I. Phương pháp tính toán nâng cao
Phương pháp tính toán nâng cao là trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điều khiển tự động. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các thuật toán tối ưu hóa, tích hợp các safety function vào hệ thống, và áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế như IEC 61508 và IEC 61511. Mục tiêu chính là nâng cao SIL (Safety Integrity Level) của hệ thống, đảm bảo an toàn trong các quy trình công nghiệp. Luận văn cũng đề cập đến việc xây dựng các mô hình dự phòng và hệ thống SIS (Safety Instrumented System) để tăng cường tính an toàn.
1.1. Tối ưu hóa thuật toán
Việc tối ưu hóa thuật toán là một phần quan trọng trong phương pháp tính toán nâng cao. Các thuật toán được thiết kế để giảm thiểu lỗi và tăng hiệu suất của hệ thống điều khiển tự động. Luận văn sử dụng các giải pháp phần mềm tiên tiến như TIA Portal V13 của Siemens để xây dựng các hệ thống dự phòng. Điều này giúp hệ thống hoạt động ổn định ngay cả khi có sự cố xảy ra.
1.2. Tích hợp safety function
Tích hợp các safety function vào hệ thống là một bước quan trọng để nâng cao SIL. Các chức năng an toàn này được thiết kế để phát hiện và ngăn chặn các lỗi tiềm ẩn trong hệ thống. Luận văn đề xuất việc xây dựng các thư viện an toàn cho PLC, giúp tăng cường tính an toàn mà không cần đầu tư vào các thiết bị đắt tiền.
II. Đánh giá SIL trong hệ thống điều khiển
Đánh giá SIL là quá trình xác định mức độ an toàn của hệ thống điều khiển tự động dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế. Luận văn sử dụng các phương pháp đánh giá rủi ro và tính toán PFD (Probability of Failure on Demand) để xác định SIL của hệ thống. Các kết quả đánh giá này giúp xác định các biện pháp cần thiết để nâng cao tính an toàn của hệ thống. Việc đánh giá SIL cũng giúp xác định các lớp bảo vệ cần thiết để giảm thiểu rủi ro.
2.1. Phương pháp đánh giá rủi ro
Phương pháp đánh giá rủi ro là cơ sở để xác định SIL của hệ thống. Luận văn sử dụng các phương pháp như Risk Matrix và LOPA (Layer of Protection Analysis) để đánh giá mức độ rủi ro và xác định các biện pháp giảm thiểu. Các phương pháp này giúp xác định các lớp bảo vệ cần thiết để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
2.2. Tính toán PFD
Tính toán PFD là một phần quan trọng trong việc đánh giá SIL. Luận văn sử dụng các công thức và phương pháp tính toán dựa trên tiêu chuẩn IEC 61508 để xác định xác suất lỗi của hệ thống. Kết quả tính toán này giúp xác định mức độ an toàn của hệ thống và các biện pháp cần thiết để nâng cao SIL.
III. Ứng dụng thực tiễn và đánh giá hệ thống
Luận văn không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn áp dụng các phương pháp vào thực tiễn. Một hệ thống điều khiển bồn nước được sử dụng làm mô hình thử nghiệm để kiểm chứng các phương pháp tính toán và đánh giá SIL. Kết quả cho thấy việc tích hợp các safety function và xây dựng hệ thống dự phòng đã giúp nâng cao đáng kể mức độ an toàn của hệ thống. Điều này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp được đề xuất.
3.1. Mô hình thử nghiệm
Mô hình thử nghiệm là một hệ thống điều khiển bồn nước đơn giản, được sử dụng để kiểm chứng các phương pháp tính toán và đánh giá SIL. Hệ thống này bao gồm một PLC, một cảm biến và một cơ cấu chấp hành. Các safety function và hệ thống dự phòng được tích hợp vào hệ thống để nâng cao tính an toàn.
3.2. Kết quả đánh giá
Kết quả đánh giá cho thấy việc tích hợp các safety function và xây dựng hệ thống dự phòng đã giúp nâng cao đáng kể mức độ an toàn của hệ thống. Các chỉ số SIL được cải thiện rõ rệt, chứng minh tính hiệu quả của các phương pháp được đề xuất trong luận văn.
