
أولاً: الإطار المعياري
ما الذي يجب البحث عنه في الإطار المعياري؟
وفقًا لممارسات معايير السلامة الوظيفية، يمكن النظر إلى الإطار على النحو التالي: الأساس – IEC 61508 السلامة الوظيفية للأنظمة الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة (المعيار الأساسي لمجموعة معايير السلامة الوظيفية بأكملها، Shunqi.com)؛
مستوى تكامل السلامة (SIL). مستوى تكامل السلامة هو مستوى منفصل (واحد من أربعة مستويات ممكنة، يُستخدم لتحديد متطلبات تكامل السلامة لوظائف السلامة المخصصة للأنظمة الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة؛ SIL4 هو الأعلى، وSIL1 هو الأدنى، الموقع الرسمي للجنة الكهروتقنية الدولية). الاحتمالية – سلامة النظام هي احتمالية أن يؤدي نظام متعلق بالسلامة وظائف السلامة المطلوبة بنجاح خلال فترة زمنية محددة وفي ظل ظروف محددة (يُعرّف معيار IEC 61508 مفهوم SIL لتحديد سلامة النظام كميًا، مركز دعم صناعة سيمنز)؛ السمة – SIL هي سمة وظيفة السلامة (الموقع الرسمي للجنة الكهروتقنية الدولية)؛ الميكانيكية – معيار IEC 62061 السلامة الميكانيكية والسلامة الوظيفية لأنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والإلكترونية القابلة للبرمجة المتعلقة بالسلامة (يعتمد مباشرةً على معيار IEC 61508، على الرغم من بعض التغييرات في المصطلحات في معيار IEC 62061 لتتوافق مع مجال سلامة المعدات الميكانيكية؛ مبدأ دورة حياة السلامة والنهج القائم على المخاطر هما نفس معيار IEC 61508، سيمنز)؛ العلاقة – مستويات أداء PL وفقًا للمعيار EN/ISO 13849-1، ومستويات سلامة SIL وفقًا للمعيار EN/IEC 62061 (يوضح الجدول العلاقة بين PL وSIL؛ حيث لا توجد قيمة مقابلة لـ a، وb وc وd وsIL وSIL على التوالي، وفقًا لمعيار شنايدر). متسق – يحدد معيار IEC 62061:2021 المتطلبات والتوصيات لتصميم ودمج التحقق من أنظمة التحكم المتعلقة بالسلامة (SCS) (ينطبق على أنظمة التحكم المستخدمة منفردة أو مجتمعة لأداء وظائف سلامة الآلات، وفقًا لمعيار IEC Webstore) – ست نقاط رئيسية يجب مراعاتها: أساسيات IEC 61508، ومستويات SIL 4، واحتمالية النجاح، وخصائص SIL، والجوانب الميكانيكية لـ IEC 62061، وتوافق PL وSIL؛ إطار النقاط الرئيسية الست واضح.
II.
مستوى الشهادة
ما الذي يجب مراعاته عند تحديد مستوى الشهادة؟ وفقًا للخبرة العملية في مستويات شهادات السلامة لأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، تُصنَّف المستويات كما يلي: مستوى الأداء (PL) – يُمثل مستوى الأداء (PL) مؤشرًا كميًا لموثوقية نظام السلامة (أ/ب/ج/د/هـ، حيث يُمثل PLA أدنى مستوى وPLe أعلى مستوى، ويتوافق مع درجة خطورة المعدات: مخاطر طفيفة PLA/PLb، مخاطر عامة PLC، مخاطر عالية PLd، مخاطر عالية جدًا PLe، Shunqi.com)؛ إلزامي – تتطلب عمليات التفتيش العشوائية التي يجريها الاتحاد الأوروبي حاليًا للمعدات عالية الخطورة، مثل معدات الأتمتة الصناعية، ومعدات التشكيل، ومعدات القطع، والأذرع الروبوتية، حدًا أدنى من مستوى الأداء (PLd) (كلما زادت المخاطر، زاد مستوى البنية المطلوب، وزاد مستوى الأداء (PL)، Shunqi.com). مستويات شهادات السلامة العامة – مستويات شهادات السلامة العامة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (SIL 3 وفقًا للمعيار IEC 61508، وSIL 3 وفقًا للمعيار IEC 62061، وPL e وفقًا للمعيار ISO 13849-1، وABB AC500-S معتمدة من قبل TUV SUD Rail GmbH)؛ الميكانيكية – تتوافق وحدات الإدخال/الإخراج الآمنة Rockwell ControlLogix CIP مع المعايير ذات الصلة (الفئة 4/PL e وفقًا للمعيار EN ISO 13849-1، وSIL 3 وفقًا للمعيار IEC 61508، وينطبق على التطبيقات المتعلقة بالسلامة حتى الفئة 4/PL e، وشهادة Rockwell رقم 968/FSP 1806.02/24)؛ التركيب – عند استخدام وحدة التحكم GuardLogix 5570 مع شريك أمان، فإنها تتوافق مع SIL 3/SC 3 وفقًا للمعيار EN 61508 وPL e/الفئة 4 وفقًا للمعيار EN 62061. EN ISO 13849-1 (راجع أيضًا مراجعة متطلبات EN IEC، EN 61131-2:2007 البنود 6.1-6.3 و8، IEC 61131-2:2017، شهادة نوع Rockwell EC)؛ معايير مزدوجة – يمكن استخدام وحدة التحكم S7-1200 الآمنة من الأعطال لمهام السلامة التي تتوافق مع SIL 3 من IEC 61508 وPL e من ISO 13849-1 (الإجراءات المتعلقة بالسلامة التي تم إنشاؤها في TIA Portal، أداة تكوين السلامة STEP 7 باستخدام لغات LAD وFBD، Shunqi.com)؛ المرحلات – صُمم مرحل الأمان 3SK2 ليتوافق مع معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) الخاصة بتطبيق دليل معدات سيمنز (دليل معدات سيمنز) لمستوى SIL 3 (المعيار 62061) وPLE/Cat.4 (المعيار 13849-1). وتشمل الاعتبارات الرئيسية الستة للمستوى: PLE من a إلى e، ومعيار PLD الإلزامي للاتحاد الأوروبي، وSIL3 بالإضافة إلى PLE، وCat.4/PLE، وشهادة المعيار المزدوج، ومرحلات الأمان من نفس المستوى. تُحدد هذه الاعتبارات الستة المستوى بوضوح.
**ثالثًا: محتوى الشهادة**
**ما يجب البحث عنه في محتوى الشهادة؟** وفقًا لممارسات شهادة SIL، يمكن عرض المحتوى على النحو التالي: المستويات – تُقسم شهادة SIL إلى أربعة مستويات: من SIL1 إلى SIL4 (تشمل مستويات المنتج والنظام، مع كون SIL4 هو المستوى الأعلى من حيث المتطلبات).
المحتوى – تشمل شهادة السلامة الوظيفية بشكل أساسي تقييم إدارة الوثائق (FSM) لعملية تطوير معدات السلامة، وحساب وتقييم موثوقية الأجهزة، وتقييم البرمجيات، والاختبارات البيئية، واختبارات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC). المسؤولية – اللجنة الفنية الوطنية للتوحيد القياسي المسؤولة عن تقنية SIL هي اللجنة الفنية الوطنية لتوحيد القياس والتحكم والأتمتة للصناعات التحويلية (SAC/TC124) (وحدة الأمانة العامة هي معهد التكنولوجيا الشاملة والاقتصاد لأجهزة القياس والعدادات في صناعة الآلات). العملية – تتضمن عملية الحصول على شهادة SIL سعي الشركات المصنعة إلى الامتثال لمعيار IEC 61508، ومراجعة جهة منح الشهادات (CB) المستقلة لجهود الشركة المصنعة، وتحقق جهة الاعتماد (AB) من ممارسات مراجعة جهة منح الشهادات (تبدأ العملية بتحديد الشركة المصنعة لحالة تجارية يمكنها إنتاج منتج يفي بمستويات SIL محددة، عادةً 2 أو 3، ثم تخطيط التطوير وفقًا لمتطلبات IEC 61508؛ NRC). بناءً على – تستند شهادة SIL إلى معيار IEC 61508. 61508 (GB/T، Shunqi.com)؛ التحقق – كلما ارتفع مستوى سلامة النظام الأمني، زادت احتمالية أداء وظائف الأمان المطلوبة (استنادًا إلى استخدام الأنظمة الأمنية، وتحليل Sohu SIS)؛ الشهادة – تُصدر الشهادات من قِبل جهات خارجية (TUV SUD Rail GmbH، وشهادة Rockwell، وشهادة الموافقة على النوع من المفوضية الأوروبية) – ستة جوانب يجب مراعاتها: نظام المنتج ذو المستويين، وتقييم وثائق إدارة سلامة النظام، واختصاص SAC/TC124، ومراجعة جهة منح الشهادات والتحقق من جهة الاعتماد، استنادًا إلى معيار IEC 61508، وشهادات الجهات الخارجية – يجب تغطية جميع الجوانب الستة.
IV.
متطلبات البنية
ما الذي يجب البحث عنه في متطلبات البنية؟
وفقًا لممارسات بنية PLC الآمنة، ينبغي النظر إلى البنية على النحو التالي: مستقلة – يجب إعداد وحدات التحكم المنطقية بشكل مستقل (يمكن مشاركة وظائف السلامة المُجهزة بمستوى SIL1 مع نظام التحكم الأساسي في العملية؛ يجب فصل وحدات التحكم المنطقية لوظائف السلامة المُجهزة بمستوى SIL2 وSIL3 عن نظام التحكم الأساسي في العملية، وفقًا لإرشادات إدارة الطوارئ في مقاطعة يونان بشأن أنظمة السلامة الكيميائية المُجهزة)؛ زائدة – يجب تكوين وحدات التحكم المنطقية بشكل زائد (يجب أن تكون وحدات التحكم المنطقية المستخدمة لوظائف السلامة المُجهزة زائدة، ويجب أن يفي عدد التكرارات بمتطلبات التحقق والحساب لمستوى سلامة النظام، وفقًا لإدارة الطوارئ في مقاطعة يونان)؛ متوافقة – يجب أن تفي وحدات التحكم المنطقية بمتطلبات مستوى سلامة النظام (يجب أن تؤدي وظائف السلامة المُجهزة بشكل مستقل، وفقًا لإدارة الطوارئ في مقاطعة يونان). وظائف السلامة – يجب أن تتوافق وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الآمنة من ميتسوبيشي QS مع معايير السلامة الدولية (EN954-1 الفئة 4، ISO13849-1 PLe، IEC61508 JIS C 0508 SIL). 3. يمكن توصيلها بمفاتيح إيقاف الطوارئ، والستائر الضوئية، وما إلى ذلك، لقطع التيار الكهربائي عن المصادر الخطرة (ميتسوبيشي إلكتريك)؛ STO – يقطع STO إلكترونيًا إمداد الطاقة إلى محرك المؤازرة (وظيفة أمان من ميتسوبيشي)؛
SS1 – يتحكم SS1 في سرعة المحرك لإبطاء سرعته وإيقافه، ثم يتحول إلى STO (ميتسوبيشي).
يتحكم SS2 في سرعة المحرك لإبطاء حركته وإيقافه، ثم يتحول إلى SOS (لا يقطع SOS طاقة محرك القيادة ويراقب حالة التوقف؛ يراقب SLS كل جزء من ذراع الروبوت لضمان عدم تجاوز السرعة المحددة؛ يراقب SLP الموضع لضمان عدم تجاوزه، ميتسوبيشي) – ستة جوانب للبنية: وحدات تحكم مستقلة ومتكررة من المستوى SIL2/3، وإكمال مستقل لمستويات الامتثال، وقطع مصادر الخطر، وSTO/SS1/SS2، وSLS/SOS/SLP، ستة جوانب لبنية موثوقة.
خامساً: الاختيار والتنفيذ
ما يجب مراعاته عند الاختيار والتنفيذ. بناءً على الخبرة العملية في اختيار وتنفيذ وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الآمنة، ينبغي أن يكون التنفيذ كما يلي: الاختيار – اختيار Siemens SIMATIC S7-1500F/S7-1200F ومعايير السلامة (يحدد معيار IEC 61508 مفهوم SIL، ومعايير السلامة الميكانيكية IEC 62061، مركز تنزيل Siemens). الواجهات – توصيل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الآمنة بمفاتيح إيقاف الطوارئ، والستائر الضوئية، وما إلى ذلك (لقطع مصادر الخطر مثل طاقة الروبوت، وإيقاف تشغيل خرج الأمان، ونظام Mitsubishi QS)؛ التركيبات – تتوافق عائلة مرحلات الأمان MSR100 مع المعايير ذات الصلة (الفئة 4/PL e وفقًا للمعيار EN ISO 13849-1، وحتى مستوى سلامة السلامة SIL 3 وفقًا للمعيارين EN IEC 62061/EN 61508، ويمكن استخدامها لتطبيقات تصل إلى PLE وSIL 3، وشهادة Rockwell)؛ التدريب – تدريب مهندس السلامة الوظيفية (ISO 13849: مكونات السلامة المتعلقة بأنظمة التحكم الميكانيكية، وIEC 62061: السلامة الوظيفية، وتحديد المخاطر وتقييمها لأنظمة التحكم الإلكترونية القابلة للبرمجة الكهربائية والإلكترونية وفقًا للمعيار ISO 12100، وUL). الحلول)؛ التحقق من الصحة – عندما يكون تصنيف مستوى السلامة المتكامل (SIL) لوظيفة أمان مُجهزة (SIF) أكبر من أو يساوي 1، يُشترط التحقق من صحة SIL لتلك الوظيفة (لاجتياز التحقق من صحة SIL، يجب استيفاء ما يلي: القيود المعمارية، وحساب متوسط احتمال فشل حلقة SIF (PFDavg) بما يتوافق مع متطلبات تقرير SIL، وقدرات النظام التي تتوافق مع متطلبات SIL، والعوامل الرئيسية المؤثرة على التحقق من صحة SIL).
المعايير – ISO 13849-1:2023 أنظمة التحكم في السلامة للآلات – المكونات المتعلقة بالسلامة – الجزء 1: المبادئ العامة للتصميم (عملية تقييم المخاطر والحد منها، الموقع الرسمي لمنظمة ISO).
اللوائح – الآراء التوجيهية بشأن إدارة أنظمة السلامة المُجهزة في الصناعة الكيميائية (الإعداد المستقل والتكرار لوحدات التحكم المنطقية، إدارة الطوارئ بمقاطعة يونان) – ستة اعتبارات للتنفيذ: معايير الاختيار، ووصلات الواجهة، وتوليفات المرحلات، والتدريب على السلامة الوظيفية، والتحقق من صحة SIL، والآراء التنظيمية. تضمن هذه الاعتبارات الستة جدوى التنفيذ.
الخلاصة
ما هي متطلبات شهادة سلامة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) في خطوط الإنتاج غير القياسية؟ الخلاصة هي: توحيد معياري خماسي الأبعاد يشمل الإطار، والمستوى، والمحتوى، والبنية، والتنفيذ. الإطار: يحدد المعيار الأساسي IEC 61508 مستويات سلامة التكامل (SIL) من 1 إلى 4، بينما يحدد معيار IEC 62061 سلامة الآلات (SIL) بالإضافة إلى معيار ISO 13849-1 سلامة الآلات (PL a-e)، ويتوافق مستوى PL مع مستوى SIL (يتوافق PL d مع SIL 2، ويتوافق PL e مع SIL 3). المستويات: تشمل شهادات سلامة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الشائعة: SIL 3 وفقًا لمعيار IEC 61508، وSIL 3 وفقًا لمعيار IEC 62061، وPL e وفقًا لمعيار ISO 13849-1 (الفئة 4/PL e)، وتتطلب عمليات الفحص المفاجئة التي يجريها الاتحاد الأوروبي على المعدات عالية الخطورة (روبوتات التشكيل والقطع) حدًا أدنى من مستوى PL d. المحتوى – تنقسم شهادة SIL إلى مستويين: المنتج والنظام، وتغطي إدارة وثائق عملية التطوير، وتقييم FSM، وحساب وتقييم موثوقية الأجهزة، وتقييم البرامج، والاختبار البيئي، واختبار التوافق الكهرومغناطيسي EMC، وشهادة SAC/TC124، وشهادات CB من جهات خارجية (TUV، وما إلى ذلك)؛ البنية – يتم فصل وحدات التحكم المنطقية لوظائف السلامة SIL2 وSIL3 عن نظام التحكم الأساسي في العملية، مع وحدات تحكم منطقية زائدة، وتكمل بشكل مستقل وظائف السلامة، ووظائف السلامة STO/SS1/SS2/SLS/SOS/SLP، والاتصال بستائر ضوء التوقف في حالات الطوارئ لقطع إمدادات الطاقة عن المصادر الخطرة؛
التنفيذ – الاختيار وفقًا لمعايير IEC 61508 وIEC 62061 وISO 13849-1 (S7-1500F/S7-1200F، GuardLogix، AC500-S، QS)، مع مطابقة مرحلات الأمان من نفس المستوى، والتحقق من مستوى السلامة المتكامل (SIL) بما يتوافق مع القيود المعمارية بالإضافة إلى حساب متوسط احتمال الفشل (PFDavg) وقدرة النظام، والتدريب على السلامة الوظيفية وفقًا لتقييم المخاطر ISO 12100. ويمكن تلخيص شهادة سلامة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وفقًا للممارسات الصناعية في جملة واحدة: مجموعة قياسية ثلاثية القطع، ومستوى سلامة متكامل SIL3 بالإضافة إلى PLe، وقائمة تحقق من خمس نقاط لشهادة CB، ومصدر قطع مستقل احتياطي – اجتياز هذه الاختبارات الأربعة يضمن الحصول على الشهادة دون أي قلق.