Как да проектираме логика на гласуване за излишни термодвойки в система за управление на нагревателна плоча?

Няколко термодвойки са само част от решението. Нуждаете се също от рамка за вземане на решения за това как да интерпретирате противоречивите резултати. Логиката на гласуване, нещо като цифров избор между сензорите, определя дали операцията е безопасна или е необходимо изключване.

Предназначение на логиката на гласуване в излишни системи
Архитектурата на нагревателната плоча с излишни термодвойки с логика на гласуване се основава на набор от множество независими температурни показания, а не на индивидуални измервания. Надеждността се увеличава чрез намаляване на ефектите от сензорни дефекти, шум или дрейф.

Разсъждението е основно по принцип, но неговата надеждност се демонстрира чрез обширен анализ на грешките. Схемите за гласуване са основните градивни елементи на дизайна за функционална безопасност и се използват широко в системи, проектирани съгласно стандартите IEC 61508 и IEC 61511.

Алгоритъмът за гласуване обикновено се внедрява в PLC-с оценка за безопасност или отделна релейна система за безопасност и работи независимо от главния PID температурен контролер.

Общи схеми за гласуване
2oo2 (Две от две)
При настройка 2oo2 има две термодвойки и двете трябва да покажат над-температура, за да се инициира-изключване.

По този начин получаваме добра защита срещу досадни пътувания, причинени от единичен лош сензор, показан високо. Но осигурява уязвимост, ако един сензор се повреди при сценарий с ниско отчитане, докато другият погрешно показва нормална температура. Вредно състояние може да остане незабелязано при такова обстоятелство.

2oo3 (Две от три)
2oo3 – Оценка на споразумението за 3 термодвойки. Ако два или повече сензора усетят състояние на над-температура, се извършва изключване. Ако, от друга страна, два или повече сензора показват нормални условия, работата продължава.

Тази архитектура осигурява повреда на единичен сензор (висока или ниска грешка), устойчива на грешки, без да се жертва безопасността или наличността на процеса. Ето защо 2oo3 се счита за най-предпочитаната архитектура за отоплителни системи с висока надеждност и висока безопасност.

Сравнение на архитектурите на логика за гласуване
Схема за гласуване Брой сензори Състояние на изключване Устойчивост на грешки Често използван случай
2oo2 2 И двата сензора са над температурата Висока устойчивост на неприятни пътувания Умерена безопасност, слаба толерантност към неудобства
2oo3 3 Всеки два сензора откриват над-температура Един сензор устойчив на грешки Системи с висока безопасност и висока наличност
Приложение към системи с нагревателни плочи.
В дизайна на нагревателна плоча с резервирани термодвойки с практическа логика на гласуване, всяка термодвойка е свързана към специален входен канал с номинална безопасност. Безопасният PLC непрекъснато чете всички входове и изпълнява алгоритъма за гласуване в реално време.

PLC предоставя заповед за изключване на изходи с номинална безопасност, когато възникне определеното условие за гласуване за прегряване, което обикновено изключва контакторите на нагревателя или полупроводниковите релета.

Важно е да изключите веригата за управление на PID. Температурата на процеса обикновено се контролира от PID контролер. Системата за безопасност работи независимо, за да открие опасни отклонения и да предприеме предпазни действия.

Избор според нивото на безопасност (SIL)
Необходимото ниво на безопасност (SIL) на системата пряко влияе върху опцията за логика на гласуване.

По-ниските изисквания за SIL могат да отворят пътя за по-прости архитектури, напр. . 2oo2

По-високите SIL стандарти често изискват устойчиви на грешки дизайни като 2oo3

За да се постигне цел SIL, трябва да се оценят видовете повреди, диагностичното покритие и вероятността от опасна повреда. Логиката на гласуване е важна за удовлетворяването на тези стандарти чрез минимизиране на риска опасните условия да останат неоткрити.

Съображения за дизайн:
Местоположение на сензора
Термодвойките, които трябва да бъдат поставени, за да бъдат представителни за ключови термични зони. Дори най-мощната обосновка за гласуване може да бъде подкопана от лошо позициониране.

Независимост на канала
Всеки сензорен вход трябва да бъде електрически и концептуално отделен. Резервирането може да бъде намалено чрез споделено окабеляване или общи източници на повреда.

Диагностика и поддръжка
Непрекъснато наблюдавайте несъответствието, отклонението или повредата на сензора. Процедурите по поддръжка трябва да включват периодична оценка и калибриране на всички канали.

Последни мисли
Подходящата логика на гласуване може да се използва за превръщане на излишните измервания на термодвойки в полезни и надеждни преценки за безопасност. Избраната схема диктува как системата реагира на несигурността и повредата, 2oo2 или 2oo3 архитектури.

Здравата система за контрол на нагревателната плоча се основава на-безопасна логическа основа. Резервирането не е просто повече хардуер, а структуриран подход за безопасна и надеждна работа.