ในเครื่องจักรแบบดิสครีตจำนวนมาก ช่องสัญญาณพร็อกซิมิตีหรือม่านแสงเพียงช่องเดียวถูกใช้เป็นอินเตอร์ล็อกด้านความปลอดภัยหรือคุณภาพ แม้ว่าอินพุตจะเป็นจุดดิสครีตทั่วไปก็ตาม เมื่อช่องสัญญาณนั้นใช้งานเซนเซอร์แบบหน้าสัมผัสปกติเปิด (N.O.) คอนโทรลเลอร์จะไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างพื้นที่ตรวจจับที่ว่างกับคอนเน็กเตอร์ที่ถูกถอดออกได้ ทั้งสองเงื่อนไขจะแสดงค่า FALSE ในลอจิกแลดเดอร์ ผู้ปฏิบัติงานที่ค้นพบช่องโหว่นี้สามารถเปิดการ์ดทิ้งไว้ ถอดปลั๊กเซนเซอร์ตรวจจับเครื่องมือ หรือบายพาสการตรวจสอบการมีอยู่ของชิ้นงานโดยไม่ทำให้เกิดสัญญาณเตือน เครื่องจักรยังคงทำงานต่อไปภายใต้สมมติฐานที่ผิดว่ากระบวนการยังอยู่ในสภาพปกติ

บทความนี้อธิบายว่าเหตุใดการตรวจจับแบบ N.O. จึงซ่อนความขัดข้องของสายที่ขาด วิธีที่อุปกรณ์แบบปกติปิด (N.C.) และอุปกรณ์แบบหน้าสัมผัสคู่ช่วยให้ตรวจพบความผิดปกติได้อย่างไร รวมถึงตำแหน่งที่โมดูลอินพุตวินิจฉัยของ Allen-Bradley เช่น 1756-IA8D และ 1756-IB16D เข้ามามีบทบาทในสถาปัตยกรรม ControlLogix นอกจากนี้ยังแยกให้ชัดเจนระหว่างการวินิจฉัยด้วย PLC กับสถาปัตยกรรมความปลอดภัยที่ผ่านการรับรอง ซึ่งใช้รีเลย์ความปลอดภัยหรือ PLC ความปลอดภัยสำหรับฟังก์ชัน SIL 2 / PLd โดยเอกสาร Publication 1756-TD002 ยังคงเป็นเอกสารอ้างอิงหลักสำหรับคุณลักษณะทางไฟฟ้าของดิจิทัล I/O ใน ControlLogix

เหตุใดเซนเซอร์แบบปกติเปิดจึงซ่อนสายเคเบิลที่ถูกถอดปลั๊ก

อินพุตดิสครีตที่รับสัญญาณจากเซนเซอร์แบบซอร์สซิงหรือซิงกิงจะประเมินกระแสที่ไหลผ่านช่องสัญญาณ สำหรับอุปกรณ์แบบ N.O. กระแสจะไหลเฉพาะเมื่อมีการตรวจพบชิ้นงานเป้าหมาย เมื่อไม่มีชิ้นงานเป้าหมาย ช่องสัญญาณจะเปิดและบิตอินพุตเป็น FALSE เมื่อถอดปลั๊กสายเคเบิล ช่องสัญญาณก็เปิดเช่นกัน และบิตอินพุตจะเป็น FALSE อีกครั้ง ดังนั้นแอปพลิเคชัน PLC จึงไม่มีสถานะแยกต่างหากที่หมายถึง “ไม่มีเซนเซอร์” ลอจิกคุณภาพที่เพียงรอค่า TRUE ก่อนเริ่มรอบการทำงานจะมองทั้งสองเงื่อนไขว่า “พร้อมให้ทำงานต่อ” ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ผิดอย่างยิ่งสำหรับงานป้องกันอันตรายและการตรวจจับการมีอยู่

สำหรับเซนเซอร์แบบ N.C. สถานะปกติขณะว่างที่มีสภาพสมบูรณ์คือ TRUE เมื่อมีการตรวจพบชิ้นงาน หน้าสัมผัสจะเปิดและทำให้บิตเป็น FALSE สายเคเบิลที่ถูกถอดปลั๊กก็ทำให้บิตเป็น FALSE เช่นกัน แต่สถานะนี้จะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อมีบางอย่างผิดปกติเมื่อเทียบกับสถานะปกติที่คาดไว้ซึ่งเป็น TRUE ดังนั้นลอจิกของแอปพลิเคชันจึงสามารถกำหนดให้ต้องมีค่า TRUE ก่อนอนุญาตให้เกิดการเคลื่อนที่ และถือว่าสถานะ FALSE ที่คงอยู่นานโดยไม่มีเหตุผลจากกระบวนการรองรับเป็นความขัดข้อง ความแตกต่างนี้ไม่ใช่เพียงเรื่องของความหมาย แต่เป็นความแตกต่างระหว่างการบายพาสที่เงียบสนิทกับการบังคับให้เครื่องหยุด

เซนเซอร์หน้าสัมผัสคู่และสถาปัตยกรรมแบบผสม

พร็อกซิมิตีสวิตช์และสวิตช์การ์ดอุตสาหกรรมจำนวนมากมีชุดหน้าสัมผัสคู่ ได้แก่เส้นทาง N.O. หนึ่งเส้นทางสำหรับลอจิกเครื่องจักร และเส้นทาง N.C. หนึ่งเส้นทางสำหรับการตรวจสอบหรือการเชื่อมต่อเข้ากับวงจรความปลอดภัย รูปแบบที่ใช้งานได้จริงคือส่งหน้าสัมผัส N.O. เข้าอินพุต PLC มาตรฐานสำหรับการตัดสินใจด้านลำดับการทำงานหรือคุณภาพ ขณะที่หน้าสัมผัส N.C. ต่อเข้ากับรีเลย์ความปลอดภัยหรือช่องสัญญาณ I/O ความปลอดภัย ซึ่งต้องปิดอยู่ตลอดเพื่อให้เครื่องจักรได้รับอนุญาตให้ทำงาน หากถอดคอนเน็กเตอร์ เส้นทาง N.C. จะเปิดและรีเลย์ความปลอดภัยจะปลดการทำงาน โดยไม่ขึ้นกับสิ่งที่ PLC คิด หากชิ้นงานเป้าหมายเพียงแค่อยู่ในตำแหน่ง เส้นทาง N.O. จะเปลี่ยนสถานะ ขณะที่เส้นทางตรวจสอบ N.C. ยังคงยืนยันความต่อเนื่องของสายเคเบิลและตัวอุปกรณ์ได้

หากไม่มีฮาร์ดแวร์แบบหน้าสัมผัสคู่ การต่อวงจรอุปกรณ์แบบ N.C. “มีอุปกรณ์อยู่” แบบอนุกรมผ่านอินพุตตรวจสอบเฉพาะก็ยังช่วยได้ โดยผู้ติดตั้งต้องเข้าใจว่าการขาดของสายเพียงเส้นเดียวที่ใดก็ตามในวงจรจะมีลักษณะเหมือนอุปกรณ์หายไป การติดป้าย เอกสารกล่องพักสาย และการทดสอบการทำงานเป็นระยะยังคงเป็นสิ่งจำเป็น ห้ามพึ่งพาบิตอินพุต PLC เพียงจุดเดียวเป็นชั้นการป้องกันเพียงชั้นเดียวสำหรับอันตรายต่อบุคลากร

โมดูลวินิจฉัย: 1756-IA8D และ 1756-IB16D

โมดูลดิจิทัลวินิจฉัยของ ControlLogix เพิ่มความสามารถในการตรวจจับสายขาดและการลัดวงจร ซึ่งโมดูลมาตรฐานไม่มี โมดูลอินพุตวินิจฉัย AC รุ่น 1756-IA8D สามารถระบุสภาวะสายขาดได้เมื่อวงจรภาคสนามดึงกระแสน้อยกว่าประมาณ 2 mA ขณะที่มีแรงกระตุ้นอยู่ โมดูลอินพุตวินิจฉัย DC รุ่น 1756-IB16D จะแจ้งเตือนสภาวะสายขาดเมื่อกระแสต่ำกว่าประมาณ 0.5 mA ค่าเกณฑ์เหล่านี้มีความสำคัญ เนื่องจากเซนเซอร์และอุปกรณ์ภาคสนามรุ่นเก่าบางชนิดมีกระแสรั่วมากพอที่จะทำให้โมดูลที่ไม่มีการวินิจฉัยยัง “เห็นว่าปกติ” ทั้งที่อยู่ใกล้ขอบเขตของวงจรเปิดจริง Publication 1756-TD002 แสดงขีดจำกัดทางไฟฟ้าและพฤติกรรมการวินิจฉัยไว้เป็นตาราง ควรออกแบบตามค่าที่เผยแพร่สำหรับหมายเลขแค็ตตาล็อกและซีรีส์เฉพาะเสมอ

ระบบ Genius I/O รุ่นเก่ามักถูกกล่าวถึงในการปรับปรุงระบบ เนื่องจากพฤติกรรมกระแสรั่วที่ประมาณ 2 mA มีอิทธิพลต่อวิธีการออกแบบวงจร AC รุ่นเก่า เมื่อนำจุด Genius มาใช้งานกับ ControlLogix อย่าสันนิษฐานว่าการเดินสายเซนเซอร์แบบเดิมจะทำให้ได้สถานะการวินิจฉัยที่ถูกต้องบน 1756-IA8D โดยอัตโนมัติ ให้ตรวจวัดกระแสขณะไม่มีการทำงาน ยืนยันกระแสรั่วในสถานะปิดของเซนเซอร์ และปรับเครือข่ายพูลอัปหรือวงจรกระตุ้นหากบิตวินิจฉัยกระพริบหรือไม่เคยทำงาน บิตสถานะการวินิจฉัยควรถูกแมปเข้าสู่ลอจิกการแจ้งเตือนและการยับยั้งการทำงาน ไม่ใช่ถูกละเลยว่าเป็นเพียงสถานะเสริม

ขั้นตอนการใช้งาน

1. จัดทำรายการเซนเซอร์ทุกตัวที่ใช้เป็นอินเตอร์ล็อกสำหรับการ์ด การตรวจจับการมีอยู่ หรือเครื่องมือ ระบุขั้ว (N.O. หรือ N.C.) และตรวจสอบว่าผู้ปฏิบัติงานสามารถเข้าถึงคอนเน็กเตอร์ได้หรือไม่
2. เลือกใช้อุปกรณ์แบบ N.C. หรือหน้าสัมผัสคู่สำหรับช่องสัญญาณใดก็ตามที่ต้องยืนยันความสมบูรณ์ของสายเคเบิล ปรับปรุงแบบไฟฟ้าและแท็ก PLC ให้ตรงกับสถานะปกติขณะว่างแบบใหม่
3. สำหรับช่องสัญญาณโซลิดสเตตที่ยังคงใช้งานอยู่ ให้ระบุโมดูลวินิจฉัย (1756-IB16D สำหรับ DC, 1756-IA8D สำหรับ AC) และทดสอบการเดินสายขาดโดยถอดปลั๊กแต่ละช่องภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้
4. แมปบิตความขัดข้องจากการวินิจฉัยเข้าสู่ลอจิกการแจ้งเตือนแบบระบุสาเหตุแรกและลอจิกอนุญาตการทำงานที่ยับยั้งระบบ กำหนดให้ต้องรีเซ็ตที่ผ่านการยืนยันหลังเกิดเหตุสายขาด
5. สำหรับฟังก์ชัน SIL 2 / PLd ให้ติดตั้งฟังก์ชันความปลอดภัยในรีเลย์ความปลอดภัยหรือสถาปัตยกรรม PLC ความปลอดภัย ห้ามอ้างว่าโปรแกรม PLC มาตรฐานเพียงอย่างเดียวเป็นมาตรการด้านความสมบูรณ์ของความปลอดภัย

พิสูจน์การตรวจจับสายขาดในทุกช่องสัญญาณ

การตรวจสอบทำได้โดยตรงและควรบันทึกไว้ในเช็กลิสต์การทดสอบเดินระบบ เมื่อจ่ายไฟและยับยั้งการทำงานของเครื่องจักรแล้ว ให้ถอดปลั๊กเซนเซอร์สำคัญแต่ละตัว และยืนยันว่าการแจ้งเตือนหรือการปลดวงจรความปลอดภัยที่คาดไว้เกิดขึ้นภายในเวลาตอบสนองที่ออกแบบไว้ ต่อสายกลับคืนและยืนยันว่าสถานะปกติขณะว่างแบบ N.C. กลับเป็น TRUE ก่อนล้างความขัดข้อง จุดผิดพลาดที่พบบ่อย ได้แก่ การปล่อยให้เซนเซอร์ N.O. อยู่ในแท็ก “ความปลอดภัย” ด้วยความเคยชิน การใช้โมดูลวินิจฉัยโดยต่อวงจรกระตุ้นไม่ถูกต้อง และการสันนิษฐานว่างบประมาณกระแสรั่วแบบยุค Genius ยังคงใช้ได้หลังเปลี่ยนแพลตฟอร์ม อีกข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือการมองบิตสายขาดจากการวินิจฉัยเป็นเพียงคำเตือนแบบไม่รุนแรง ขณะที่เครื่องจักรยังคงทำงานเป็นรอบต่อไป

ท้ายที่สุด โปรดจำไว้ว่าดิจิทัล I/O แบบวินิจฉัยช่วยเพิ่มความสะดวกในการบำรุงรักษาและลดการบายพาสที่ไม่ถูกตรวจพบ แต่ไม่ได้สร้างฟังก์ชันความปลอดภัยที่ผ่านการรับรองขึ้นมาได้ด้วยตัวมันเอง จับคู่การวินิจฉัยของ PLC เข้ากับผลิตภัณฑ์ความปลอดภัยแบบฮาร์ดแวร์ที่มีขนาดเหมาะสมกับการประเมินความเสี่ยง และจัดเตรียมโมดูล PLC และ I/O สำรองให้สอดคล้องกับมาตรฐานแพลตฟอร์ม ControlLogix เดียวกับที่ใช้ในส่วนอื่นของเซลล์