מדוע מערכות קודקוד מתקדמות הן קריטיות עבור הנדסה גבוהה

ביישומים הנדסיים קריטיים, הכישלון של חיישן יחיד יכול לגרום לכשלים תפעוליים מתקפלים, סכנות בטיחות, ועלייה יקרה בתדירות גבוהה.FLT:0) מערכות קודקוד אדום LT:1 לספק את עמוד השדרה עבור מיקום סובלני ו משוב מהירות בתעשיות שבהן אמינות אינה יעילה, כגון בקרת אוויר, רובוטיקה תעשייתית, הדמיה רפואית, שליטה רוחית, או שימוש קלומים אחרים, לעתים קרובות, מונעים על ידי שימוש בתוכנות מקודמות, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים מדויקים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים אחרים, מונעים באופן בלתי נשלטים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים, או ממערכות קודמים, או מקודמים, לעתים קרובות, או ממערכות קודרים אחרים, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים מדויקים, או מקודמים, מונעים באופן בלתי נשלטים על ידי שימוש בתוכנות אחרות, לעתים קרובות, או מקודמים, או מקודמים, או מקודמים מדויקים, או מקודמים, מונעים על ידי שימוש בתוכנות אחרות,

(התוצאות של אובדן משוב במערכת קריטית משתרעות מעבר לפסקות הייצור.ברובו כירורגי, פגם רגעי אחד יכול לסכן מטופל.בעיתונות מהירה, אובדן משוב עמדה יכול להוביל לחקיקת מכנית או אפילו התנגשות. Redundant encoder ארכיטקטורות נועדו לעמוד בסטנדרטים של בטיחות פונקציונלית כגון FLT:0IEC 608LTFreas 1:1 (Pertegrity) ו-492 מעלות צלזיוס)

סוגים של קודרים ותפקידם ב Redundancy

מערכות קודקוד קודר יכולות להיות בנויות עם קודים מצטברים או מוחלטים, או שילוב היברידי.הבנת הטכנולוגיה הבסיסית חיונית לבחירת הגישה הנכונה.

קודים נוספים

קודים של אחריות מייצרים סדרה של הדופק ביחס לאינדקס ההתייחסות.הם יעילים ופשוטים, אבל הם מאבדים מידע מיקום מוחלט על אובדן כוח אלא אם כן סימן ההתייחסות הוא re-acquired. בתצורה מחוספסת, שני קודים שגרתיים יכולים להיות רכובים על אותו פיר, כל אחד עם אלמנטים ועיבוד אלקטרוניקה משלו.

קודים מוחלטים

[ קודים מוחלטים] מספקים קוד דיגיטלי ייחודי לכל עמדה פיר, שמירה על מידע מיקום גם לאחר הפסקת חשמל. עבור רדודה, מהנדסים בדרך כלל להשתמש קודים מוחלטים עם ממשקי תקשורת מבודדים (למשל, שני אסיסטים עצמאיים או ערוצים BSS) כמה חבילות קוד בודד כוללות אלמנטים והערכה אלקטרוניקה בתוך אותו דיור, המציעה LTF:0undirdial Revation או יחידת סחף פנימי נוספת ללא כל חיישן מכני.

גישות משולבות / מוחלטות

בכמה עיצובים בעלי אחריות גבוהה, אחד קודר מוחלט ואחד קודקודים מצטברים.הקוד המוחלט מספק את המיקום המוחלט הראשוני לאחר הסטארט-אפ, בעוד היחידה המצטברת מספקת מהירות נתונים ברזולוציה גבוהה במהלך התנועה. יחידת הבקרה חוצה-בדיקה שני הזרמים, המאפשר זיהוי מהיר תוך שמירה על דיוק.

רדיפת התנצלויות על מערכות קודר

האדריכלות שנבחרה משפיעה ישירות על סובלנות של המערכת, עלות ועל המורכבות.הנפוצות הנפוצות ביותר להתנצלות כוללות:

עמוד הבית > Hot Standby (1oo2)

בתצורה של 1oo2 (אחד-out-of-Two) חם בסטנד-בי, שני קודרים לרוץ ברציפות והם במעקב. יחידת הבקרה משתמשת בדרך כלל משובו של קודר הראשי; אם היא נכשלת או plausibility Checkt, המערכת מתגת באופן מיידי אל מול המקודש המשני.ה-המגרש חייב להיות ללא פגע כדי להימנע משינויים בתנועה.

דובי

בסטנדבי קר, המקודש משני מופעל עד הנדרש.בעוד זה מקטין את צריכת החשמל והלבש, הוא מציג עיכוב במהלך מתגובר בעוד המקודש המשני הראשוני ומיקומה מאומת.עמוד קר משמש לעתים קרובות ביישומים שבהם המקודש העיקרי צפוי להיות אמין מאוד ועקבי עלויות הם דאגה, אך הוא אינו מתאים לפעילות ביקורתית.

אדריכלות ההצבעה (2oo2, 2oo3)

עבור יושרה בטיחותית גבוהה, תוכניות ההצבעה מועסקות:

  • (FLT:0)2oo2 (שניים-מתוך שני:FLT) 1:1 שני קודרים חייבים להסכים על הפלט שיש להשתמש בו.אם אחד שונה, המערכת נכנסת למצב בטוח.זה מספק בטיחות גבוהה (גילוי סתום) אך זמינות נמוכה יותר מאחר שכל אי הסכמה יחידה עוצרת פעולה.
  • (FLT:0)2oo3 (שניים-of-שלושה:FLT) 1:1 שלושה קודקודים משמשים, ומערכת הבקרה משווה את כל האותות.כל עוד שני מסכימים, פעולה ממשיכה.זה מניב בטיחות גבוהה וזמינות גבוהה, בעלות חומרה נוספת ומורכבות. 2oo3 הוא נפוץ במערכות תעופה חלליות ואמצעי בקרה גרעיניים.

חומרה מול תוכנה Redundancy

Redundancy ניתן ליישם ברמת החומרה (ראשי קודים , קנונית נפרדת, אספקת חשמל עצמאית) או ברמת התוכנה (הדגשת אלגוריתמים, בדיקות הסתברות ואבחון) עבור יישומים קריטיים, שילוב מומלץ: חומרה מובנת מספקת בידוד פיזי, בעוד מגוון תוכנה (למשל, באמצעות אלגוריתמים או הערכה שונים) משמרות קושחה נגד שגיאות עיצוב שיטתיות אחת היא באמצעות שני מיצרנים מקודמים שונים (ממים) עם כישלונות שונות (דיסטים).

מדריך שלב-בי-Steptlementation Guide

קביעת מערכת קודקוד מקודמת מחייבת תכנון זהיר מהדרישות באמצעות ועדה סופית.הצעדים המורחבים הבאים משלבים שיקולים הנדסיים אמיתיים בעולם.

1. דרישות בטיחות פונקציונליות

החל על ידי קביעת רמת האינטגרטיביות הנדרשת (SIL) ,SIL) ⁇ 1 או FLT:2 (pLT:2) רמה 3 מבוססת על הערכת סיכונים (למשל, באמצעות IEC 61508 או ISO 13849). זה מצדיק את ההסתברות ההסתברות של כשל מסוכן ומכתיב את רמת התפוצה האדומה (לדוגמה, לדוגמה, 2.

בסביבה המבצעת של אססס ומחזור החיים

טמפרטורה נינוחה, רטט, לחות, הפרעה אלקטרומגנטית (EMI), וזעזוע מכני. קודקודים רדונדנט חייבים להיות נבחרים עם דירוגים מתאימים להגנה מפני התקפה (IP) ו בידוד. יישומים קריטיים בטורבינות רוח, למשל, לחשוף את המקודמים לטמפרטורות קיצוניות נדנדה ושפלות מושרה ברק; קודקודדים עם מחתמים ופלטים מבודדים הם חיוניים.

3. בחר קודים ופרוטוקולי תקשורת תואמים

(ה) בחרו קודים עם החלטה זהה, דיוק ועדכונים כדי להימנע מבעיות סינכרון (לקודים מוחלטים, פרוטוקולים כמו FLT:0BiSS CFIRLT:1, FLT:2SSIIRDIRDEL 322), פרוטוקולים כגון: 4 נספחים) לנהגים בטוחים (Fcodes) ולספק תמיכה בדרגתית (DERCDC) עבור מספר סודיות).

עיצוב אדריכלות Redundancy ופריסת פיזית

לתכנן את הגדל המכאני: להשתמש במפוצצים נפרדים קודרים או בליטות דו-קודריות המבודדות את הקודרים מהפר פגום. Run כבלים עצמאיים בקונדומים נפרדים כדי למנוע אירוע חד-פעמי אחד משני הצדדים, שקול להוסיף צומת עם מסוף ניטור עבור אבחון.

ניטור יישום, אבחון, והחלפת לוגיקה

יחידת הבקרה חייבת להשוות באופן רציף אותות קודקוד באמצעות אלגוריתמים כגון:

  • (FLT:0) בדיקות אפשריות: FLT:1rea השוואת מיקום, מהירות והאצה נגד גבולות פיזיים. a encoder קורא קפיצת פתאומית העולה על האצה מקסימלית כנראה מצביעה על טעות.
  • (ב) ⁇ :0) ,(הההתמדה: ⁇ : ⁇ ) לקודמים כפולים, לחדד את ההבדל ולהגדיר סף (למשל, ונעלם; 0.1 מעלות סטייה) כאשר הסף עולה, לגרום לאבחון.
  • (ב) ⁇ :0) ניטור ההרטב: 1FLT ( 1:1) ודא שכל קודר מעביר נתונים תקופתיים או אות "חיובי" נתונים חסרים מעידים על קשר או פגם כוח.
  • (FLT:0) ללוגיקה מכושפת: 1FLT:1 עבור דוכן חם, המעבר חייב להיות חלק.ליישם מסנן נמוך על המחליף כדי למנוע טראנסים.

6.שילוב של אספקת החשמל למחזור

לכל קודר צריך לספק חשמל עצמאי, או לפחות אספקה כפולה מזוקקת.טעות נפוצה במערכות מחוספות משתמשת במרכבת חשמל אחת; אם זו לא תכשל, כל המזהמים מאבדים את הכוח בו זמנית.

ביצוע בדיקות יסודיות תחת תרחישים של כישלון

בדיקות שיטתיות מאמתות את העיצוב.מקרי מבחן מפתח כוללים:

  • (ב) מבדיל בין החולקים: 1 ל"מ': עיין כי ההיגיון המשניים או הצבעה מזהה נכון את האות החסר וממשיך עם קודמי הנותרים.
  • (ב) סחף:0 (בקיצור: 1), הניב את הנפילה הדרגתית בפלט של קוד אחד (למשל, באמצעות פונקציה של מבחן) כדי להבטיח את אלגוריתם זיהוי השגוי תופס אותו לפני שהוא משפיע על השליטה.
  • (ב) אובדן אספקה:0 (FLT:1) מסירים את הכוח מכל קוד בנפרד ומתבוננים במעבר ללא פגע.
  • [השחיתות:0] השחיתות: [החוק]: [ה] איזרקו שגיאות CRC או רעש קו כדי לאשר כי יחידת הבקרה מפצה מסגרות מושחתות ומשתמשת רק בנתונים תקפים.
  • (FLT:0) פגמים במומון: FIRLT:1 ⁇ אירוע יחיד (למשל, התפוצצות שדה מגנטי חיצוני) שיכול להשפיע על שני קודרים אם הם חולקים את אותה טכנולוגיה; אם אפשר, לבדוק את הצלב עם סוג קוד מגוון.

8. מסמך ותכנית לתחזוקה

לשמור רשומות של כל אבחון של קודר, כולל יומני שגיאה ונתונים אופנתיים.תזמן בדיקות קבועות ובדיקות פונקציונליות על פי המקרה הבטיחות (למשל, כל שישה חודשים או לאחר אירוע זעזוע משמעותי). להבטיח כי קוד החלפת קודקודנים הם pre-qualified ומוכר, עם גרסאות קושחה תואמות.

Best Practices for Maximizing Redundant Encoder Reliability

אפילו המערכת המותקנת ביותר יכולה להיות מעוללת על ידי יישום גרוע.התעד לשיטות הטובות ביותר מוכחות אלה ימקסמו את הזמנים ואת הבטיחות:

  • (ב) [ה]הדגשה האבחון מעל 99%.FLT:1] מקודדים מודרניים עם אבחון עצמי מובנה (למשל, אות ניטור, טמפרטורה חישה, בדיקות בריאות LED) לעזור לזהות כשלים בלתי אפשריים.
  • (FLT:0) ⁇ מבחינה מכנית וחשמלית.Isolate 1. ; השתמש בהפיכה נפרדת, נושאים, ובלוטות כבל. Optocouplers או ממירים על קווי האות כדי למנוע לולאות קרקע.
  • (ב) ,0) תנאים סביבתיים של מוניטור (FLT:1 Place טמפרטורה וחיישנים לחות ליד קודנים כדי לזהות כשלון מתמשך, כגון הדבקה בתוך דיור.
  • (FLT:0) הפעלת כושר תקופתי של התחדשות (ראה ראט) גם במערכות סטנדביות חמות, לכפות מעת לעת מתג במהלך תחזוקה מתוכננת כדי לאשר את המקודש השני הוא פונקציונלי ואת לוגיקה הבקרה מתנהג כראוי.
  • (FLT:0) ,ההבדיל טכנולוגיות של ⁇ כאשר ניתן.FreaLT:1 לדוגמה, זוג קוד אופטי (רזולוציה גבוהה אך רגיש לזיהום) עם קוד מגנטי (השימוש בלכלוך אך ברזולוציה נמוכה יותר).
  • (FLT:0) עיצוב עבור FMEAeur.FLT:1 לבצע מצב כשל ואפקטים ניתוח (FMEA) על לולאת משוב כולו, כולל מחברים, מסופים, כבלים, ואת שלב קלט הבקרה.מצבי כישלונ נפוצים כמו כבל קצר או להיות כפוף יכול להביס את הכפייה אם לא נחשב במפורש.

יישומים אמיתיים של מערכות קודר Redundant Encoder

בקרת טיסה אווירית

(ב) מטוס מודרני של זבוב-על-ידי-חוט, כל טייס בקרה (למשל, איילון, מעלית, הרם), משתמש במספר קודים מקודמים מקודמים - לעתים קרובות שלושה קודים מוחלטים למבצע בתכנית הצבעה 2oo3.com. אלה קודקודים מספקים משוב עמדה למחשבי בקרת הטיסה, אשר משווים ומדחים את ה-A350 משתמשים באמינות מגוונת (F2-D) כדי לענות על דרישות אולטרה-F2-DVoltvtvtvd) כדי לשנות את דרישות LT2 (D2-F2-F2-F2-F2: LT2-DVal) כדי לפתור את דרישות LT2: LT2F2: LT2-F2F2F2F2F2F2F2F2 LT) כדי לשנות את דרישות LT2;

נשק רובוטי תעשייתי לאסיפה

רובוטים מהירים 6-Axis המשמשים צמחי רכב דורשים משוב מוקרן על כל אחד משותף כדי לספק תקני בטיחות ISO 10218. עיצוב משותף משתמש קודים מוחלטים כפולים על כל פיר מנוע: אחד קודר להאכיל את כונן הסרבו עבור שליטה בזמן אמת, והשני מספק נתונים עצמאיים ליחידת הנעה בטיחותית.

Wind טורבינות

טורבינות רוח מסתמכות על קידודים כדי להבים נוצות במהלך רוחות גבוהות.אובדן שליטה על המגרש יכול לגרום להתפרצות יתר והתמוטטות טורבינות.מהנדסים להתקין קודים מוחלטים על כל מכנה של להב, לעתים קרובות עם סוללות גיבוי ונתיבי תקשורת נפרדים. אלה קודקודמים חייבים לעמוד במזג אוויר קיצוני ואלפי מחזורי עומס.מערכת הבקרה משתמשת בלוגיקה 2oo2 כדי להבטיח כי אנת יחיד אינו גורם לא רצוי או לא רצוי.

סורק CT gantry

בסורקים של tomography (CT), ה-gantry מסתובב כל הזמן תוך לכידת נתונים.כל מיקום ג'ייטר בשל כישלונ קודר יפיק פריטים רוחיים, עלול להיות מטעה חולים. Redundant encoders - לעתים קרובות כפול מצטבר עם אינדקס - הם מותקן על הנושא הראשי של gantry.

מגמות עתידיות בעיצוב קודר

(האבולוציה של תקני בטיחות תעשייתיים ותפקודיים היא נהיגה אדריכלות חדשה.(FLT:0) בטוחה מעל EtherCATIRFLT:1 (FSOE) ו-FLT:2PROFISafeFLT:3) מאפשרת תקשורת בטוחה מוסמכת על כבל יחיד, צמצום המורכבות המתפתלת תוך שמירה על סודיות SIL 3.

כיוון מבטיח נוסף הוא השימוש בטכנולוגיה מוצקה (FLT:0) מבוסס על טכנולוגיית הול-אפקט או מגנטיגמנטיקה, אשר הם חזקים יותר מאשר קודים אופטיים בסביבות מזוהמות. חברות כמו FLT:2 מ"ק עיצוב" 3 מדגישים עיצובים שבהם אלמנטים רגישים רבים משולבים על שבב יחיד, ומספקים אדמוניות בתוך חבילה שיתופית עבור רובוטים שיתופיים מתאימים.

מסקנה: Redundancy as an Engineering Discipline

יישום מערכות קודקוד אדום לא רק מוסיף קוד שני - זה דורש גישה שיטתית לעיצוב אדריכלות, אבחון, בדיקות ותחזוקה. מסימון רמת SIL הנכונה כדי לבחור טכנולוגיות חיישן מגוונות ותכנון עבור תקלות נפוצות-מונדס, כל החלטה משפיעה על האמינות האולטימטיבית של המערכת המוצגת כאן, מהנדסים יכולים לבנות תקלות סובלניות כי לענות על הבקשות היעילות ביותר, לשמור על סטנדרטים מאובטחים ומאובטחים, לשמור על יעילות.

לקריאה נוספת על תקני בטיחות ועיצוב חיישן מחוסנים, להתייעץ עם נייר לבן של מכשירים לאומיים על קודקוד אדום FLT 1 או FLT:2Control Engineering מאמר על קודקודים אדומים עבור תהליך בטיחותFLT 3: 3.