Một cảm biến bị ngắt kết nối không tự động có thể phân biệt với trạng thái TẮT hợp lệ. Trên một đầu vào thường mở thông thường, mục tiêu không hiện diện, dây dẫn bị hở, mất nguồn cảm biến và đầu nối bị tháo ra đều có thể tạo ra cùng một giá trị 0. Phản ứng đúng bắt đầu bằng việc xác định cảm biến thực hiện chức năng gì và rủi ro nào sẽ xảy ra nếu giá trị 0 đó được chấp nhận là trạng thái hoạt động bình thường.

Hệ thống dây dẫn có khả năng hiển thị lỗi giúp cải thiện việc chẩn đoán, nhưng bảo vệ con người phụ thuộc vào toàn bộ chức năng an toàn đã được thẩm định.

Phân biệt chẩn đoán quy trình với an toàn chức năng

Cảm biến quy trình có thể phát hiện chi tiết, mức chất lỏng trong bồn, vị trí xi lanh hoặc tình trạng kẹt băng tải. Nếu cáp bị hở, phản ứng phù hợp có thể là cảnh báo bảo trì, khóa chu trình hoặc dừng có kiểm soát. Thiết bị bảo vệ như cửa chắn có liên động, rèm quang hoặc nút dừng khẩn cấp thuộc về một chức năng an toàn được xác định từ đánh giá rủi ro của máy. Kiến trúc, độ bao phủ chẩn đoán, thời gian phản hồi, hành vi đặt lại và quy trình xác minh của chức năng đó phải đáp ứng mức hiệu năng an toàn yêu cầu.

Một đầu vào PLC tiêu chuẩn có thể cung cấp bằng chứng bảo trì hữu ích, nhưng việc gắn nhãn logic của nó là “an toàn” không mang lại khả năng chịu lỗi đã được chứng nhận. Các quyết định bảo vệ nên do thiết bị an toàn và logic an toàn phù hợp thực hiện. Hệ thống điều khiển tiêu chuẩn có thể nhận trạng thái chẩn đoán để hiển thị thông báo, ghi dấu thời gian và khắc phục sự cố mà không trở thành phần tử duy nhất có nhiệm vụ loại bỏ chuyển động nguy hiểm.

Có thể xem các nhóm phần cứng liên quan thông qua bộ sưu tập Cảm biến và Hệ thống PLC & PAC của trang web, nhưng thiết bị được chọn, mô-đun đầu vào và phương pháp đấu dây phải được thẩm định như một ứng dụng thống nhất.

Chọn mạch có trạng thái hoạt động bình thường có thể quan sát được

Một tiếp điểm thường đóng mang dòng điện ở trạng thái nghỉ bình thường, vì vậy dây dẫn bị đứt thường khiến đầu vào chuyển sang tắt. Điều này giúp phát hiện lỗi tốt hơn mạch thường mở, nhưng vẫn chưa phải là biện pháp bảo vệ đầy đủ. Một đoạn chập song song với tiếp điểm có thể giữ tín hiệu ở trạng thái bật, dây dẫn chung có thể vô hiệu hóa nhiều kênh, và phần mềm có thể xử lý sai quá trình chuyển trạng thái.

Các thiết bị bảo vệ nhạy điện hiện đại thường sử dụng hai đầu ra bán dẫn được giám sát, thường gọi là các kênh OSSD. Bộ điều khiển an toàn tương thích sẽ đánh giá cả hai kênh, bao gồm thời gian và hành vi kiểm tra của chúng. Thiết bị bảo vệ cửa cơ điện có thể sử dụng các tiếp điểm tác động cưỡng bức trong cấu hình hai kênh. Điểm cốt lõi không đơn giản là “hai dây”; đó là khả năng phát hiện lỗi độc lập, hành vi kiểm tra có kiểm soát và phản ứng an toàn được xác định rõ.

Hiểu chính xác đầu vào phát hiện dây dẫn hở đo lường gì

Các mô-đun đầu vào chẩn đoán có thể phân biệt dây dẫn bị hở bằng cách yêu cầu một dòng điện nhỏ ngay cả khi tiếp điểm hiện trường đang mở. Sổ tay I/O số ControlLogix hiện hành của Rockwell Automation nêu rằng chức năng phát hiện dây dẫn hở xác minh hệ thống dây hiện trường và yêu cầu dòng rò tối thiểu. Đối với đầu vào tiếp điểm, một điện trở rò được mắc song song với tiếp điểm để mô-đun chờ có dòng điện trong trạng thái TẮT logic. Khi mất dòng điện này, lỗi tại điểm sẽ được phát hiện.

1756-IB16D là mô-đun đầu vào chẩn đoán 10–30 V DC. Thông tin đấu dây được công bố của mô-đun quy định các giá trị điện trở rò theo điện áp nguồn, trong đó có 15 kΩ ở 24 V DC. Đây là dữ liệu kỹ thuật dành riêng cho từng thiết bị, không phải công thức áp dụng chung. Ngưỡng đầu vào, dung sai và công suất của điện trở, dòng rò ở trạng thái tắt của cảm biến, đèn báo của mô-đun giao tiếp và dao động nguồn đều ảnh hưởng đến khoảng chẩn đoán.

Dòng rò quá thấp có thể khiến một tiếp điểm mở đang hoạt động bình thường bị hiểu là dây bị đứt. Dòng quá cao có thể giữ đầu vào ở trạng thái bật, tạo nhiệt hoặc che giấu một lỗi khác. Đèn báo và mô-đun giao tiếp cũng có thể làm thay đổi dòng điện ở trạng thái tắt. Hãy sử dụng đúng sổ tay của dòng mô-đun, tính toán dòng điện và công suất tiêu tán trong trường hợp xấu nhất, đồng thời kiểm tra mạch hiện trường đã lắp ráp ở điện áp nguồn tối thiểu và tối đa.

Thiết kế đường nguồn và đường hồi để phục vụ chẩn đoán

Chẩn đoán tại từng điểm không phải lúc nào cũng phân biệt được dây tín hiệu bị đứt với mất đường hồi chung hoặc mất nguồn hiện trường. Nếu một nhóm đầu vào đồng thời báo lỗi dây dẫn hở, hãy kiểm tra nguồn và đường hồi dùng chung trước khi thay nhiều cảm biến. Khi có thể, hãy giám sát nguồn hiện trường và phân nhóm các kênh sao cho một sự cố mất nguồn chung không tạo ra trạng thái máy mơ hồ.

Cảm biến tiệm cận và cảm biến quang điện ba dây tạo thêm một dạng lỗi: dây đầu ra có thể vẫn nguyên vẹn trong khi nguồn cảm biến bị mất. Hãy sử dụng chức năng chẩn đoán của thiết bị, trạng thái phụ, giám sát dòng điện hoặc kiến trúc đầu vào có khả năng hiển thị tình trạng mất nguồn. Đối với cảm biến thông minh kết nối mạng, trạng thái liên lạc có thể cung cấp thêm bằng chứng, nhưng không nên âm thầm thay thế đường bảo vệ đấu dây cứng trừ khi chức năng an toàn qua mạng được thiết kế và thẩm định riêng cho mục đích đó.

Xác định hành vi lỗi mang tính quyết định

Đối với mỗi tín hiệu, hãy ghi lại phản ứng an toàn hoặc có kiểm soát trước tình trạng dây dẫn hở, ngắn mạch, sai lệch kênh, mất nguồn hiện trường, dữ liệu mạng lỗi thời và lỗi bên trong thiết bị. Đầu vào quy trình có thể chốt cảnh báo và ngăn chu trình tự động tiếp theo. Đầu vào an toàn phải kích hoạt chức năng an toàn đã xác định trong thời gian phản hồi cho phép.

Không để chức năng chống dội hoặc độ trễ cảnh báo chung che khuất lỗi. Lọc có thể phù hợp với hiện tượng dội tiếp điểm hoặc nhiễu điện, nhưng độ trễ phải ngắn hơn mức rủi ro của quy trình cho phép. Hãy ghi riêng các bit chẩn đoán thô với trạng thái quy trình đã xử lý để nhân viên bảo trì có thể thấy lý do máy dừng.

Khôi phục cũng quan trọng không kém. Việc kết nối lại cảm biến không được gây ra khởi động bất ngờ. Hãy yêu cầu các điều kiện đặt lại được xác định trong đánh giá rủi ro, xác nhận khu vực nguy hiểm đã an toàn và tách biệt việc xác nhận lỗi khỏi lệnh khởi động chuyển động.

Kiểm tra chức năng của mạch đã lắp đặt

Rà soát bản vẽ không thể chứng minh hành vi thực tế tại hiện trường. Trong quá trình chạy thử, hãy kiểm tra thao tác bình thường rồi ngắt kết nối cảm biến tại thiết bị và tại các đầu nối trung gian. Mở từng dây dẫn riêng lẻ, ngắt nguồn hiện trường, ngắt đường hồi chung và tạo các trường hợp sai lệch kênh được nhà sản xuất cho phép trong quy trình kiểm tra. Xác nhận bộ điều khiển nhận diện đúng điểm dự kiến và phản ứng của máy phù hợp với các yêu cầu an toàn.

Khi sử dụng hai kênh, hãy kiểm tra từng kênh một, khả năng phát hiện lỗi chéo theo quy định, thời gian sai lệch, thao tác đặt lại và chức năng ngăn khởi động lại. Ghi lại thời gian dừng thực tế nếu thông số này góp phần xác định khoảng cách bảo vệ. Sau khi bảo trì hoặc thay thiết bị, hãy lặp lại các phép kiểm tra chức năng liên quan thay vì mặc định rằng việc đấu chân đầu nối giống nhau sẽ bảo đảm hành vi giống nhau.

Duy trì độ bao phủ chẩn đoán trong suốt vòng đời máy

Việc thay đổi các khối đầu nối, mô-đun đèn báo, chiều dài cáp, card đầu vào, loại cảm biến hoặc cấu hình bộ điều khiển an toàn có thể làm thay đổi khoảng dòng điện hoặc thời gian chẩn đoán. Hãy đưa các hạng mục đó vào quy trình kiểm soát thay đổi. Định kỳ xem xét nhật ký chẩn đoán để phát hiện các sự kiện dây dẫn hở không liên tục; chúng thường chỉ ra máng cáp bị hỏng, đầu nối lỏng, nhiễm bẩn hoặc đầu nối sắp hỏng trước khi xảy ra sự cố ngừng máy hoàn toàn.

Ranh giới kỹ thuật rất rõ ràng: phát hiện dây dẫn hở là một tính năng bảo trì tuyệt vời và có thể góp phần phát hiện lỗi, nhưng bản thân nó không phải là một chức năng an toàn hoàn chỉnh. Những máy đáng tin cậy làm cho từng lỗi trở nên dễ nhận biết, gán cho lỗi một phản ứng mang tính quyết định và xác minh phản ứng đó tại thiết bị hiện trường thực tế.