درک SIL: مبانی فنی و روش‌های ارزیابی برای سطح یکپارچگی ایمنی

دراتوماسیون صنعتی, ایمنی یک تجمل نیست - یک دستور است. چه کنترل فشار در یک راکتور شیمیایی باشد یا نظارت بر جریان در یک کوره سرامیکی، قابلیت اطمینان سیستم‌های ایمنی می‌تواند تفاوت بین عملکرد روان و خرابی فاجعه‌بار را ایجاد کند. اینجاست که سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) وارد می‌شود - یک چارچوب شناخته شده جهانی برای تعیین کمیت قابلیت اطمینان عملکردهای ابزار دقیق ایمنی (SIF).

این وبلاگ منطق فنی پشت SIL و روش‌های ساختاری مورد استفاده برای ارزیابی آن را بررسی می‌کند.

SIL چیست؟

SIL مخفف سطح یکپارچگی ایمنی است که توسط استانداردهای IEC 61508 و IEC 61511 تعریف شده است. این مقدار احتمال خرابی در صورت تقاضا (PFD) را برای عملکردهای ایمنی در سیستم‌های الکتریکی/الکترونیکی/قابل برنامه‌ریزی تعیین می‌کند.

چهار سطح SIL وجود دارد:

مبانی فنی SIL

SIL بر اساس اصول مهندسی دقیق ساخته شده است:

1. مهندسی قابلیت اطمینان

• بر به حداقل رساندن احتمال خرابی‌های خطرناک تمرکز دارد.
• از معیارهایی مانند میانگین زمان تا خرابی (MTTF) و نرخ خرابی (λ) استفاده می‌کند.

2. افزونگی و معماری

• سطوح SIL بالاتر اغلب به سیستم‌های افزونه نیاز دارند (به عنوان مثال، معماری‌های 1oo2، 2oo3).
• تحمل خطا کلیدی است - سیستم‌ها باید حتی زمانی که اجزا خراب می‌شوند به کار خود ادامه دهند.

3. پوشش تشخیصی

• فرستنده‌ها و کنترل‌کننده‌های هوشمند اغلب شامل خودتشخیصی هستند.
• پوشش تشخیصی بالاتر با کاهش خرابی‌های تشخیص داده نشده، رتبه SIL را بهبود می‌بخشد.

روش‌های ارزیابی SIL

دستیابی به رتبه SIL شامل تجزیه و تحلیل و مستندسازی ساختاری است. روش‌های کلیدی عبارتند از:

✅ 1. نمودار ریسک

• یک ابزار کیفی که پیامد، فراوانی و امکان اجتناب را ارزیابی می‌کند.
• به تعیین سطح SIL مورد نیاز برای یک عملکرد ایمنی کمک می‌کند.

✅ 2. تجزیه و تحلیل لایه‌های حفاظت (LOPA)

• روش نیمه کمی که لایه‌های حفاظت مستقل را ارزیابی می‌کند.
• کاهش ریسک را محاسبه می‌کند و تعیین می‌کند که آیا عملکردهای ایمنی اضافی مورد نیاز است یا خیر.

✅ 3. تجزیه و تحلیل درخت خطا (FTA)

• یک روش بالا به پایین و استنتاجی که مسیرهای خرابی را ترسیم می‌کند.
• نقاط خرابی بحرانی را شناسایی می‌کند و قابلیت اطمینان کلی سیستم را محاسبه می‌کند.

✅ 4. FMEDA (تجزیه و تحلیل حالت‌های خرابی، اثرات و تشخیص)

• روش کمی که توسط تولیدکنندگان برای ارزیابی اجزای فردی استفاده می‌شود.
• مقادیر PFD و پوشش تشخیصی را برای فرستنده‌ها، حسگرها و حل‌کننده‌های منطقی ارائه می‌دهد.

SIL به عنوان یک فلسفه: طراحی برای اعتماد

SIL چیزی بیش از یک عدد است - این تعهد به قابلیت اطمینان است. در فلسفه چینی، اعتماد بر اساس کمال ساخته نمی‌شود، بلکه بر اساس انعطاف‌پذیری ساخته می‌شود. یک سیستم دارای رتبه SIL، خرابی صفر را وعده نمی‌دهد - بلکه وعده می‌دهد که خرابی نادر، قابل پیش‌بینی و مهار شده است.

فرستنده‌های هوشمند، حسگرهای دارای گواهی و معماری‌های کنترلی قوی، ستون فقرات این اعتماد را تشکیل می‌دهند. آنها فقط اندازه‌گیری نمی‌کنند - بلکه محافظت می‌کنند.