نقش حیاتی کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی در حفاظت از آتش مدرن و گاز

در هر محیط صنعتی یا تجاری، یک سیستم تشخیص خودکار آتش و گاز نه تنها یک الزام نظارتی است – این یک دفاع خط مقدم در برابر از دست دادن فاجعه بار زندگی، مالکیت و ظرفیت تولید است.در قلب این سیستم ها، منطق قابل برنامه ریزی گاز (PLC)، یک کامپیوتر صنعتی ناهموار است که به طور مداوم نظارت بر ورودی سنسور و اجرای اقدامات کنترل زبان است که اغلب برای تعریف این اقدامات منطقی است که به تجزیه و تحلیل سیستم های اساسی آن دسترسی دارد، به طوری که چگونه می تواند به بررسی و تحلیل های استاندارد های کاربردی را انجام دهد.

پله منطق چیست؟

منطق نردبان یک زبان برنامه نویسی است که نشان دهنده مدارهای کنترل با استفاده از نمادها حاصل از نمودارهای سیم کشی الکترومکانیکی است.این نام خود را از دو ریل قدرت عمودی (مانند طرف نردبان) و میله های افقی که آنها را متصل می کند، هر اجرا شامل مجموعه ای از شرایط ورودی (تماس) و دستورالعمل های خروجی (coils، زمان، شمارنده ها، هنگامی که شرایط ورودی رضایت بخش از طریق جریان های برق حرکت می کنند.

این زبان در دهه 1970 به عنوان راهی برای کاهش انتقال از پانل های رله سخت به PLC های دیجیتال توسعه یافته است، طبیعت بصری آن، بصری آن اجازه می دهد تا برق و تکنسین ها بدون تخصص برنامه نویسی عمیق، منطق را بخوانند و عیب یابی کنند. مدرن PLC ها اغلب از زبان های اضافی (متن ساختاری، نمودار تابع)، اما منطق نردبان به طور گسترده ای برای کنترل و برنامه های ایمنی گسسته استفاده می شود.

  • تماس - به طور معمول باز (NO) یا به طور معمول بسته (NC) نماد که نشان دهنده دستگاه های ورودی (حساس، دکمه فشار) و یا بیت های داخلی است.
  • روغن - خروجی هایی که محرک ها (شاخه ها، دریچه ها، موتور) یا بیت های حافظه داخلی را کنترل می کنند.
  • (فَلَّهُمْهُمْهُمْهُمْهُمِنْهُمِهُمِهُمِهُوا مِنِنِ الْمِنِهُمِهُوا مِنْمِنِهُمِهُمِهُوا مِهُمِهُوا مِهُوا مِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنْهُوا مِنِنِنِنِنِنِنِنِنْنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِنِن
  • کشورهای عضو - رویدادهای شمارش، مفید برای منطق رای گیری.

سادگی منطق نردبان آن را به ویژه در تشخیص آتش و گاز ارزشمند می کند، جایی که قابلیت اطمینان و وضوح مهم است.برنامه نردبان به خوبی نوشته شده خود-انجامcumenting است؛ یک تکنسین تعمیر و نگهداری می تواند از پله ها پیروی کند تا بفهمد چه شرایطی باعث ایجاد یک عمل ایمنی می شود.

اجزای اصلی سیستم آتش سوزی و گاز

قبل از غواصی در طراحی منطق نردبان، ضروری است که اجزای فیزیکی را که PLC با آن رابط می کند، درک کنیم.یک سیستم خودکار معمولی شامل:

  • - آشکارسازهای دود، آشکارسازهای حرارتی، آشکارسازهای شعله و سنسور گاز (toxic, احتراق, یا کاهش اکسیژن) ممکن است جدا (on/off) یا آنالوگ (4-20 mA سیگنال متناسب با غلظت).
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱]] - آئودیble Sirens، چراغ های پیچ و خم، پانل های تخلیه صدا.
  • ] پنل کنترل - PLC یا کنترل کننده ایمنی اختصاصی که منطق نردبان را اجرا می کند و با رابط های انسانی- ماشین (HMIs) ارتباط برقرار می کند.
  • اککارگران - دریچه های سرکوب آتش، دریچه های فالوور، تهویه مرطوب کننده، خاموش شدن اضطراری (ESD) رله، و شروع کنندگان موتور برای طرفداران اگزوز.
  • رله های ایمنی و رابط [FLT 1] - قفل های سخت و مدارهای خاموش که به طور موازی با PLC برای عملیات ضعیف کار می کنند.

در گیاهان بزرگ، این اجزا به مناطق تشخیص آتش و گاز، هر کدام با منطق اختصاصی سازمان یافته اند. PLC ورودی ها را بارها (چرخه های اسکان) اسکن می کند و خروجی های به روز شده را در نتیجه تضمین پاسخ زمان واقعی.

طراحی سیستم با نردبان منطق

رویکرد کلی طراحی برای سیستم تشخیص آتش و گاز با استفاده از منطق نردبان یک توالی سیستماتیک را دنبال می کند: نقشه برداری ورودی سنسور، ارزیابی وضعیت منطقی و فعال سازی خروجی. زیرا سیستم های ایمنی باید قابل اعتماد باشند، منطق باید با اصول ایمنی شکست خورده نوشته شود - به طور معمول بسته (NC) تماس ها یا کاهش انرژی به سفر که در آن ممکن است.

ورودی: از سنسورها تا PLC

هر سنسور باید آدرس ورودی در PLC را برای سنسورهای گسسته اختصاص دهد، نماد تماس نشان دهنده وضعیت سنسور است.به عنوان مثال، یک تماس آشکارساز دود به طور معمول باز هنگامی که دود تشخیص داده می شود، بسته می شود. نردبان استفاده از تماس برای ایجاد یک سیم زنگ هشدار (20 یا 0-10 V) به ماژول های ورودی آنالوگ نزدیک می شود و در مقایسه با دستورالعمل های استفاده از (از جمله زمانی که یک منطق تماس داخلی یا برابر تنظیم شده است).

 I:1/0 (Smoke Detector – NO)
 | | (---[Alarm_Coil]---)
 II:1/1 (Heat Detector – NC – fail-safe)
 |/| (---[Shutdown_Coil]---)

(به جز این که در آن زمان دودی (I:1/0) تشخیص داده می شود، یا آشکارساز حرارتی طبیعی است (I:1/1 بسته)، سیم پیچ هشدار انرژی می گیرد، اما اگر آشکارساز گرما قدرت را از دست بدهد (بازها)، خاموش شدن اتفاق می افتد.[۱۰]

طراحی منطق برای تشخیص آتش

یک منطقه تشخیص آتش سوزی پایه را با یک سنسور دود و یک سنسور حرارتی در نظر بگیرید.پاسخ مورد نظر این است که زنگ هشدارها را فعال کرده و عامل پاک را تنها زمانی که هر دو سنسور موافقت می کنند آزاد کنید (منطقی برای به حداقل رساندن سفرهای دروغین).

۱- شروع هشدار
من و من: Heat @ O:Alarm Relay
برای پیاده سازی و در نردبان، دو تماس به طور معمول باز در سری قرار دهید.

Rung 2: Suppression release
O:Alarm Relay و (TMR Delay TON انجام شده) - O:Suppression Solenoid
A تایمر (به عنوان مثال 10 ثانیه) یک نگهدارنده قبل از زایمان برای اجازه تخلیه پرسنل فراهم می کند.

طراحی منطق برای تشخیص نشت گاز

برای یک سنسور گاز قابل احتراق، ارزش آنالوگ با آستانه (به عنوان مثال، 20٪ LEL) مقایسه می شود، اگر فراتر رفته باشد، منطق نردبان یک بیت داخلی را تنظیم می کند. سطح دوم (40٪ LEL) ممکن است باعث خاموش شدن تجهیزات و تهویه شود.

Rung 1: زنگ هشدار پایین
گاز Level >؛ 20٪ - O:Alarm light
: Rung 2: زنگ هشدار بالا با خاموش شدن
Gas Level >؛ 40٪ O:Shutdown Valve، O:Vent FanStart FtStart

از آنجا که سنسورهای گاز می توانند حرکت کنند، عاقلانه است که یک قفل دستی را در هم قرار دهید تا سیستم پس از خاموش شدن باقی بماند تا زمانی که یک اپراتور شرایط امن را تایید کند.

بررسی های پیشرفته: Redundancy، Voting و Safety Integrity Levels

در برنامه های بحرانی، سیستم های آتش و گاز باید سطح ایمنی خاصی (SIL) را که با استانداردهایی مانند IEC 61508 یا IEC 61511 تعریف شده است، برآورده کنند. دستیابی به SIL 2 یا SIL 3 اغلب به سنسورهای اضافی (2oo3 رای گیری) و معماری های اضافی نیاز دارد.

مثال دوم رای گیری:

 CTU: Count_Alarms
 When Sensor1=alarm, Sensor2=alarm, Sensor3=alarm
 Compare Count_Alarms ≥ 2 → O:Output

علاوه بر این، آزمایش دوره ای (آنلاین یا آفلاین) باید در منطق قرار گیرد – اغلب از طریق یک حالت آزمایشی دستی که زنگ هشدار را بدون منطق پله واقعی شبیه سازی می کند، می تواند یک ذره تست را شامل شود که خروجی ها را دور بزند یا آنها را با یک نیاز تنظیم مجدد فعال کند.

ادغام با سایر سیستم ها

سیستم های مدرن تشخیص آتش و گاز در انزوا عمل نمی کنند، آنها با سیستم های مدیریت ساختمان (BMS)، SCADA (کنترل نظارتی و خرید داده)، سیستم های خاموش فرایند و سیستم عامل های پاسخ اضطراری ارتباط برقرار می کنند. منطق نردبان می تواند شامل بلوک های ارتباطی برای ارسال داده ها بر روی Modbus، Profibus، یا Ethernet / IP باشد، به عنوان مثال، یک اجرا ممکن است یک برچسب SCADA را تنظیم کند، زمانی که یک ماژول خروجی DCS را تایید کرده یا یک دستور یک نقشه برداری دیجیتال را ارسال کند.

نقاط ادغام معمولی:

  • پانل های هشدار دهنده که وضعیت منطقه و log های رویداد را نشان می دهند.
  • سیستم های خاموش اضطراری (ESD) که تجهیزات فرآیند سفر را انجام می دهند.
  • آتش سوزی خودکار آزاد شد
  • کنترل HVAC برای جلوگیری از گسترش دود با بستن مرطوب کننده های آتش نشانی

تست، کمیسیون و تعمیر و نگهداری

یک برنامه منطق نردبان تنها به اندازه تستی که تحت نظر دارد قابل اعتماد است. [۵] در طول کمیسیون، هر سنسور باید شبیه سازی شود (شوک، گرما، گاز) و خروجی های مربوطه تأیید شده است.استفاده از ویژگی های نیروی در نرم افزار PLC برای جلوگیری از ورودی به طور موقت برای تست.

تعمیر و نگهداری روتین باید شامل کالیبراسیون دوره ای از سنسورهای آنالوگ، تست زنگ هشدار (sirens، استوا) و بررسی منطق PLC برای هر گونه تغییرات در طرح کارخانه باشد. منطق نردبان می تواند با ساعت مچی [FLT 1] تایمر [FLT1] گسترش یابد تا تشخیص شکست و یک [F:2heart] شکست.

نتیجه گیری

منطق نردبان همچنان زبان انتخاب PLC های برنامه نویسی در سیستم های تشخیص آتش و گاز به دلیل وضوح، قابلیت اطمینان و سهولت نگهداری است.با درک چگونگی نقشه برداری سنسور ها، منطق رای گیری طراحی، پیاده سازی اصول ایمنی شکست خورده و ادغام با سیستم های کنترل گیاهان گسترده تر، مهندسان می توانند راه حل های ایمنی را ایجاد کنند که هم موثر و هم سازگار با استانداردهای بین المللی هستند، چه شما یک پانل قدیمی تر یا طراحی ایمنی سیستم مهارت های جدید، محافظت از سیستم های ضروری است.

برای مطالعه بیشتر، با این آموزش جامع منطق نردبان مشورت کنید، استانداردهای .NFPA] را برای سیستم های تشخیص آتش بررسی کنید و چارچوب ایمنی عملکردی برای الزامات SIL [به کار می رود.