کاربرد Fail Safe در اتوماسیون صنعتی چیست و چه تاثیری بر روند خطوط تولید دارد؟ در سیستمهای اتوماسیون صنعتی، فقط کنترل درست دستگاهها مهم نیست، بلکه باید مشخص شود که اگر یکی از تجهیزات دچار خرابی شد یا شرایط غیرعادی به وجود آمد سیستم چه واکنشی نشان میدهد. در بعضی فرآیندها ادامه کار دستگاه بعد از بروز خطا میتواند باعث آسیب به اپراتور، ماشینآلات یا حتی محیط اطراف شود. در چنین شرایطی استفاده از یک سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی اهمیت زیادی دارد.
Fail Safe در اتوماسیون صنعتی در واقعی یک روش برای طراحی سیستمهای کنترلی و ایمنی است که در صورت تشخیص خطا سیستم امنیت سیستم را تضمین میکند. بنابراین هدف Fail Safe فقط جلوگیری از خرابی نیست بلکه این سیستم باید بتواند در زمان بروز مشکل خطر خرابی و توقف خط تولید را تا حد زیادی کاهش دهد.
برای خرید انواع پی ال سی زیمنس آلمان و دیگر تجهیزات و ماژولهای اتوماسیون صنعتی همین حالا به سایت تیاش ولتاژ مراجعه کنید یا با شمارههای ما تماس بگیرید. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
Fail Safe در اتوماسیون صنعتی چیست؟
عبارت Fail Safe به معنی ایمنی در هنگام خرابی است. این روش سیستم از قبل مشخص میکند که اگر خطایی وجود داشته باشد چه عملی باید روی تجهیزات انجام شود تا خطر کمتری آنها و خط تولید را تهدید کند. برای مثال فرض کنید یک دستگاه صنعتی در حال کار است و سنسور یا یکی از بخشهای کنترلی دچار مشکل میشود. اگر ادامه کار دستگاه با خطر همراه باشد سیستم Fail Safe میتواند فرمان توقف ایمن را صادر کند.
نکته مهم این است که Fail Safe لزوما همه تجهیزات را خاموش نمیکند تا ایمنی را برقرار کند وضعیت ایمن برای هر سیستم میتواند تعریف متفاوتی داشته باشد. شاید در یک دستگاه قطع موتور ایمن باشد و در یک سیستم دیگر نگه داشتن یک شیر در وضعیت مشخص یا جلوگیری از ادامه حرکت دستگاه ایمنی را برقرار کند.
پس برای طراحی سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی اول باید مشخض شود که شرایط خطرناک چیست و چه وضعیتی ایمن به شمار میرود. سیستم Fail Safe دقیقا برای برقراری همین شرایط ایمنی طراحی و ساخته میشود.
برای خرید پی ال سی دست دوم میتوانید با شمارههای تیاش ولتاژ تماس بگیرید. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی چگونه کار میکند؟
عملکرد یک سیستم Fail Safe را میتوان به صورت ساده در چند مرحله توضیح داد. این سیستم اول سنسورها و تجهیزات ورودی را بررسی میکنند. اگر وضعیت غیرعادی باشد یا خطایی وجود داشته باشد اطلاعات لازم به بخش کنترلی ارسال میشود. پی ال سی ایمنی شرایط را بررسی میکند و در صورت نیاز دستورات مناسب را به دستگاههای خروجی میفرستد.
در سیستمهای Fail Safe در اتوماسیون صنعتی علاوه بر خطاهای فرآیند خطاهای داخلی و مشکلات مربوط به ورودیها و خروجیها و ارتباطات هم شناسایی شوند. یکی از تفاوتهای اصلی سیستمهای Fail Safe با سیستمهای معمولی ایمنی همین قابلیت تشخیص و تعیین کردن خطاهاست. برای مثال اگر یک ورودی ایمنی دچار مشکل شود، سیستم نباید بدون بررسی به کار عادی خود ادامه دهد. بسته به طراحی سیستم خطا ممکن است باعث توقف یکی از دستگاهها یا بخشی از فرآیند شوند.
تفاوت Fail Safe در اتوماسیون صنعتی با سیستمهای ایمنی معمولی چیست؟
PLCهای معمولی برای کنترل فرآیند طراحی شدهاند یعنی وظیفه اصلی آنها دریافت اطلاعات، اجرای برنامه و کنترل خروجیهاست. اما در کاربردهای ایمنی، فقط اجرای صحیح برنامه کافی نیست و سیستم باید بتواند خطاهای مشخصی را شناسایی کرده و در صورت نیاز دستورات ایمنی را اجرا کند. در جدول زیر میتوانید تفاوتهای یک سیستم اتوماسیون صنعتی مجهز به Fail Safe و یک سیستم معمولی را ببینید:
| ویژگی | سیستم معمولی | سیستم Fail Safe |
| هدف اصلی | کنترل و اجرای فرآیند | کنترل فرآیند همراه با عملکردهای ایمنی |
| واکنش به خطا | بسته به برنامه و نوع سیستم | طراحی شده برای رساندن فرآیند به وضعیت ایمن |
| تشخیص خطا | معمولاً محدودتر | دارای سازوکارهای بیشتر برای تشخیص خطا |
| تجهیزات | PLC و I/O معمولی | کنترلر و I/O ایمن متناسب با کاربرد |
| کاربرد | کنترل عمومی ماشین و فرآیند | کاربردهایی که خرابی میتواند خطر ایجاد کند |
پیالسی سری S7-1200با ضمانت اصالت کالا در تیاش ولتاژ. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
Fail Safe در PLC چیست؟
در سیستمهای صنعتی، Fail Safe PLC یا کنترلگر ایمن برای اجرای وظایف مرتبط با ایمنی استفاده میشود. این کنترلرها علاوه بر قابلیتهای کنترلی یک سری قابلیت هم برای بررسی خطا و اجرای برنامههای ایمنی دارند.
یکی از ویژگیهای مهم این سیستمها این است که میتوانند خودشان آزمون انجام دهند و خطاها را تشخیص دهند. در یک سیستم ایمنی مناسب، پی ال سی فقط منتظر دریافت فرمان از سنسورها نمیماند بلکه وضعیت خود سیستم هم بررسی میشود. در کنار کنترلر معمولا از ماژولهای ورودی و خروجی Fail Safe استفاده میشود. این ماژولها برای کاربردهای ایمنی طراحی شدهاند و میتوانند وضعیت ورودیها و خروجیهای مرتبط با عملکرد ایمنی را بررسی کنند. برخی از این ماژولها از معماری دوکاناله استفاده میکنند و بخشهای داخلی آنها عملکرد یکدیگر را کنترل میکنند.
Safety PLC چه تفاوتی با PLC معمولی دارد؟
مهمترین تفاوت Safety PLC و PLC معمولی در این است که Safety PLC برای برقراری ایمنی و مدیریت خطاهای تجهیزات و فرآیند طراحی شده است. پی ال سی معمولی صرفا فرایند را کنترل میکند. برای مثال PLC میتواند سرعت موتور، وضعیت سنسورها یا ترتیب اجرای عملیات را کنترل کند. اما در Safety PLC علاوه بر این موارد عملکردهای ایمنی هم بررسی میشوند. نمیتوان هر PLC معمولی را صرفا با نوشتن چند دستور توقف، به یک Safety PLC تبدیل کرد. انتخاب سختافزار، ساختار سیستم، تجهیزات ورودی و خروجی و روش اجرای عملکرد ایمنی باید کاملا متناسب با فرآیند و خطاهای احتمالی باشد.
برای خرید انواع پی ال سی از جلمه سری S7-1500 به سایت تیاش ولتاژ مراجعه کنید یا با شمارههای ما تماس بگیرید. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
اجزای اصلی یک سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی
یک سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی از چند بخش اصلی تشکیل میشود که با همکاری هم ایمنی سیستم را تضمین میکنند.
سنسورها و تجهیزات حفاظتی: اطلاعات مربوط به شرایط خطر را دریافت میکنند. دکمه توقف اضطراری، سنسورهای حفاظتی، پرده نوری و تجهیزات تشخیص حضور از نمونههای رایج هستند.
Fail-Safe Input: سیگنال تجهیزات ایمنی را دریافت و برای پردازش به کنترلر منتقل میکند. این ورودیها برای کاربردهای ایمنی طراحی شدهاند و قابلیتهای تشخیصی بیشتری نسبت به ورودیهای معمولی دارند.
Safety PLC یا Safety Controller: بخش اصلی تصمیمگیری سیستم است. اطلاعات ورودی را بررسی میکند و بر اساس برنامه ایمنی، فرمان مناسب را صادر میکند.
Fail-Safe Output: فرمان ایمنی را به تجهیزات خروجی منتقل میکند. این خروجیها میتوانند برای قطع یا کنترل تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.
تجهیزات نهایی: موتور، کنتاکتور، درایو، شیر یا سایر تجهیزات اجرایی هستند که در زمان ایجاد شرایط خطر، فرمان ایمنی روی آنها انجام میشود.
برای خریدپی ال سی S7-400 و انواع سی پی یو و ماژولهای آنالوگ و دیجیتال با شماره های تیاش ولتاژ تماس بگیرید. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
Fail Safe چه کاربردهایی دارد؟
Fail Safe بیشتر در ماشینآلات و فرآیندهایی کاربرد دارد که خرابی یا ادامه کار در شرایط نامناسب میتواند خطر ایجاد کند. مهمترین کاربردهای این سیستم شامل موارد زیر میشود:
- توقف اضطراری دستگاه: در صورت فشردن کلید Emergency Stop، سیستم باید فرآیند را طبق عملکرد ایمنی تعریفشده متوقف کند.
- کنترل دربهای حفاظتی: اگر درب یک محفظه ایمنی باز شود، سیستم میتواند حرکت خطرناک ماشین را متوقف کند.
- پردههای نوری و سنسورهای حفاظتی: ورود فرد به محدوده خطر میتواند باعث توقف عملیات شود.
- کنترل موتور و تجهیزات متحرک: در شرایط مشخص، فرمان ایمنی میتواند حرکت موتور یا تجهیز را متوقف کند.
- حفاظت از اپراتور: سیستم میتواند هنگام شناسایی شرایط خطرناک، از ادامه فرآیندی که ممکن است برای فرد خطر داشته باشد جلوگیری کند.
تفاوت Fail Safe، Safe State و Emergency Stop چیست؟
این سه اصطلاح ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند اما معنی یکسانی ندارند. Fail Safe یک رویکرد برای طراحی سیستم است تا در زمان خرابی یا شرایط خطرناک، سیستم به شکل کنترلشده به وضعیت ایمن برسد. Safe State همان وضعیت ایمنی است که برای فرآیند تعریف شده است. برای یک دستگاه ممکن است خاموش شدن موتور Safe State باشد و برای دستگاه دیگری وضعیت متفاوتی تعریف شود. Emergency Stop یک عملکرد ایمنی برای توقف اضطراری است که در شرایط مشخص، فرآیند را به وضعیت موردنظر هدایت میکند. پس میتوان گفت Emergency Stop میتواند یکی از عملکردهایی باشد که در یک سیستم Fail Safe اجرا میشود، اما Fail Safe مفهوم گستردهتری دارد.
مزایای استفاده از سیستم Fail Safe در اتوماسیون صنعتی چیست؟
- مهمترین مزیت Fail Safe این است که سیستم در صورت خطا به کار ادامه نمیدهد یا به صورت تصادفی خاموش نمیشود. بلکه واکنش دقیقتر و حرفهای تری دارد و میتواند یک سری دستورات ایمنی را روی فرآیند اعمال کند.
- قابلیت تشخیص خطای سیستم پیدا کردن مشخص و فرآیند تعمیر و نگهداری را راحتتر میکند.
- این سیستمها همچنین مدت زمان عیبیابی و خطا را هم تا حد زیادی کوتاه میکنند.
- استفاده از Fail Safe در اتوماسیون صنعتی به حفاظت انسانی کمک میکند و احتمال آسیب به تجهیزات و کارگران را هم کاهش میدهد.
در صفحه آموزش راه اندازی اولیه PLC S7-1500 زیمنس میتوانید نکات مورد نیاز برای راهاندازی این مدل را ببینید. ۰۹۱۲۸۰۴۷۲۷۶
هنگام طراحی سیستم Fail Safe به چه نکاتی توجه کنیم؟
قبل از انتخاب تجهیزات باید مشخص شود که چه خطراتی در فرآیند وجود دارد و سیستم در برابر هرکدام از آنها چه واکنشی باید داشته باشد و چه دستگاههایی را خاموش و از مدار خارج کند. برای خرید یا طراحی چنین سیستمی باید این موارد را در نظر بگیرید:
- تعیین وضعیت ایمن: باید مشخص شود در زمان بروز هر خطا، تجهیز دقیقاً باید به چه وضعیتی برسد.
- ارزیابی ریسک: سطح ایمنی موردنیاز باید بر اساس خطرات واقعی فرآیند تعیین شود.
- انتخاب تجهیزات مناسب: کنترلر، ورودیها، خروجیها و تجهیزات حفاظتی باید متناسب با عملکرد ایمنی انتخاب شوند.
- توجه به ارتباطات: ارتباط بین کنترلر و تجهیزات ایمنی نیز باید در طراحی سیستم در نظر گرفته شود.
- تست و اعتبارسنجی: عملکرد Safety Function باید بعد از طراحی و راهاندازی بررسی شود.
- توجه به عیبیابی: سیستم باید تا حد امکان اطلاعات مناسبی برای شناسایی خطا در اختیار تیم تعمیر و نگهداری قرار دهد.
در نهایت
Fail Safe در اتوماسیون صنعتی روشی برای طراحی سیستمهایی است که در زمان بروز خطا یا شرایط خطرناک، به جای ادامه دادن کار ایمنی سیستم را با خاموش کردن تجهیزات یا تغییر دادن فرمانها فراهم میکنند. این سیستمها تمام خطاهای مربطو به فرآیندها و بخشهایی از خود سیستم ایمنی را تشخیص میدهند و بر اساس برنامهای که مهندس ناظر به آن داده واکنش مناسب را انجام میدهند. استفاده از Safety PLC، ورودی و خروجیهای Fail Safeدر کنار هم میتواند یک زنجیره ایمنی کامل ایجاد کند. به همین دلیل، Fail Safe را نباید فقط یک قابلیت در PLC دانست بلکه یک قابلیت ایمنی در اتوماسیون صنعتی است که عملکرد امن خط تولید یا پروژه را تضمین میکند.
سوالات متداول
Fail Safe در اتوماسیون صنعتی چیست؟
Fail Safe روشی برای طراحی سیستم است که در صورت بروز خطا یا شرایط خطرناک، فرآیند را به یک وضعیت از پیش تعیینشده و ایمن منتقل میکند.
Fail Safe PLC چیست؟
Fail Safe PLC یا Safety PLC نوعی کنترلر است که برای اجرای عملکردهای ایمنی و مدیریت خطاهای مرتبط با آنها طراحی شده است.
تفاوت PLC معمولی و Safety PLC چیست؟
PLC معمولی عمدتاً برای کنترل فرآیند استفاده میشود، اما Safety PLC علاوه بر کنترل، برای اجرای عملکردهای ایمنی و تشخیص خطاهای مربوط به آن نیز طراحی شده است.
آیا Fail Safe فقط به معنی خاموش شدن دستگاه است؟
خیر. وضعیت ایمن هر دستگاه با توجه به نوع فرآیند تعیین میشود و همیشه به معنی خاموش شدن کامل تجهیزات نیست.
