Inakubaliwa kwa ujumla kuwa mifumo ya udhibiti lazima iwe salama wakati wa matumizi. Kwa kuzingatia hili, mifumo mingi ya kisasa ya udhibiti imeundwa kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1.

Kielelezo 1. Muundo wa jumla wa mifumo ya udhibiti

Njia rahisi zaidi ya kufanya mfumo wa udhibiti kuwa salama ni kujenga ukuta usioweza kupenyeka kuuzunguka ili kuzuia ufikiaji wa binadamu au kuingiliwa katika eneo la hatari. Mfumo kama huo ungekuwa salama sana, ingawa hauwezekani, kwani haitawezekana kupata ufikiaji ili kufanya kazi nyingi za upimaji, ukarabati na urekebishaji. Kwa sababu ufikiaji wa maeneo ya hatari lazima uruhusiwe chini ya hali fulani, hatua za ulinzi isipokuwa kuta tu, ua na kadhalika zinahitajika ili kuwezesha uzalishaji, usakinishaji, huduma na matengenezo.

Baadhi ya hatua hizi za kinga zinaweza kuunganishwa kwa sehemu au kikamilifu katika mifumo ya udhibiti, kama ifuatavyo:

• Mwendo unaweza kusimamishwa mara moja iwapo mtu yeyote ataingia eneo la hatari, kwa kutumia vitufe vya kusimamisha dharura (ES).
• Vidhibiti vya kitufe cha kushinikiza huruhusu harakati tu wakati kitufe cha kubofya kimewashwa.
• Vidhibiti vya mikono miwili (DHC) huruhusu kusogea tu wakati mikono yote miwili inashughulika katika kukandamiza vipengele viwili vya udhibiti (hivyo kuhakikisha kwamba mikono inawekwa mbali na maeneo ya hatari).

Aina hizi za hatua za kinga zinaamilishwa na waendeshaji. Walakini, kwa sababu wanadamu mara nyingi huwakilisha sehemu dhaifu katika matumizi, kazi nyingi, kama zifuatazo, hufanywa kiotomatiki:

• Mwendo wa silaha za roboti wakati wa kuhudumia au "kufundisha" ni polepole sana. Walakini, kasi inafuatiliwa kila wakati. Iwapo, kwa sababu ya kushindwa kwa mfumo wa udhibiti, kasi ya silaha za roboti kiotomatiki ingeongezeka bila kutarajiwa wakati wa kuhudumia au kufundisha, mfumo wa ufuatiliaji ungewasha na kusitisha harakati mara moja.
• Kizuizi cha mwanga kinatolewa ili kuzuia ufikiaji katika eneo la hatari. Ikiwa boriti ya mwanga imeingiliwa, mashine itaacha moja kwa moja.

Kazi ya kawaida ya mifumo ya udhibiti ni sharti muhimu zaidi la uzalishaji. Iwapo kipengele cha utendakazi cha uzalishaji kitakatizwa kwa sababu ya hitilafu ya udhibiti, si rahisi lakini si hatari. Ikiwa kazi inayohusiana na usalama haitatekelezwa, inaweza kusababisha upotezaji wa uzalishaji, uharibifu wa vifaa, majeraha au hata kifo. Kwa hivyo, kazi za mfumo wa udhibiti zinazohusika na usalama lazima ziwe za kuaminika na salama zaidi kuliko kazi za mfumo wa udhibiti wa kawaida. Kulingana na Maelekezo ya Baraza la Ulaya 89/392/EEC (Miongozo ya Mashine), ni lazima mifumo ya udhibiti iundwe na kujengwa ili iwe salama na yenye kutegemeka.

Vidhibiti vinajumuisha idadi ya vipengele vilivyounganishwa pamoja ili kutekeleza kitendakazi kimoja au zaidi. Vidhibiti vimegawanywa katika vituo. Chaneli ni sehemu ya kidhibiti kinachofanya kazi maalum (kwa mfano, kuanza, kuacha, kuacha dharura). Kimwili, chaneli huundwa na safu ya vifaa (transistors, diode, relays, milango, nk) ambayo, kutoka kwa sehemu moja hadi nyingine, (zaidi ya umeme) habari inayowakilisha kazi hiyo huhamishwa kutoka kwa pembejeo hadi pato.

Katika kubuni njia za udhibiti kwa kazi zinazohusiana na usalama (kazi hizo zinazohusisha wanadamu), mahitaji yafuatayo lazima yatimizwe:

• Vipengele vinavyotumiwa katika njia za udhibiti na vitendaji vinavyohusiana na usalama lazima viweze kuhimili ukali wa matumizi ya kawaida. Kwa ujumla, lazima ziwe za kuaminika vya kutosha.
• Makosa katika mantiki haipaswi kusababisha hali hatari. Kwa ujumla, chaneli inayohusika na usalama inapaswa kuwa dhibitisho la kutosha la kutofaulu.
• Athari za nje (sababu) hazipaswi kusababisha kushindwa kwa muda au kudumu katika njia zinazohusiana na usalama.

Kuegemea

Kuegemea ni uwezo wa kituo cha udhibiti au sehemu ya kufanya kazi inayohitajika chini ya hali maalum kwa muda fulani bila kushindwa. (Uwezekano wa vipengee mahususi au chaneli za udhibiti zinaweza kuhesabiwa kwa kutumia mbinu zinazofaa.) Kuegemea lazima kubainishwe kila wakati kwa thamani maalum ya wakati. Kwa ujumla, kuegemea kunaweza kuonyeshwa na fomula katika Mchoro 2.

Kielelezo 2. Fomula ya kuaminika

Kuegemea kwa mifumo ngumu

Mifumo imeundwa kutoka kwa vipengele. Ikiwa uaminifu wa vipengele hujulikana, uaminifu wa mfumo kwa ujumla unaweza kuhesabiwa. Katika hali kama hizi, zifuatazo zinatumika:

Mifumo ya serial

Jumla ya kuegemea R_kwa ya mfumo wa serial unaojumuisha vipengele vya N vya kuegemea sawa R_C imehesabiwa kama kwenye Mchoro 3.

Kielelezo 3. Grafu ya kuaminika ya vipengele vilivyounganishwa kwa serial

Kuegemea kwa jumla ni chini kuliko kuegemea kwa sehemu ndogo ya kuaminika. Kadiri idadi ya vipengele vilivyounganishwa kwa serial inavyoongezeka, uaminifu wa jumla wa mnyororo huanguka kwa kiasi kikubwa.

Mifumo sambamba

Jumla ya kuegemea R_kwa ya mfumo sambamba unaojumuisha vipengele vya N vya kuegemea sawa R_C imehesabiwa kama kwenye Mchoro 4.

Kielelezo 4. Grafu ya kuaminika ya vipengele vilivyounganishwa vilivyounganishwa

Kuegemea kwa jumla kunaweza kuboreshwa kwa kiasi kikubwa kupitia uunganisho wa sambamba wa vipengele viwili au zaidi.

Kielelezo cha 5 kinaonyesha mfano wa vitendo. Kumbuka kuwa mzunguko utazima motor kwa uhakika zaidi. Hata kama relay A au B itashindwa kufungua mwasiliani wake, injini bado itazimwa.

Mchoro 5. Mfano wa vitendo wa takwimu 4

Kuhesabu uaminifu wa jumla wa chaneli ni rahisi ikiwa utegemezi wote wa sehemu muhimu unajulikana na unapatikana. Katika kesi ya vipengele ngumu (mizunguko iliyounganishwa, microprocessors, nk) hesabu ya kuegemea jumla ni ngumu au haiwezekani ikiwa taarifa muhimu haijachapishwa na mtengenezaji.

usalama

Wataalamu wanapozungumza kuhusu usalama na kuita mashine salama, wanamaanisha usalama wa mashine au mfumo mzima. Usalama huu, hata hivyo, ni wa jumla sana, na haujafafanuliwa vya kutosha kwa mbuni wa vidhibiti. Ufafanuzi ufuatao wa usalama inaweza kuwa ya vitendo na kutumika kwa wabunifu wa saketi za udhibiti: Usalama ni uwezo wa mfumo wa udhibiti kufanya kazi inayohitajika ndani ya mipaka iliyowekwa, kwa muda fulani, hata wakati makosa yanayotarajiwa yanapotokea. Kwa hivyo, ni lazima ifafanuliwe wakati wa kubuni jinsi njia inayohusiana na usalama lazima iwe "salama". (Mbunifu anaweza kutengeneza chaneli ambayo ni salama dhidi ya kutofaulu kwa mara ya kwanza, dhidi ya kutofaulu kwa moja, dhidi ya kutofaulu mara mbili, n.k.) Zaidi ya hayo, chaneli inayofanya kazi ambayo inatumika kuzuia ajali inaweza kutegemewa kimsingi, lakini haina kuwa salama dhidi ya kushindwa. Hii inaweza kufafanuliwa vyema na mifano ifuatayo:

Mfano 1

Mfano unaoonyeshwa katika mchoro wa 6 ni chaneli ya udhibiti inayohusiana na usalama inayofanya kazi ya usalama inayohitajika. Sehemu ya kwanza inaweza kuwa kubadili ambayo inafuatilia, kwa mfano, nafasi ya mlango wa kufikia eneo la hatari. Sehemu ya mwisho ni motor ambayo huendesha sehemu za mitambo zinazosonga ndani ya eneo la hatari.

Mchoro 6. Njia ya udhibiti inayohusika na usalama inayofanya kazi ya usalama inayohitajika

Kazi ya usalama inayohitajika katika kesi hii ni mbili: Ikiwa mlango umefungwa, motor inaweza kukimbia. Ikiwa mlango umefunguliwa, motor lazima izimwe. Kujua uaminifu R₁ kwa R₆, inawezekana kuhesabu kuegemea R_mapema. Waumbaji wanapaswa kutumia vipengele vya kuaminika ili kudumisha kuegemea juu ya kutosha ya mfumo mzima wa udhibiti (yaani, uwezekano kwamba kazi hii bado inaweza kufanywa, sema, hata miaka 20 inapaswa kuhesabiwa katika kubuni). Matokeo yake, wabunifu lazima watimize kazi mbili: (1) mzunguko lazima ufanye kazi inayohitajika, na (2) uaminifu wa vipengele na njia nzima ya udhibiti lazima iwe ya kutosha.

Swali lifuatalo sasa linapaswa kuulizwa: Je, chaneli iliyotajwa hapo juu itafanya kazi zinazohitajika za usalama hata kama hitilafu itatokea kwenye mfumo (kwa mfano, ikiwa kiwasilishi cha relay kitashikamana au hitilafu ya sehemu)? Jibu ni "Hapana". Sababu ni kwamba kituo kimoja cha udhibiti kinachojumuisha vipengele vilivyounganishwa tu na kufanya kazi na ishara za tuli si salama dhidi ya kushindwa moja. Kituo kinaweza kuwa na kuegemea fulani tu, ambayo inahakikisha uwezekano kwamba kazi itatekelezwa. Katika hali kama hizi, usalama daima humaanisha kama kushindwa kuhusiana.

Mfano 2

Iwapo chaneli ya udhibiti itaaminika na kuwa salama, muundo lazima urekebishwe kama ilivyo kwenye kielelezo cha 7. Mfano unaoonyeshwa ni chaneli ya udhibiti inayohusiana na usalama inayojumuisha idhaa ndogo mbili zilizotenganishwa kikamilifu.

Mchoro 7. Njia ya udhibiti inayohusiana na usalama iliyo na njia ndogo mbili tofauti kabisa

Muundo huu ni salama dhidi ya kushindwa kwa mara ya kwanza (na uwezekano wa kushindwa zaidi katika idhaa ndogo sawa), lakini si salama dhidi ya hitilafu mbili ambazo zinaweza kutokea katika njia ndogo mbili tofauti (wakati huo huo au kwa nyakati tofauti) kwa sababu hakuna mzunguko wa kugundua kutofaulu. Kwa hiyo, awali subchannels zote mbili zinafanya kazi kwa kuegemea juu (angalia mfumo sambamba), lakini baada ya kushindwa kwa kwanza ni chaneli moja tu itafanya kazi, na kuegemea kunapungua. Iwapo hitilafu ya pili itatokea katika kituo kidogo ambacho bado kinafanya kazi, zote mbili zitakuwa zimeshindwa, na kazi ya usalama haitafanywa tena.

Mfano 3

Mfano unaoonyeshwa kwenye kielelezo cha 8 ni chaneli ya udhibiti inayohusiana na usalama inayojumuisha idhaa ndogo mbili tofauti ambazo hufuatiliana.

Mchoro 8. Njia ya udhibiti inayohusiana na usalama iliyo na idhaa ndogo mbili tofauti zinazofuatiliana

Muundo kama huo ni salama kwa sababu baada ya kutofaulu, idhaa ndogo moja tu haitafanya kazi, huku kituo kingine kikiendelea kupatikana na kitafanya kazi ya usalama. Kwa kuongeza, muundo una mzunguko wa kugundua kutofaulu. Ikiwa, kwa sababu ya kutofaulu, vituo vyote viwili vinashindwa kufanya kazi kwa njia ile ile, hali hii itagunduliwa na mzunguko wa "kipekee au", na matokeo yake kwamba mashine itazimwa kiatomati. Hii ni mojawapo ya njia bora zaidi za kubuni vidhibiti vya mashine—kubuni idhaa ndogo zinazohusiana na usalama. Wao ni salama dhidi ya kushindwa moja na wakati huo huo kutoa kuegemea kutosha ili nafasi kwamba kushindwa mbili kutokea wakati huo huo ni minuscule.

Upungufu

Ni dhahiri kwamba kuna mbinu mbalimbali ambazo mbuni anaweza kuboresha kutegemewa na/au usalama (dhidi ya kushindwa). Mifano ya awali inaonyesha jinsi utendaji (yaani, mlango kufungwa, motor inaweza kukimbia; mlango kufunguliwa, motor lazima kusimamishwa) inaweza kupatikana kwa ufumbuzi mbalimbali. Njia zingine ni rahisi sana (kituo kimoja kidogo) na zingine ngumu zaidi (vituo vidogo viwili vilivyo na usimamizi wa pande zote). (Ona sura ya 9.)

Kielelezo 9. Kuegemea kwa mifumo isiyohitajika na au bila kutambua kushindwa

Kuna upungufu fulani katika mzunguko changamano na/au vipengele kwa kulinganisha na rahisi. Upungufu inaweza kufafanuliwa kama ifuatavyo: (1) Upungufu ni uwepo wa njia zaidi (vipengele, njia, vipengele vya juu vya usalama, vipimo vya ziada na kadhalika) kuliko vinavyohitajika kwa utimilifu rahisi wa kazi inayotakiwa; (2) upunguzaji kazi kwa wazi "hakuboresha" kazi, ambayo inafanywa hata hivyo. Upungufu huboresha tu kutegemewa na/au usalama.

Wataalamu wengine wa usalama wanaamini kuwa upungufu ni mara mbili au tatu tu, na kadhalika, ya mfumo. Hii ni tafsiri ndogo sana, kwani upunguzaji kazi unaweza kufasiriwa kwa upana zaidi na kwa urahisi. Upungufu unaweza kujumuishwa tu kwenye vifaa; inaweza kujumuishwa kwenye programu pia. Kuboresha kipengele cha usalama (kwa mfano, kamba yenye nguvu zaidi badala ya kamba dhaifu) kunaweza pia kuzingatiwa kama njia ya upunguzaji kazi.

Entropy

Entropy, neno linalopatikana zaidi katika thermodynamics na astronomia, linaweza kufafanuliwa kama ifuatavyo: Kila kitu kinaelekea kuoza. Kwa hiyo, ni hakika kabisa kwamba vipengele vyote, mifumo ndogo au mifumo, bila kujitegemea teknolojia inayotumiwa, itashindwa wakati fulani. Hii ina maana kwamba hakuna 100% ya kuaminika na/au mifumo salama, mifumo midogo au vijenzi. Zote ni za kuaminika zaidi au chini na salama, kulingana na ugumu wa muundo. Makosa ambayo yanatokea mapema au baadaye yanaonyesha hatua ya entropy.

Njia pekee inayopatikana kwa wabunifu ili kukabiliana na entropy ni upunguzaji wa kazi, ambao hupatikana kwa (a) kuanzisha uaminifu zaidi katika vipengele na (b) kutoa usalama zaidi katika usanifu wa saketi. Ni kwa kuongeza tu uwezekano wa kutosha kwamba kazi inayohitajika itafanywa kwa muda unaohitajika, wabunifu kwa kiwango fulani wanaweza kutetea dhidi ya entropy.

Tathmini ya hatari

Kadiri uwezekano wa hatari unavyoongezeka, ndivyo kutegemewa na/au usalama unavyoongezeka (dhidi ya kushindwa) unaohitajika (na kinyume chake). Hii inaonyeshwa na kesi mbili zifuatazo:

Uchunguzi 1

Upatikanaji wa chombo cha mold kilichowekwa kwenye mashine ya ukingo wa sindano hulindwa na mlango. Ikiwa mlango umefungwa, mashine inaweza kufanya kazi, na ikiwa mlango unafunguliwa, harakati zote za hatari zinapaswa kusimamishwa. Kwa hali yoyote (hata ikiwa itashindwa katika kituo kinachohusiana na usalama) harakati zozote, haswa zile zinazoendesha chombo, zinaweza kutokea.

Uchunguzi 2

Upatikanaji wa mstari wa mkutano unaodhibitiwa kiotomatiki unaokusanya vipengele vidogo vya plastiki chini ya shinikizo la nyumatiki unalindwa na mlango. Ikiwa mlango huu unafunguliwa, mstari utalazimika kusimamishwa.

Katika Kesi ya 1, ikiwa mfumo wa udhibiti wa mlango unapaswa kushindwa, jeraha kubwa linaweza kutokea ikiwa chombo kimefungwa bila kutarajia. Katika Hali ya 2, ni majeraha kidogo tu au madhara madogo yanaweza kutokea ikiwa mfumo wa udhibiti wa mlango utashindwa.

Ni dhahiri kwamba katika kesi ya kwanza upunguzaji kazi zaidi lazima uanzishwe ili kufikia kutegemewa na/au usalama (dhidi ya kushindwa) unaohitajika ili kulinda dhidi ya hatari kubwa sana. Kwa kweli, kulingana na Kiwango cha EN 201 cha Ulaya, mfumo wa udhibiti wa mlango wa mashine ya ukingo wa sindano unapaswa kuwa na njia tatu; mbili kati ya hizo ni za umeme na zinazosimamiwa na pande zote mbili na moja ikiwa na vifaa vya hydraulic na saketi za kupima. Kazi hizi zote tatu za usimamizi zinahusiana na mlango mmoja.

Kinyume chake, katika programu kama zilizofafanuliwa katika Uchunguzi wa 2, chaneli moja iliyowashwa na swichi yenye hatua chanya inafaa kwa hatari.

Vitengo vya Kudhibiti

Kwa sababu mazingatio yote hapo juu kwa ujumla yanategemea nadharia ya habari na kwa hivyo ni halali kwa teknolojia zote, haijalishi ikiwa mfumo wa udhibiti unategemea vifaa vya elektroniki, kielektroniki, mitambo, majimaji au nyumatiki (au mchanganyiko wao) , au kwenye teknolojia nyingine. Uvumbuzi wa mbunifu kwa upande mmoja na maswali ya kiuchumi kwa upande mwingine ni mambo ya msingi yanayoathiri takriban idadi isiyo na kikomo ya masuluhisho ya jinsi ya kutambua njia zinazofaa kwa usalama.

Ili kuzuia kuchanganyikiwa, ni vitendo kuweka vigezo fulani vya kupanga. Miundo ya kawaida ya chaneli inayotumiwa katika vidhibiti vya mashine kwa kufanya kazi zinazohusiana na usalama imeainishwa kulingana na:

• kuegemea
• tabia katika kesi ya kushindwa
• kushindwa-kufichua wakati.

Mchanganyiko wao (sio michanganyiko yote inayowezekana imeonyeshwa) imeonyeshwa kwenye jedwali 1.

Jedwali 1. Baadhi ya michanganyiko inayowezekana ya miundo ya saketi katika vidhibiti vya mashine kwa kazi zinazohusiana na usalama

Kitengo kinachotumika kwa mashine mahususi na mfumo wake wa udhibiti unaohusiana na usalama umebainishwa zaidi katika viwango vipya vya Ulaya (EN), isipokuwa mamlaka ya kitaifa, mtumiaji na mtengenezaji wakubaliane kwamba aina nyingine inapaswa kutumika. Kisha mbuni hutengeneza mfumo wa udhibiti ambao unakidhi mahitaji. Kwa mfano, mazingatio yanayosimamia muundo wa kituo cha udhibiti yanaweza kujumuisha yafuatayo:

• Vipengele vinapaswa kuhimili athari zinazotarajiwa. (NDIO LA)
• Ujenzi wao unapaswa kuwa kulingana na viwango vya hali ya juu. (NDIO LA)
• Vipengele na mbinu zilizojaribiwa vizuri hutumiwa. (NDIO LA)
• Kushindwa lazima igunduliwe. (NDIO LA)
• Je, kazi ya usalama itafanywa hata ikiwa itashindwa? (NDIO LA)
• Je, kushindwa kutagunduliwa lini? (Kamwe, MAPEMA, MARA MOJA)

Mchakato huu unaweza kutenduliwa. Kwa kutumia maswali yale yale, mtu anaweza kuamua ni aina gani ya kituo kilichopo, kilichoundwa hapo awali cha kudhibiti ni cha.

Mifano ya kategoria

Jamii B

Vipengee vya kituo cha udhibiti vinavyotumiwa hasa katika bidhaa za walaji vinapaswa kuhimili athari zinazotarajiwa na kuundwa kulingana na hali ya sanaa. Swichi iliyoundwa vizuri inaweza kutumika kama mfano.

Kitengo cha 1

Matumizi ya vipengele na mbinu zilizojaribiwa vizuri ni za kawaida kwa Kitengo cha 1. Mfano wa Kitengo cha 1 ni kubadili na hatua nzuri (yaani, inahitaji ufunguzi wa kulazimishwa wa mawasiliano). Swichi hii imeundwa kwa sehemu zenye nguvu na imewashwa na nguvu za juu, na hivyo kufikia kuegemea juu sana katika ufunguzi wa mawasiliano. Licha ya kushikamana au hata mawasiliano ya svetsade, swichi hizi zitafungua. (Kumbuka: Vipengele kama vile transistors na diodi hazizingatiwi kuwa vipengee vilivyojaribiwa vyema.) Mchoro wa 10 utatumika kama kielelezo cha Kidhibiti cha Kitengo cha 1.

Kielelezo 10. Kubadili na hatua nzuri

Kituo hiki kinatumia swichi S yenye hatua chanya. Kiwasilianaji K husimamiwa na taa L. Opereta anashauriwa kuwa viunganishi vya kawaida vilivyofunguliwa (HAPANA) vibandike kwa njia ya kiashirio cha mwanga L. Kiwasilishi K kimelazimisha anwani zinazoongozwa. (Kumbuka: Relay au wawasiliani walio na mwongozo wa kulazimishwa wa waasiliani wana, kwa kulinganisha na relays za kawaida au viunganishi, ngome maalum iliyotengenezwa kwa nyenzo ya kuhami joto ili kama kawaida imefungwa (NC) wawasiliani hufungwa, anwani zote HAKUNA lazima zifunguliwe, na kinyume chake. kinyume chake. Hii ina maana kwamba kwa kutumia anwani za NC, ukaguzi unaweza kufanywa ili kubaini kwamba anwani zinazofanya kazi hazishikani au kuunganishwa pamoja.)

Kitengo cha 2

Kitengo cha 2 kinatoa utambuzi wa moja kwa moja wa kutofaulu. Utambuzi wa kutofaulu kiotomatiki lazima ufanyike kabla ya kila harakati hatari. Tu ikiwa mtihani ni chanya unaweza harakati kufanywa; vinginevyo mashine itasimamishwa. Mifumo ya kutambua kushindwa kiotomatiki hutumiwa kwa vizuizi vya mwanga ili kuthibitisha kuwa bado inafanya kazi. Kanuni imeonyeshwa kwenye Kielelezo 1.

Kielelezo 11. Mzunguko unaojumuisha detector ya kushindwa

Mfumo huu wa udhibiti hujaribiwa mara kwa mara (au mara kwa mara) kwa kuingiza msukumo kwa ingizo. Katika mfumo wa kufanya kazi ipasavyo, msukumo huu utahamishiwa kwenye pato na ikilinganishwa na msukumo kutoka kwa jenereta ya majaribio. Wakati msukumo wote upo, mfumo ni wazi hufanya kazi. Vinginevyo, ikiwa hakuna msukumo wa pato, mfumo umeshindwa.

Kitengo cha 3

Mzunguko umeelezewa hapo awali chini ya Mfano wa 3 katika sehemu ya Usalama ya makala haya, mchoro wa 8.

Sharti—yaani, ugunduzi wa kutofaulu kiotomatiki na uwezo wa kufanya kazi ya usalama hata ikiwa kutofaulu moja kumetokea mahali popote—inaweza kutimizwa kwa miundo ya udhibiti wa njia mbili na kwa usimamizi wa pande zote wa njia hizo mbili.

Kwa vidhibiti vya mashine pekee, hitilafu hatari zinapaswa kuchunguzwa. Ikumbukwe kwamba kuna aina mbili za kushindwa:

• Sio hatari kushindwa ni wale ambao, baada ya kutokea kwao, husababisha "hali salama" ya mashine kwa kutoa kwa kuzima motor.
• Hatari kushindwa ni wale ambao, baada ya kutokea kwao, husababisha "hali isiyo salama" ya mashine, kwani motor haiwezi kuzimwa au motor huanza kuhamia bila kutarajia.

Kitengo cha 4

Kitengo cha 4 kwa kawaida hutoa matumizi ya mawimbi inayobadilika, yanayoendelea kubadilika kwenye ingizo. Uwepo wa ishara ya nguvu kwenye njia ya pato mbio ("1"), na kutokuwepo kwa ishara ya nguvu inamaanisha kuacha ("0").

Kwa mzunguko huo ni kawaida kwamba baada ya kushindwa kwa sehemu yoyote ishara ya nguvu haitapatikana tena kwenye pato. (Kumbuka: Uwezo wa tuli kwenye pato hauhusiani.) Mizunguko kama hiyo inaweza kuitwa "kushindwa-salama". Mapungufu yote yatafichuliwa mara moja, sio baada ya mabadiliko ya kwanza (kama katika mizunguko ya Kitengo cha 3).

Maoni zaidi juu ya kategoria za udhibiti

Jedwali la 1 limetengenezwa kwa udhibiti wa kawaida wa mashine na linaonyesha miundo ya msingi ya mzunguko pekee; kulingana na maagizo ya mashine inapaswa kuhesabiwa kwa kudhani kuwa kushindwa moja tu kutatokea katika mzunguko wa mashine moja. Hii ndiyo sababu kazi ya usalama si lazima ifanyike katika kesi ya kushindwa kwa bahati mbaya mbili. Inachukuliwa kuwa kutofaulu kutagunduliwa ndani ya mzunguko wa mashine moja. Mashine itasimamishwa na kisha kutengenezwa. Mfumo wa udhibiti huanza tena, unaoweza kufanya kazi kikamilifu, bila kushindwa.

Kusudi la kwanza la mbuni linapaswa kuwa kutoruhusu kushindwa kwa "kusimama", ambayo haingetambuliwa wakati wa mzunguko mmoja kwani kunaweza kuunganishwa baadaye na kushindwa (ma)kutokea mapya (mkusanyiko wa kushindwa). Mchanganyiko kama huo (kushindwa kwa kusimama na kutofaulu mpya) kunaweza kusababisha utendakazi wa mzunguko wa Kitengo cha 3.

Licha ya mbinu hizi, inawezekana kwamba kushindwa kwa kujitegemea mbili kutatokea kwa wakati mmoja ndani ya mzunguko wa mashine sawa. Haiwezekani sana, hasa ikiwa vipengele vya kuaminika sana vimetumiwa. Kwa maombi ya hatari sana, njia ndogo tatu au zaidi zinapaswa kutumika. Falsafa hii inategemea ukweli kwamba muda wa wastani kati ya kushindwa ni mrefu zaidi kuliko mzunguko wa mashine.

Hii haimaanishi, hata hivyo, kwamba meza haiwezi kupanuliwa zaidi. Jedwali la 1 kimsingi na kimuundo linafanana sana na Jedwali la 2 linalotumika katika EN 954-1. Hata hivyo, haijaribu kujumuisha vigezo vingi vya kupanga. Mahitaji yanafafanuliwa kulingana na sheria kali za mantiki, ili tu majibu ya wazi (NDIYO au HAPANA) yanaweza kutarajiwa. Hii inaruhusu tathmini halisi zaidi, kupanga na uainishaji wa sakiti zilizowasilishwa (njia zinazohusiana na usalama) na, mwisho lakini sio uchache, uboreshaji mkubwa wa uboreshaji wa tathmini.

Ingekuwa vyema ikiwa hatari zinaweza kuainishwa katika viwango mbalimbali vya hatari na kisha kiungo mahususi kuanzishwa kati ya viwango vya hatari na kategoria, na hii yote bila kuzingatia teknolojia inayotumika. Walakini, hii haiwezekani kabisa. Mapema baada ya kuunda kategoria ilibainika kuwa hata kutokana na teknolojia hiyo hiyo, maswali mbalimbali hayajajibiwa vya kutosha. Ni kipi kilicho bora zaidi: sehemu ya kuaminika na iliyoundwa vizuri ya Kitengo cha 1, au mfumo unaotimiza mahitaji ya Kitengo cha 3 na kutegemewa vibaya?

Ili kuelezea shida hii mtu lazima atofautishe kati ya sifa mbili: kuegemea na usalama (dhidi ya kushindwa). Hazilinganishwi, kwani sifa hizi zote mbili zina sifa tofauti:

• Sehemu yenye kuegemea zaidi ina kipengele kisichopendeza ambacho katika tukio la kushindwa (hata ikiwa haiwezekani sana) kazi itaacha kufanya.
• Mifumo ya kitengo cha 3, ambapo hata katika kesi ya kushindwa moja kazi itafanywa, si salama dhidi ya kushindwa mara mbili kwa wakati mmoja (kinachoweza kuwa muhimu ni ikiwa vipengele vya kutosha vya kuaminika vimetumika).

Kuzingatia hapo juu, inaweza kuwa suluhisho bora (kutoka kwa mtazamo wa hatari kubwa) ni kutumia vipengele vya kuaminika na kusanidi ili mzunguko uwe salama dhidi ya kushindwa angalau moja (ikiwezekana zaidi). Ni wazi kuwa suluhisho kama hilo sio la kiuchumi zaidi. Kwa mazoezi, mchakato wa uboreshaji ni matokeo ya athari hizi zote na mazingatio.

Uzoefu wa matumizi ya vitendo ya kategoria unaonyesha kuwa ni mara chache sana inawezekana kuunda mfumo wa udhibiti ambao unaweza kutumia kitengo kimoja tu kote. Mchanganyiko wa sehemu mbili au hata tatu, kila moja ya kategoria tofauti, ni ya kawaida, kama inavyoonyeshwa katika mfano ufuatao:

Vizuizi vingi vya mwanga vya usalama vimeundwa katika Kitengo cha 4, ambapo chaneli moja hufanya kazi na mawimbi inayobadilika. Mwishoni mwa mfumo huu kwa kawaida kuna njia ndogo mbili zinazosimamiwa na pande zote ambazo hufanya kazi na ishara tuli. (Hii inatimiza mahitaji ya Kitengo cha 3.)

Kwa mujibu wa EN 50100, vikwazo vile vya mwanga vinawekwa kama Aina ya 4 ya vifaa vya kinga vinavyoathiriwa na umeme, ingawa zinaundwa na sehemu mbili. Kwa bahati mbaya, hakuna makubaliano ya jinsi ya kuainisha mifumo ya udhibiti inayojumuisha sehemu mbili au zaidi, kila sehemu ya kategoria nyingine.

Mifumo ya Kielektroniki Inayopangwa (PESs)

Kanuni zinazotumiwa kuunda jedwali 1 zinaweza, pamoja na vizuizi fulani, kwa ujumla kutumwa kwa PESs pia.

Mfumo wa PES pekee

Katika kutumia PES kwa udhibiti, habari huhamishwa kutoka kwa sensor hadi kwa kiamsha kupitia idadi kubwa ya vifaa. Zaidi ya hayo, hata hupita "kupitia" programu. (Ona mchoro 12).

Kielelezo 12. Mzunguko wa mfumo wa PES

Ingawa PES za kisasa ni za kutegemewa sana, kuegemea si juu kama inavyoweza kuhitajika kwa usindikaji kazi za usalama. Zaidi ya hayo, mifumo ya kawaida ya PES si salama ya kutosha, kwani haitafanya kazi inayohusiana na usalama ikiwa itashindwa. Kwa hivyo, kutumia PES kwa usindikaji wa kazi za usalama bila hatua zozote za ziada hairuhusiwi.

Programu zenye hatari ndogo sana: Mifumo yenye PES moja na hatua za ziada

Wakati wa kutumia PES moja kwa udhibiti, mfumo una sehemu zifuatazo za msingi:

Sehemu ya kuingiza

Kuegemea kwa sensor na pembejeo ya PES inaweza kuboreshwa kwa kuziongeza mara mbili. Usanidi kama huu wa ingizo wa mifumo miwili unaweza kusimamiwa zaidi na programu ili kuangalia ikiwa mifumo ndogo yote miwili inatoa taarifa sawa. Kwa hivyo kushindwa katika sehemu ya ingizo kunaweza kugunduliwa. Hii ni takriban falsafa sawa na inayohitajika kwa Kitengo cha 3. Hata hivyo, kwa sababu usimamizi unafanywa na programu na mara moja tu, hii inaweza kubainishwa kama 3- (au si ya kutegemewa kama 3).

Sehemu ya kati

Ingawa sehemu hii haiwezi kuongezeka maradufu, inaweza kujaribiwa. Baada ya kuwasha (au wakati wa operesheni), hundi ya seti nzima ya maagizo inaweza kufanywa. Kwa vipindi sawa, kumbukumbu inaweza pia kuangaliwa na mifumo ya bit inayofaa. Ikiwa ukaguzi kama huo unafanywa bila kushindwa, sehemu zote mbili, CPU na kumbukumbu, ni wazi zinafanya kazi vizuri. Sehemu ya kati ina sifa fulani za kawaida za Kitengo cha 4 (ishara yenye nguvu) na nyinginezo za Kitengo cha 2 (jaribio linalofanywa mara kwa mara katika vipindi vinavyofaa). Shida ni kwamba majaribio haya, licha ya upana wake, hayawezi kuwa kamili, kwani mfumo wa PES moja kwa asili hauwaruhusu.

Sehemu ya pato

Sawa na pembejeo, pato (ikiwa ni pamoja na vianzishaji) pia inaweza kuongezeka mara mbili. Mifumo midogo yote miwili inaweza kusimamiwa kwa heshima na matokeo sawa. Hitilafu zitatambuliwa na kazi ya usalama itafanywa. Hata hivyo, kuna pointi dhaifu sawa na katika sehemu ya pembejeo. Kwa hivyo, Kitengo cha 3 kinachaguliwa katika kesi hii.

Katika takwimu ya 13 kazi sawa inaletwa kwa relays A na B. Mawasiliano ya udhibiti a na b, kisha inaarifu mifumo miwili ya ingizo ikiwa relay zote mbili zinafanya kazi sawa (isipokuwa kutofaulu katika moja ya chaneli kumetokea). Kusimamia hufanywa tena na programu.

Kielelezo 13. Mzunguko wa PES na mfumo wa kugundua kushindwa

Mfumo mzima unaweza kuelezewa kama Kitengo 3-/4/2/3- ikiwa utafanywa vizuri na kwa upana. Hata hivyo, pointi dhaifu za mifumo kama ilivyoelezwa hapo juu haziwezi kuondolewa kikamilifu. Kwa kweli, PES moja iliyoboreshwa hutumika kwa utendaji unaohusiana na usalama tu ambapo hatari ni ndogo (Hölscher na Rader 1984).

Maombi ya hatari ya chini na ya kati na PES moja

Leo karibu kila mashine ina vifaa vya kudhibiti PES. Ili kutatua tatizo la kuegemea kutosha na kwa kawaida usalama wa kutosha dhidi ya kushindwa, mbinu zifuatazo za kubuni hutumiwa kawaida:

• Katika mashine rahisi kama vile lifti, kazi zimegawanywa katika vikundi viwili: (1) kazi ambazo hazihusiani na usalama zinachakatwa na PES; (2) vipengele vinavyohusiana na usalama vinajumuishwa katika mnyororo mmoja (saketi ya usalama) na kuchakatwa nje ya PES (ona mchoro 14).

Kielelezo 14. Hali ya sanaa kwa kategoria ya 0

• Njia iliyotolewa hapo juu haifai kwa mashine ngumu zaidi. Sababu moja ni kwamba suluhisho kama hizo kawaida sio salama vya kutosha. Kwa programu zenye hatari ya wastani, suluhu zinapaswa kutimiza mahitaji ya kitengo cha 3. Mawazo ya jumla ya jinsi miundo kama hii inavyoweza kuonekana yamewasilishwa katika mchoro 15 na mchoro 16.

Kielelezo 15. Hali ya sanaa kwa kategoria ya 1

Kielelezo 16. Hali ya sanaa kwa kategoria ya 2

Programu zenye hatari kubwa: mifumo iliyo na PES mbili (au zaidi).

Kando na uchangamano na gharama, hakuna vipengele vingine vinavyoweza kuzuia wabunifu kutumia mifumo ya PES iliyoongezeka maradufu kama vile Siemens Simatic S5-115F, 3B6 Aina ya CAR-MIL na kadhalika. Hizi kwa kawaida hujumuisha PES mbili zinazofanana na programu zinazofanana, na kuchukulia matumizi ya PES "zilizojaribiwa vizuri" na vikusanyaji "vilivyojaribiwa vyema" (PES au kikusanyaji kilichojaribiwa vizuri kinaweza kuchukuliwa kuwa ambacho katika matumizi mengi ya vitendo kwa zaidi ya miaka 3 au zaidi. imeonyesha kuwa kushindwa kwa utaratibu kumeondolewa). Ingawa mifumo hii ya PES iliyoongezeka maradufu haina pointi dhaifu za mifumo ya PES moja, haimaanishi kuwa mifumo ya PES iliyoongezeka maradufu inasuluhisha matatizo yote. (Ona mchoro 17).

Kielelezo 17. Mfumo wa kisasa na PES mbili

Kushindwa kwa Utaratibu

Kushindwa kwa utaratibu kunaweza kutokana na hitilafu katika vipimo, muundo na sababu nyinginezo, na kunaweza kuwepo katika maunzi na pia katika programu. Mifumo ya PES mbili inafaa kwa matumizi katika programu zinazohusiana na usalama. Mipangilio kama hiyo inaruhusu kugundua hitilafu za maunzi bila mpangilio. Kupitia utofauti wa maunzi kama vile matumizi ya aina mbili tofauti, au bidhaa za watengenezaji wawili tofauti, hitilafu za utaratibu za maunzi zinaweza kufichuliwa (hakuna uwezekano mkubwa kwamba hitilafu ya kimfumo ya maunzi sawa kutokea katika PES zote mbili).

programu

Programu ni kipengele kipya katika masuala ya usalama. Programu ni sahihi au si sahihi (kuhusiana na kushindwa). Mara tu ikiwa sahihi, programu haiwezi kuwa sio sahihi papo hapo (ikilinganishwa na maunzi). Malengo ni kutokomeza makosa yote kwenye programu au angalau kuyatambua.

Kuna njia mbalimbali za kufikia lengo hili. Moja ni ukaguzi ya mpango (mtu wa pili anajaribu kugundua makosa katika mtihani unaofuata). Uwezekano mwingine ni utofauti ya programu, ambapo programu mbili tofauti, zilizoandikwa na watengeneza programu wawili, hushughulikia shida sawa. Ikiwa matokeo yanafanana (ndani ya mipaka fulani), inaweza kuzingatiwa kuwa sehemu zote za programu ni sahihi. Ikiwa matokeo ni tofauti, inadhaniwa kuwa kuna makosa. (NB, The usanifu ya vifaa vya asili lazima pia izingatiwe.)

Muhtasari

Unapotumia PES, kwa ujumla mambo sawa ya msingi yafuatayo yanapaswa kuzingatiwa (kama ilivyoelezwa katika sehemu zilizopita).

• Mfumo mmoja wa udhibiti usio na upungufu wowote unaweza kugawiwa kwa Kitengo B. Mfumo mmoja wa udhibiti wenye hatua za ziada unaweza kuwa Kitengo cha 1 au hata cha juu zaidi, lakini kisichozidi 2.
• Mfumo wa udhibiti wa sehemu mbili na ulinganifu wa matokeo unaweza kugawiwa kwa Kitengo cha 3. Mfumo wa udhibiti wa sehemu mbili na ulinganifu wa matokeo na tofauti zaidi au chini unaweza kugawiwa kwa Kitengo cha 3 na unafaa kwa matumizi ya hatari zaidi.

Jambo jipya ni kwamba kwa mfumo ulio na PES, hata programu inapaswa kutathminiwa kutoka kwa mtazamo wa usahihi. Programu, ikiwa ni sahihi, inategemewa 100%. Katika hatua hii ya maendeleo ya teknolojia, ufumbuzi bora zaidi na unaojulikana wa kiufundi labda hautatumika, kwa kuwa sababu za kuzuia bado ni za kiuchumi. Zaidi ya hayo, makundi mbalimbali ya wataalamu yanaendelea kutengeneza viwango vya matumizi ya usalama ya PESs (km, EC, EWICS). Ingawa kuna viwango mbalimbali ambavyo tayari vinapatikana (VDE0801, IEC65A na kadhalika), suala hili ni pana na changamano hivi kwamba hakuna hata kimoja kati yao kinaweza kuchukuliwa kuwa cha mwisho.

Back