近代火災およびガス保護におけるプログラム可能な論理コントローラーの重要な役割

あらゆる産業または商業環境では、自動火災およびガス検知システムは規制要件だけでなく、生命、特性および生産能力の触媒損失に対する最前線の防衛です。これらのシステムの中心には、プログラム可能なロジックコントローラー(PLC)、センサーの入力を継続的に監視し、制御行動を実行するための頑丈な産業用コンピューターがあります。これらの行動を定義するために最も一般的に使用されるプログラミング言語は、ラダーロジック、グラフィカル、リレーのような言語が、産業用ガス検知器を容易にし、ガス検知器を効果的に使用し、安全を効果的に制御することを可能にします。

梯子の論理は何ですか。

Ladder logic は、電気機械式リレー配線図から派生するシンボルを使用して制御回路を表すプログラミング言語です。これは、2 つの垂直のパワーレール(梯子の側面のような)とそれらを接続する水平ラングからその名前を取得します。各ラングには、入力条件(連絡先)と出力指示(コイル、タイマー、カウンター)のセットが含まれています。入力条件が満たされると、出力が出力されるラングを介して出力が流れます。

1970年代に、ハードワイヤード・リレーパネルからデジタルPLCへの移行を容易にする方法として開発されました。視覚的、直感的な性質により、電気技師や技術者がディープ・プログラミングの専門知識なしで論理を読み、トラブルシューティングすることができます。近代的なPLCは、追加の言語(構造化されたテキスト、機能ブロック図)をサポートし、梯子のロジックは、ディスクリート制御および安全用途に最も広く使用されているままです。

  • []Contacts - 通常開いている(NO)または通常、入力デバイス(センサー、プッシュボタン)または内部ビットを表すNC記号。
  • [コイル] - アクチュエータ(警報、バルブ、モーター)または内部メモリビットを制御する出力。
  • タイマー – オンデレイ(TON)、オフデレイ(TOF)、またはパルスの遅延。
  • [Counters] - カウントイベント、投票ロジックに役立ちます。

梯子の論理の単純性はそれの特に火およびガスの検出で、信頼性および明快さがパラマウントである価値があるようにします。 よく書かれた梯子プログラムは自己文書化です;維持の技術者は正確にどの条件が安全行為を引き起こします理解するために操業具に従うことができます。

火災・ガス検知システムのコアコンポーネント

梯子の論理設計に潜る前に、PLC インターフェイスが付いている物理的なコンポーネントを理解することは不可欠です。 典型的な自動化システムは次のとおりです。

  • センサー - 煙探知機、熱探知機、火炎検出器、ガスセンサー(毒性、可燃性、または酸素欠乏)。 センサーは、(オン/オフ)またはアナログ(濃度に比例する4〜20mA信号)を分離する場合があります。
  • 警報装置 - 可聴性サイレン、ストロボライト、声の避難パネル。
  • [コントロールパネル - 梯子のロジックを実行し、ヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)と通信するPLCまたは専用の安全コントローラー。
  • [アクチュエータ] - 消火弁、電磁作動式デリゲバルブ、換気ダンパー、緊急シャットダウン(ESD)リレー、排気ファン用モータースター。
  • []安全リレーとインタフェース[ - 安全動作のためにPLCと並列して動作するハードワイヤードインターロックとシャットダウン回路。

大型プラントでは、これらのコンポーネントは、専用のロジックで、それぞれ、火災およびガス検知ゾーンに編成されます。 PLC は、入力を繰り返しスキャンし、それに応じて出力を更新し、リアルタイム応答を保証します。

梯子の論理とシステムの設計

梯子の論理を使用して火およびガス検出システムのための全体的な設計アプローチは系統的な順序に続きます:センサーの入力マッピング、論理状態の評価および出力活発化。安全システムは信頼できるべきであるので、論理は失敗安全な主義と–normally閉鎖した(NC)の接触かde-energize-to-tripと書くべきです。

入力マッピング: センサーから PLC への

センサーはPLCの入力アドレスを割り当てなければなりません。 離散センサーのために、接触の記号はセンサーの状態を表します。 例えば、煙が検出されるとき普通開いた煙探知機の接触は閉まります。梯子のrungは警報コイルを誘発するのに接触する使用します。 アナログセンサー(4–20 mAか0–10 V)はアナログ入力モジュールに読み、比較指示(GRT、LESのような)を使用してしきい値と比較されます。 梯子の論理はそれから内部ガスポイントが置かれるとき内部の接触を作成します。

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

[例:煙が検出されるとき(I:1/0は閉まります)か熱探知器は正常です(I:1/1は閉まります)、警報コイルは活気づけられます。しかし熱探知器が力(開いた)を失えば、操業停止は起こります。[

火災検知用ロジック設計

煙センサーとヒートセンサーを1つと組み合わせた基本的な火災検知ゾーンを想定。 目的の応答は、センサーが合意した時のみ、アラームをアクティブ化し、クリーンなエージェントの抑制を解放することです(誤った旅行を最小限に抑えるための論理を投票)。

ルン 1: アラームのイニシアチブ
]] I:スモークとI:Heat → O:Alarm Relay
]]を実装し、梯子で、通常2つのコンタクトをシリーズに置きます。

隆 2: 抑制解放
]] O:Alarm Relay AND (TMR Delay TON 完了) → O:Suppression Solenoid
]タイマー(例、10秒)は、人員の避難を可能にする事前排出ホールドを提供します。

ガス漏れ検知用ロジック設計

可燃ガスセンサーの場合、アナログ値が閾値(例:20%LEL)に比べます。上がると、梯子ロジックは内部ビットを設定します。2番目のレベル(40%LEL)は、機器のシャットダウンと換気をトリガーする場合があります。

ルン 1: 低い警報
ガス レベル> 20% → O:Alarm Light
ルン 2: ダウンで高アラーム[
] ガス レベル> 40% → O:Shutdown Valve、O:Vent Fan Start

ガスセンサーが漂流できるため、手動リセットインターロックを装備するので、オペレータが安全な条件を確認するまでシャットダウン後にシステムがラッチ状態に保つのが賢明です。

高度な考慮事項:冗長性、投票、および安全の整合性レベル

重要なアプリケーションでは、IEC 61508やIEC 61511などの規格で定義されている特定の安全整合性レベル(SIL)を満たしている必要があります。 SIL 2またはSIL 3を達成すると、冗長センサー(2oo3投票)と冗長PLCアーキテクチャが必要です。 梯子ロジックは、エレガントな方法で投票を処理します。 3つのセンサーを使用して、アラームの多くが何であるかをカウントします。 2つ以上の同意がある場合、出力をトリガーします。

例2oo3投票:

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

さらに、定期的なテスト(オンラインまたはオフライン)は、実際の放電なしでアラームをシミュレートする手動テストモードを介して、ロジックで対応しなければなりません。 梯子ロジックは、出力を迂回したり、リセット要件でアクティブにしたりするテストビットを含めることができます。

その他のシステムとの統合

現代の火災およびガス検知システムは、分離で動作しません。それらは、建物管理システム(BMS)、SCADA(監督制御およびデータ取得)、プロセスシャットダウンシステム、および緊急対応プラットフォームと通信します。 梯子ロジックは、Modbus、Profibus、またはEthernet/IP上のデータを送信するための通信ブロックを含むことができます。 例えば、ラングは、火災が確認されたときにSCADAタグを設定したり、シャットダウンコマンドをDCSに送信したり、モジュールにマップされたデジタル出力フィールドを介してDCSに送信したりすることができます。

典型的な統合ポイント:

  • ゾーンの状態とイベントログを表示する警報パネル。
  • 旅行プロセス機器を輸送する緊急シャットダウン(ESD)システム。
  • 自動消火防止リリース。
  • 煙の広がりを閉めることによる防ぐHVAC制御は消火器を閉めます。

試験・受託・メンテナンス

梯子の論理プログラムは、それが受けるテストとしてのみ信頼できるです。 試運転中、すべてのセンサーは、検証される(スモーク、熱、ガス)および対応する出力をシミュレートする必要があります。 PLCソフトウェアの力機能を使用して、テストのために一時的に入力をオーバーライドします。 将来のトラブルシューティングのためのそれぞれのラングの説明を文書化します。 ]alarm loggingをPLCメモリまたは外部のヒストリアンで実行します。

ルーチンメンテナンスには、アナログセンサーの定期的な校正、アラームのテスト(サイレンス、ストロボ)、およびプラントレイアウトのあらゆる変更のための PLC ロジックの見直しが含まれるはずです。ラダーロジックは、watchdog タイマー[]]で拡張して、PLC の故障を検出し、]]ハートビート]]出力でシステムが生き生き生きていることを示します。

コンテンツ

Ladder ロジックは、その信頼性、メンテナンスの容易さのために、火災およびガス検知システムで PLC をプログラミングするための選択肢の言語を維持します。 センサーをマッピングする方法を理解することで、設計投票ロジック、フェイルセーフな原則を実行し、より広いプラント制御システムと統合することで、エンジニアは、国際規格と効果的かつ適合する安全ソリューションを作成することができます。 古いリレーパネルをレトロにしたり、新しい安全システムを設計したりするかどうか、マスタード ロジックは、人身を守るために不可欠です。

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