An toàn chức năng là gì?
An toàn chức năng là một trong những phần quan trọng nhất của tự động hóa công nghiệp. Nó liên quan đến việc xác định các mối nguy hiểm về an toàn và giảm thiểu rủi ro để đảm bảo an toàn trong một nhà máy. Nó bao gồm phân tích rủi ro, việc thực hiện các biện pháp an toàn, và thiết kế các hệ thống tự động ngừng các quy trình nguy hiểm nếu cần. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro cho nhân viên, thiết bị và môi trường, đảm bảo hoạt động của nhà máy diễn ra suôn sẻ và an toàn.
Trên thực tế, an toàn chức năng bao gồm một cách tiếp cận hệ thống đối với an toàn, bắt đầu bằng việc phân tích rủi ro. Khi các mối nguy được xác định, bước tiếp theo là đánh giá mức độ nghiêm trọng của chúng, và cuối cùng, xác định các biện pháp an toàn cần thiết. Các biện pháp này bao gồm việc tạo ra các hệ thống có khả năng phát hiện và giải quyết các vấn đề an toàn trước khi chúng dẫn đến tai nạn.
Hệ thống thiết bị an toàn (SIS)
Hệ thống thiết bị an toàn là một thành phần quan trọng trong tự động hóa công nghiệp để đảm bảo an toàn trong các hoạt động. Nó cung cấp một lớp bảo vệ bổ sung cho các hệ thống điều khiển trong những môi trường được coi là có mức độ rủi ro cao. Trong một hệ thống điều khiển bình thường có hai cảm biến, việc giới thiệu một cảm biến thứ ba như là bộ điều khiển chính có thể ghi đè lên hai cảm biến đầu tiên trong trường hợp nó phát hiện tình huống thất bại.
Hệ thống SIS thường liên quan đến việc triển khai các PLC, cảm biến và bộ truyền động cụ thể về an toàn để bảo vệ các quy trình. Những hệ thống này sẽ tự động ngừng hoạt động của một quy trình trong trường hợp phát hiện bất kỳ điều kiện không an toàn nào để ngăn ngừa tai nạn và duy trì an toàn hoạt động.
Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL)
Mức độ an toàn, hay SIL, là một chỉ số quan trọng để chỉ ra độ tin cậy và tính bền vững của các hệ thống an toàn trong môi trường công nghiệp. Các mức SIL dao động từ 1 đến 5, với các số tăng dần cho thấy lượng an toàn cần được thực hiện tăng lên. SIL-1 xác định các nhu cầu cơ bản về an toàn; SIL-5 đại diện cho mức độ an toàn cao nhất, thường chỉ được áp dụng trong rất ít ngành công nghiệp quan trọng liên quan đến dầu khí, nơi mà yếu tố thảm họa là cao trong trường hợp xảy ra sự cố.
Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế của các hệ thống an toàn trong sự dự phòng; càng cao SIL, càng cần nhiều vòng lặp và thiết bị dự phòng cùng với chất lượng linh kiện được cải thiện để giảm thiểu bất kỳ rủi ro an toàn nào.
Đánh giá rủi ro trong An toàn Chức năng
Đánh giá rủi ro là quá trình phân tích các rủi ro tiềm ẩn liên quan đến hoạt động của nhà máy và xác định các điều kiện thất bại có thể xảy ra. Nó bao gồm việc định lượng khả năng xảy ra những thất bại này và hiểu các hậu quả có thể xảy ra của chúng. Khi đã được xác định, các biện pháp an toàn cần thiết có thể được thiết kế và thực hiện để giảm thiểu những rủi ro này.
Mục đích thiết yếu của việc đánh giá rủi ro là xem xét sự cân bằng giữa rủi ro và các biện pháp an toàn liên quan đến việc kiểm soát nó. Rủi ro tiềm ẩn cao hơn có nghĩa là các tiêu chuẩn an toàn nên nghiêm ngặt hơn, với việc sử dụng nhiều biện pháp bảo vệ hơn, chẳng hạn.
IEC 61508: Tiêu chuẩn an toàn quốc tế
IEC 61508 là tiêu chuẩn quốc tế đã được thiết lập cho an toàn chức năng trong tự động hóa công nghiệp. Nó cung cấp một khung giúp thiết kế các hệ thống hoạt động trong môi trường nguy hiểm một cách an toàn bằng cách giải quyết các hoạt động liên quan đến an toàn, phát hiện các mối nguy hiểm và loại bỏ chúng trước khi chúng gây hại. Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn toàn diện cho các kỹ sư thiết kế các hệ thống an toàn khi thất bại đáp ứng các yêu cầu của ngành.
Bằng cách tuân theo IEC 61508, các kỹ sư tự động hóa có thể đảm bảo rằng các hệ thống an toàn của họ tuân thủ các tiêu chuẩn toàn cầu, giảm thiểu rủi ro và nâng cao an toàn trong các hoạt động công nghiệp.
Chức năng an toàn trong tự động hóa công nghiệp
Các chức năng an toàn là phần không thể thiếu của một hệ thống an toàn và bao gồm các quy trình như việc sử dụng các bộ điều khiển an toàn, các I/O từ xa an toàn và các mạng an toàn. Những chức năng này có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu cụ thể, tùy thuộc vào bản chất của hoạt động.
Một số chức năng an toàn phổ biến bao gồm STO - Tắt mô-men an toàn, SS1 - Dừng an toàn - 1 và SOS - Dừng hoạt động an toàn, cho phép kiểm soát máy móc một cách an toàn; trong khi các thiết bị an toàn chuyên dụng như thảm an toàn, công tắc cũng như thiết bị chuyển mạch điện bổ sung cho chuyển động để đảm bảo rằng phản ứng đúng trong các tình huống nguy hiểm được xử lý một cách thích hợp.
Cấu trúc mạch an toàn
Cấu trúc mạch an toàn được thiết kế tốt là điều không thể thiếu trong việc đảm bảo tính dự phòng và độ tin cậy trong hệ thống tự động hóa công nghiệp. Khác với các mạch tiêu chuẩn, các mạch an toàn có thể có hai cảm biến được kết nối song song cho một đầu vào PLC duy nhất hoặc một cấu hình cảm biến phân tán trên nhiều đầu vào PLC.
Các kiến trúc, như "1oo2" nơi một cảm biến đơn lẻ có thể kích hoạt một sự ngừng hoạt động an toàn, giới thiệu tính dự phòng. Khái niệm đằng sau nó là mặc dù một cảm biến bị hỏng không thể phát hiện một sự cố nguy hiểm, hệ thống vẫn phải ngừng quy trình một cách an toàn do sự hiện diện của cảm biến dự phòng.
Phạm vi Chẩn đoán và An toàn
"Độ bao phủ chẩn đoán là quá trình giám sát và phân tích các tín hiệu hệ thống nhằm phát hiện lỗi hoặc sự cố trước khi chúng trở nên nghiêm trọng. Độ bao phủ chẩn đoán tốt có nghĩa là thiết kế các hệ thống cung cấp chẩn đoán chính xác và có thể hành động thông qua các màn hình SCADA, điều kiện báo động hoặc trạng thái bộ điều khiển cụ thể."
"Sự bao phủ chẩn đoán tốt đảm bảo rằng các nhà điều hành nhanh chóng nhận ra bất kỳ vấn đề nào và đưa ra phản ứng hiệu quả để ngăn ngừa sự cố. Bằng cách hạn chế các tín hiệu thừa thãi và tập trung nguồn lực vào những tín hiệu liên quan, nó cải thiện an toàn tổng thể của hệ thống."
