Ανάπτυξη αλγορίθμων σε PCL για Fail-Safe συστήματα
Authors: Θεοχάρης Ευστάθιος 
Published: March 2024

Οι αυξανόμενες απαιτήσεις αυτοματισμού στην παραγωγή καθιστούν τα συστήματα ελέγχου πιο περίπλοκα και ευάλωτα σε βλάβες. Οι βλάβες μπορούν να προκαλέσουν καθυστερήσεις στην παραγωγή, υλικές ζημιές αλλά κυρίως και εργατικά ατυχήματα. Για το λόγο αυτό έχουν δημιουργηθεί οδηγίες (Directives) και Νομοθεσίες (Legislation) σε επίπεδο χώρας, ευρωπαϊκής ένωσης και παγκόσμιας κλίμακας που καθορίζουν την ουσιαστική ασφάλεια και τις απαιτήσεις του Βιομηχανικού εξοπλισμού. Οδηγίες που πρέπει να τηρούν όσοι ασχολούνται με τον σχεδιασμό, την προμήθεια, την αγορά ή τη χρήση βιομηχανικού εξοπλισμού στην Ευρωπαϊκή Ένωση αλλά και σε αρκετές χώρες εκτός Ευρωπαϊκής Ένωσης. Για το λόγο αυτό έχουν δημιουργηθεί κάποιες οδηγίες (CAT, SIL) που πρέπει να ακολουθούνται, ώστε να διασφαλίζεται η ασφαλής λειτουργία τους σε περίπτωση βλάβης τόσο του υλικού όσο και του λογισμικού. Για μια αξιόπιστη λειτουργία ενός συστήματος Fail Safety μαζί με ένα σύστημα που λειτουργεί σε SIL2 ή SIL3, πρέπει να διαθέτει Υλικό και Λογισμικό Ασφαλείας. Οι κατασκευαστές βιομηχανικού εξοπλισμού ενσωματώνουν χαρακτηριστικά ασφαλείας σε μια ποικιλία συσκευών. Ανάλογα με τις απαιτήσεις Επιπέδου Ακεραιότητας Ασφαλείας (SIL), αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη φάση του σχεδιασμού προκειμένου να αυξηθεί η ασφάλεια σε περιπτώσεις αστοχιών ή δυσλειτουργιών. Με την κατάλληλη σχεδίαση, η διαδικασία καθώς και το περιβάλλον της (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) μπορούν να προστατευθούν με την είσοδο σε μια ελεγχόμενη ασφαλή κατάσταση. Οι κατασκευαστές έχουν προσεγγίσει αυτό το πρόβλημα με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της προσθήκης περιττών Κεντρικών Μονάδων Επεξεργασίας (CPU), της χρήσης ειδικού υλικού για τη διασύνδεση σημάτων εισόδου και εξόδου καθώς και της ανάπτυξης πρωτοκόλλων δικτύου ασφαλείας για την επικοινωνία. πληροφοριών ασφαλείας σε όλες τις συσκευές. Δυστυχώς, αυτά τα χαρακτηριστικά δεν μπορούν να προστεθούν σε υπάρχοντα μηχανήματα, τουλάχιστον χωρίς αναβάθμιση κάποιου υλικού. Καθώς το σχετικό κόστος οδηγεί σε πιο αργή υιοθέτηση, οι κατασκευαστές βασίζονται σε προηγούμενες εργασίες προκειμένου να υποστηρίξουν ορισμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας, ιδίως τον εντοπισμό σφαλμάτων στη CPU. Αυτό υλοποιείται με τη μορφή βιβλιοθηκών λογισμικού που λειτουργούν σε χαμηλό επίπεδο (λογική πύλη), σχεδιασμένες να εκτελούνται σε παλαιότερο υλικό (PLC) ώστε να μπορούν να προσφέρουν ένα αυξημένο επίπεδο ασφάλειας. Η παρούσα μελέτη αναλύει τις απαιτούμενες οδηγίες και νομοθεσίες που πρέπει να τηρούνται για τη ασφαλή λειτουργία μιας παραγωγικής μονάδας. Περιγράφει την ασφάλεια λειτουργίας που διαθέτουν Βασικά και Εξειδικευμένα συστήματα με PLC για τη διασφάλιση της ασφάλειας ενός συστήματος αυτοματισμού. Αναπτύσσει αλγόριθμους για την καταγραφή μετρήσεων συμπεριφοράς ηλεκτρονικού εξοπλισμού και μετά από ανάλυση των μετρήσεων αξιολογεί εάν ο βασικός εξοπλισμός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε αυτά τα συστήματα και να διασφαλιστεί η λειτουργία Ασφάλειας ταυτόχρονα. Ο στόχος είναι απλώς να αποδείξει ότι εάν υπάρξει μία διαφορετική προσέγγιση στην υλοποίηση του αυτοματισμού με εξοπλισμό Basic PLC που είναι ήδη εγκατεστημένα στην παραγωγική διαδικασία, θα μπορούσε να αναβαθμίσει την ασφάλεια των συστημάτων αυτών. Ως εκ τούτου, με χαμηλό κόστος σε χρόνο και χρήμα, ιδιαίτερα στα υπάρχοντα συστήματα αυτοματισμού, θα μπορούσαν να υπάρξουν λειτουργίες Ασφάλειας Αστοχίας.