ما مدى قربنا من النباتات فوق الحرجة غير المأهولة؟ مناقشة حول فشل-التصميمات الآمنة للتحكم التسلسلي PLC
أصبحت كلمة "الأتمتة" كلمة طنانة مفرطة الاستخدام في الصناعة، مما ترك معظم العملاء غير مبالين بهذا الادعاء. في الواقع، كثير من الناس يربطون بين الأتمتة وتركيب شاشة تعمل باللمس، وإضافة عدد قليل من أجهزة الاستشعار، وتمكين مراقبة درجة الحرارة والضغط عن بعد. بصراحة، هذا مجرد تصور للبيانات، وليس عملية حقيقية بدون طيار.
منذ عامين، قمنا بتحديث نظام التحكم لأحد عملاء استخلاص النباتات. اعتمدت معداتهم القديمة بشكل كامل على التشغيل اليدوي: حيث قام المشغلون بضبط ضغط الاستخراج ودرجة الحرارة من خلال مراقبة المقاييس التناظرية، وتنظيم تدفق ثاني أكسيد الكربون يدويًا، والحكم على اكتمال استعادة المذيبات بناءً على الخبرة. كان المصنع يعمل على ثلاث نوبات عمل مع عاملين اثنين في كل نوبة عمل، وكان عملهم اليومي هو مراقبة أجهزة قياس الضغط بشكل مستمر، مما أدى إلى إجهاد شديد للعين بعد كل نوبة عمل.
بعد ترقية النظام، تولى نظام التحكم التسلسلي PLC معظم الإجراءات التشغيلية. ومع ذلك، فإن السبب الأساسي وراء اعتقاد العميل أن تكلفة الترقية-فعالة لم يكن شاشة اللمس المتطورة، بل سلسلة من التصميمات الدقيقة والعملية الآمنة-.
أولاً، الضغط على-حماية التبديل المتوازنة. يتطلب الاستخراج فوق الحرج عملية متناوبة بين أوعية الاستخراج المتعددة. عندما ينتهي الوعاء "أ" من الاستخراج ويتحول إلى الوعاء "ب"، سيؤدي الضغط غير المتساوي أثناء التبديل إلى توليد فروق ضغط لحظية تؤدي إلى إتلاف أختام المعدات. أضفنا منطق مقارنة الضغط إلى تسلسل PLC: لا يمكن تنشيط صمام التبديل إلا عندما يكون فرق الضغط بين الوعاءين أقل من 0.5 ميجا باسكال. في السابق، كان العميل بحاجة إلى استبدال الأختام كل ثلاثة أشهر بسبب التبديل غير المنظم؛ بعد الترقية، ظلت الأختام الأصلية فعالة لأكثر من عام.
ثانيًا، تشابكات خفض الضغط الطارئة الزائدة. تتطلب أنظمة الضغط العالي-آليات موثوقة لتخفيف الضغط، لكن التنفيس الأعمى خطير للغاية. إذا كان النظام لا يزال يحتوي على مواد خام وظلت درجة الحرارة الداخلية مرتفعة، فسيؤدي انخفاض الضغط المفاجئ إلى تناثر المواد وتلف المعدات. قمنا بإعداد ثلاثة شروط تعشيقية لتخفيف الضغط: عدم وجود تنفيس عندما تتجاوز درجة الحرارة الداخلية 60 درجة، عدم وجود تنفيس أثناء عملية التحريك، والتأكيد الإلزامي للمشغل عن بعد قبل التنفيس. من الأفضل تأخير العملية لمدة ثلاث ثوانٍ بدلاً من إثارة مخاطر لا رجعة فيها في ثانية واحدة.
ثالثا، الحماية من البداية العرضية. يتطلب زر بدء HMI الضغط المتواصل لمدة 3-ثواني للتنشيط، ويقوم النظام تلقائيًا بإجراء فحص ذاتي كامل-لمواضع الصمام وحالة الضغط ونطاقات درجة الحرارة قبل بدء التشغيل. وجد العميل في البداية هذه الآلية مرهقة. ومع ذلك، فقد حال التصميم دون وقوع حادث يتعلق بالسلامة: لمس عامل الصيانة زر التشغيل عن طريق الخطأ أثناء التشغيل في الموقع، ولم يستجب النظام على الإطلاق. أدى هذا التأخير لمدة 3 ثوانٍ إلى تجنب مخاطر السلامة المحتملة بشكل فعال.
لا تهدف العمليات غير المأهولة إلى القضاء على العمل اليدوي، ولكن تهدف إلى تحرير المشغلين من العمل الميكانيكي المتكرر، مما يسمح لهم بالتركيز على اتخاذ القرار-والتعامل مع الاستثناءات التي تتطلب حكمًا بشريًا. وهذا هو المبدأ الأساسي الذي نلتزم به في جميع تصميمات أنظمة التحكم.