ما هي السلامة الوظيفية؟
السلامة الوظيفية هي واحدة من أهم أجزاء الأتمتة الصناعية. يتعلق الأمر بالكشف عن مخاطر السلامة وتخفيف المخاطر لضمان السلامة في المصنع. يشمل ذلك تحليل المخاطر، وتنفيذ السلامة، وتصميم الأنظمة التي تقوم بإيقاف العمليات الخطرة تلقائيًا إذا لزم الأمر. يساعد ذلك في تقليل المخاطر على الأفراد والمعدات والبيئة إلى الحد الأدنى، مما يضمن عمليات المصنع بسلاسة وأمان.
في الممارسة العملية، تتطلب السلامة الوظيفية نهجًا منهجيًا للسلامة، بدءًا من تحليل المخاطر. بمجرد تحديد المخاطر، تكون الخطوة التالية هي تقييم شدتها، وأخيرًا، تحديد التدابير اللازمة للسلامة. تشمل هذه التدابير إنشاء أنظمة قادرة على اكتشاف وحل مشكلات السلامة قبل أن تؤدي إلى حوادث.
نظام السلامة الآلي (SIS)
نظام الأمان المعزز هو عنصر مهم في الأتمتة الصناعية لضمان السلامة في العمليات. يوفر طبقة إضافية من الحماية لأنظمة التحكم في البيئات التي تعتبر ذات مستوى عالٍ من المخاطر. في نظام التحكم العادي حيث يوجد مستشعران، قد يؤدي إدخال مستشعر ثالث كجهاز تحكم رئيسي إلى تجاوز المستشعرين الأولين في حالة اكتشافه لحالة فشل.
عادةً ما يتضمن نظام الأمان المستقل (SIS) تنفيذ وحدات التحكم القابلة للبرمجة (PLCs) الخاصة بالسلامة، وأجهزة الاستشعار، والمشغلات لحماية العمليات. ستقوم هذه الأنظمة بإيقاف العملية تلقائيًا في حالة اكتشاف أي حالة غير آمنة لمنع وقوع حادث والحفاظ على السلامة التشغيلية.
مستوى سلامة السلامة (SIL)
مستوى سلامة السلامة، أو SIL، هو مقياس مهم للإشارة إلى موثوقية وقوة أنظمة السلامة داخل بيئة صناعية. تتراوح مستويات SIL من 1 إلى 5، مع زيادة الأرقام التي تظهر كميات متزايدة من السلامة التي يجب تنفيذها. يحدد SIL-1 الاحتياجات الأساسية للسلامة؛ بينما يمثل SIL-5 أعلى مستوى من السلامة، والذي يتم اللجوء إليه عمومًا في عدد قليل جدًا من الصناعات الحرجة المتعلقة بالنفط والغاز، حيث يكون عامل الكارثة مرتفعًا في حالة الفشل.
له تأثير مباشر على تصميم أنظمة السلامة في التكرار؛ كلما زادت درجة SIL، زادت الحاجة إلى المزيد من الحلقات والأدوات الاحتياطية جنبًا إلى جنب مع تحسين جودة المكونات لتقليل أي مخاطر تتعلق بالسلامة.
تقييم المخاطر في السلامة الوظيفية
تقييم المخاطر هو عملية تحليل المخاطر المحتملة المرتبطة بعمليات المصنع وتحديد ظروف الفشل التي قد تنشأ. يتضمن ذلك قياس احتمالية هذه الإخفاقات وفهم عواقبها المحتملة. بمجرد تحديدها، يمكن تصميم وتنفيذ التدابير الأمنية اللازمة للتخفيف من هذه المخاطر.
الغرض الأساسي من تقييم المخاطر هو النظر في التوازن بين المخاطر وتدابير السلامة المتبعة في السيطرة عليها. المخاطر المحتملة الأعلى تعني أن معايير السلامة يجب أن تكون أكثر صرامة، مع استخدام أكبر للوسائل الوقائية، على سبيل المثال.
IEC 61508: المعيار الدولي للسلامة
IEC 61508 هو المعيار الدولي الذي تم وضعه للسلامة الوظيفية في الأتمتة الصناعية. يوفر إطار عمل يساعد في تصميم الأنظمة التي تعمل في بيئات خطرة بأمان من خلال معالجة العمليات المتعلقة بالسلامة، واكتشاف المخاطر، والقضاء عليها قبل أن تسبب ضررًا. يقدم هذا المعيار إرشادات شاملة للمهندسين لتصميم أنظمة آمنة من الفشل تلبي متطلبات الصناعة.
من خلال اتباع IEC 61508، يمكن لمهندسي الأتمتة ضمان أنظمة السلامة الخاصة بهم متوافقة مع المعايير العالمية، مما يقلل من المخاطر ويعزز السلامة عبر العمليات الصناعية.
وظائف السلامة في الأتمتة الصناعية
تعتبر وظائف السلامة أجزاءً أساسية من نظام السلامة وتشمل عمليات مثل استخدام محركات السلامة، ووحدات الإدخال/الإخراج البعيدة للسلامة، والشبكات الآمنة. يمكن تخصيص هذه الوظائف لتلبية الاحتياجات المحددة، اعتمادًا على طبيعة العملية.
تشمل بعض وظائف السلامة الشائعة STO- إيقاف عزم الدوران الآمن، SS1- التوقف الآمن -1 و SOS- التوقف الآمن أثناء التشغيل، مما يسمح بالتحكم الآمن في الآلات؛ بينما تكمل أجهزة السلامة المتخصصة مثل الحصائر، والمفاتيح، بالإضافة إلى أجهزة تبديل الطاقة الحركة لضمان التعامل المناسب مع الاستجابة الصحيحة في الحالات الخطرة.
هيكل دائرة الأمان
إن هيكل دائرة الأمان المصمم بشكل جيد لا غنى عنه لضمان التكرار والموثوقية في أنظمة الأتمتة الصناعية. على عكس الدوائر القياسية، قد تحتوي دوائر الأمان على مستشعرين متصلين بالتوازي لمدخل PLC واحد أو تكوين مستشعر موزع عبر عدة مداخل PLC.
تقدم الهياكل، مثل "1oo2" حيث يمكن لمستشعر واحد أن يؤدي إلى إيقاف الأمان، تكراراً. الفكرة وراء ذلك هي أنه على الرغم من أن المستشعر الفاشل لا يمكنه اكتشاف حدوث خطر، إلا أن النظام لا يزال يجب أن يتوقف عن العملية بأمان بسبب وجود نظيره الاحتياطي.
التغطية التشخيصية والسلامة
التغطية التشخيصية هي عملية مراقبة وتحليل إشارات النظام من أجل العثور على الأعطال أو الفشل قبل أن تصبح حرجة. تعني التغطية التشخيصية الجيدة تصميم الأنظمة التي توفر تشخيصات دقيقة وقابلة للتنفيذ من خلال شاشات SCADA أو حالات الإنذار أو حالات المتحكم المحددة.
تضمن التغطية التشخيصية الجيدة أن يتعرف المشغلون على أي مشكلات بسرعة ويقدمون استجابة فعالة لمنع الحوادث. من خلال تقليل الإشارات الزائدة وتركيز الموارد على الإشارات ذات الصلة، فإنها تحسن السلامة العامة للنظام.
