνύεται από εκτενή ανάλυση αστοχίας. Τα συστήματα ψηφοφορίας είναι τα βασικά δομικά στοιχεία του σχεδιασμού λειτουργικής ασφάλειας και χρησιμοποιούνται εκτενώς σε συστήματα σχεδιασμένα σύμφωνα με τα πρότυπα IEC 61508 και IEC 61511.

Ο αλγόριθμος ψηφοφορίας εφαρμόζεται συνήθως σε ένα-ασφαλές PLC ή ένα ξεχωριστό σύστημα ρελέ ασφαλείας και λειτουργεί ανεξάρτητα από τον κύριο ελεγκτή θερμοκρασίας PID.

Κοινά προγράμματα ψηφοφορίας
2oo2 (Δύο στα δύο)
Σε μια εγκατάσταση 2oo2, υπάρχουν δύο θερμοστοιχεία, και τα δύο πρέπει να εμφανίζουν υπερ-θερμοκρασία για να ξεκινήσει ένα κλείσιμο-.

Με αυτόν τον τρόπο έχουμε καλή προστασία από ενοχλητικά ταξίδια που προκαλούνται από έναν μόνο κακό αισθητήρα που δείχνει υψηλή. Παρέχει όμως μια ευπάθεια εάν ο ένας αισθητήρας αποτύχει σε σενάριο χαμηλής ανάγνωσης ενώ ο άλλος δείχνει κατά λάθος κανονική θερμοκρασία. Μια επιβλαβής κατάσταση μπορεί να περάσει απαρατήρητη σε μια τέτοια περίσταση.

2oo3 (Δύο στα τρία)
2oo3 – Αξιολόγηση συμφωνίας 3 θερμοζευγών. Εάν δύο ή περισσότεροι αισθητήρες ανιχνεύσουν μια κατάσταση υπερ-θερμοκρασίας, πραγματοποιείται τερματισμός λειτουργίας. Εάν, από την άλλη πλευρά, δύο ή περισσότεροι αισθητήρες υποδεικνύουν κανονικές συνθήκες, η λειτουργία συνεχίζεται.

Αυτή η αρχιτεκτονική παρέχει ανοχή σε σφάλματα ενός αισθητήρα (υψηλή αποτυχία ή χαμηλή αποτυχία) χωρίς να θυσιάζεται η ασφάλεια ή η διαθεσιμότητα της διαδικασίας. Αυτός είναι ο λόγος που το 2oo3 θεωρείται η πιο προτιμώμενη αρχιτεκτονική για τα συστήματα θέρμανσης υψηλής αξιοπιστίας και ασφάλειας.

Σύγκριση Αρχιτεκτονικών Λογικής Ψηφοφορίας
Σχέδιο ψηφοφορίας Αριθμός αισθητήρων Κατάσταση τερματισμού λειτουργίας Ανοχή σφάλματος Κοινή περίπτωση χρήσης
2oo2 2 Και οι δύο αισθητήρες πάνω από θερμοκρασία Υψηλή αντοχή σε ενοχλητικά ταξίδια Μέτρια ασφάλεια, κακή ανοχή σε ενόχληση
2oo3 3 Τυχόν δύο αισθητήρες ανιχνεύουν πάνω από-θερμοκρασία Ένας αισθητήρας ανεκτικός σε σφάλματα Υψηλή ασφάλεια και συστήματα υψηλής διαθεσιμότητας
Εφαρμογή σε συστήματα πλάκας θέρμανσης .
Σε πρακτικούς σχεδιασμούς πλεονασμάτων θερμοστοιχείων με λογική ψηφοφορίας, κάθε θερμοστοιχείο συνδέεται σε ένα ειδικό κανάλι εισόδου με ονομαστική ασφάλεια. Το PLC ασφαλείας διαβάζει συνεχώς όλες τις εισόδους και εκτελεί τον αλγόριθμο ψηφοφορίας σε πραγματικό χρόνο.

Το PLC παρέχει μια σειρά διακοπής λειτουργίας στις ονομαστικές εξόδους ασφαλείας όταν εμφανίζεται η καθορισμένη συνθήκη ψηφοφορίας για υπερβολική θερμοκρασία, η οποία γενικά απενεργοποιεί τους επαφές θερμαντήρα ή τα ρελέ στερεάς κατάστασης.

Είναι σημαντικό να αποσυνδεθείτε από τον βρόχο ελέγχου PID. Η θερμοκρασία διεργασίας ελέγχεται συνήθως από έναν ελεγκτή PID. Το σύστημα ασφαλείας λειτουργεί ανεξάρτητα για τον εντοπισμό επικίνδυνων αποκλίσεων και τη λήψη προληπτικών μέτρων.

Επιλογή σύμφωνα με το επίπεδο ακεραιότητας ασφαλείας (SIL)
Το απαιτούμενο Επίπεδο Ακεραιότητας Ασφαλείας (SIL) του συστήματος επηρεάζει άμεσα την επιλογή λογικής ψηφοφορίας.

Οι χαμηλότερες απαιτήσεις SIL θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για απλούστερες αρχιτεκτονικές π.χ.. 2oo2

Τα υψηλότερα πρότυπα SIL συχνά απαιτούν σχέδια ανεκτικά σε σφάλματα όπως το 2oo3

Για την επίτευξη ενός στόχου SIL, πρέπει να αξιολογηθούν οι τύποι αστοχιών, η διαγνωστική κάλυψη και η πιθανότητα επικίνδυνης βλάβης. Η λογική της ψηφοφορίας είναι σημαντική για την ικανοποίηση αυτών των προτύπων ελαχιστοποιώντας τον κίνδυνο να μην ανακαλυφθούν επικίνδυνες συνθήκες.

Θεωρήσεις σχεδιασμού:
Θέση του αισθητήρα
Τα θερμοστοιχεία που θα τοποθετηθούν για να είναι αντιπροσωπευτικά των κρίσιμων θερμικών ζωνών. Ακόμη και το πιο ισχυρό σκεπτικό της ψήφου μπορεί να υπονομευθεί από κακή τοποθέτηση.

Channel Independence
Κάθε είσοδος αισθητήρα πρέπει να είναι ηλεκτρικά και εννοιολογικά ξεχωριστή. Ο πλεονασμός μπορεί να μειωθεί με κοινή καλωδίωση ή κοινές πηγές αστοχίας.

Διαγνωστικά και Συντήρηση
Παρακολουθήστε συνεχώς τη διαφωνία, τη μετατόπιση ή την αστοχία του αισθητήρα. Οι διαδικασίες συντήρησης θα πρέπει να περιλαμβάνουν την περιοδική αξιολόγηση και βαθμονόμηση όλων των καναλιών.

Τελικές σκέψεις
Η κατάλληλη λογική ψηφοφορίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετατραπούν οι περιττές μετρήσεις θερμοστοιχείου σε χρήσιμες και αξιόπιστες κρίσεις ασφάλειας. Το επιλεγμένο σχήμα υπαγορεύει πώς το σύστημα αντιδρά στην αβεβαιότητα και την αποτυχία, αρχιτεκτονικές 2oo2 ή 2oo3.

Το στιβαρό σύστημα ελέγχου πλάκας θέρμανσης βασίζεται σε μια ασφαλή λογική βάση αστοχίας. Ο πλεονασμός δεν είναι απλώς περισσότερο υλικό, αλλά μια δομημένη προσέγγιση για ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία.