به‌عنوان تامین‌کننده راه‌حل‌های HMI (رابط انسان و ماشین)، من همیشه این سؤال را از مهندسان، مدیران کارخانه و افسران ایمنی شاغل در نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، تولید دارو و سایر صنایع طبقه‌بندی‌شده به عنوان خطرناک دریافت می‌کنم. پاسخ کوتاه یک بله یا خیر ساده نیست - به خطرات خاص محیط، گواهی HMI و نحوه ادغام آن در یک سیستم بستگی دارد. اما اجازه دهید این موضوع را با جزئیات فنی، موارد استفاده در دنیای واقعی و مشخصات واقعی HMI 10 اینچ تجزیه کنیم تا وضوح مورد نیاز را به شما ارائه دهیم.
ابتدا اجازه دهید تعریف کنیم که محیط خطرناک برای تجهیزات صنعتی چیست. در اکثر مناطق، استانداردهایی مانند IEC 60079 (جهانی) و NEC 500/505 (آمریکای شمالی) مکان ها را بر اساس وجود گازها، بخارات، گرد و غبار یا الیاف قابل اشتعال طبقه بندی می کنند. اینها به «کلاس‌ها» (گاز/غبار)، «تقسیمات» یا «مناطق» (احتمال حضور) و «گروه‌ها» (نوع ماده قابل اشتعال) تقسیم می‌شوند. تجهیزاتی که در اینجا استفاده می‌شوند نمی‌توانند فقط استاندارد باشند، بلکه باید برای جلوگیری از اشتعال این مواد دارای گواهی باشند. این به معنای محافظت از اجزای الکتریکی برای جلوگیری از قوس، جرقه یا سطوحی است که بیش از حد داغ می شوند.
وقتی کسی می پرسد "آیا HMI 10 اینچ می تواند در این فضاها کار کند؟" آنها معمولاً به دو سناریو اشاره می کنند: نصب آن در داخل خود منطقه خطرناک یا نصب آن در یک اتاق کنترل غیر خطرناک که در مجاورت آن قرار دارد. بیایید با دومی شروع کنیم، زیرا این رایج ترین مورد استفاده ای است که من می بینم، و برای مشتریان ما ساده است. تقریباً همه HMI ها، صرف نظر از اندازه، می توانند در اتاق های کنترل غیرخطرناک استفاده شوند، زیرا آنها در طراحی تأسیسات محافظت می شوند - جدا از منطقه فرآیند با دیوارهای ضد انفجار، هوای تحت فشار یا سیستم های تصفیه. برای این تنظیم، HMI 10 اینچ یک انتخاب عالی برای اتاق های کنترل است زیرا صفحه نمایش بزرگتر آن نظارت بر چندین متغیر فرآیند را به طور همزمان، تنظیم نقاط تنظیم و عیب یابی بدون چشمک زدن را آسان تر می کند. اگر به دنبال گزینه های کوچکتر برای پانل های کنترل جمع و جور در فضاهای غیر خطرناک هستید، ماHMI 7 اینچبرای نیازهای عملیاتی با متراکم کمتر کاملاً کار می کند، اما مدل 10 اینچی برای نظارت دقیق و چند فرآیندی ایده آل است.
سوال سخت تر این است: آیا می توانید HMI 10 اینچ را در منطقه خطرناک منطقه 1 (حضور گاز مداوم یا متناوب) یا بخش 1 (همانطور برای آمریکای شمالی) قرار دهید؟ اینجاست که صدور گواهینامه غیر قابل مذاکره می شود. HMI های استاندارد - از جمله نسخه های تایید نشده HMI 10 اینچ - برای این کار ساخته نشده اند. اجزای داخلی آنها (بردهای مدار، کانکتورها، منابع تغذیه) می توانند در صورت خرابی چیزی جرقه ایجاد کنند و دمای سطح آنها می تواند بالاتر از نقطه اشتعال مواد قابل اشتعال مجاور باشد. به همین دلیل است که شرکت‌هایی که به HMIهای نصب‌شده در میدان برای مناطق خطرناک نیاز دارند به مدل‌هایی با ایمنی ذاتی (IS) یا گواهی ضد انفجار روی می‌آورند.
بیایید ابتدا در مورد ایمنی ذاتی صحبت کنیم، زیرا این رایج ترین رویکرد برای دستگاه های الکترونیکی کوچک مانند HMI است. تجهیزات دارای گواهی IS طوری طراحی شده اند که انرژی الکتریکی و حرارتی را به حدی کم کند که نتواند یک ماده قابل اشتعال خاص را مشتعل کند. این بدان معناست که تمام مدارها، سیم کشی ها و حتی باتری (در صورت استفاده) آزمایش می شوند تا اطمینان حاصل شود که نمی توانند به سطح قابل اشتعال برسند. خبر خوب این است که ما یک نسخه ذاتا ایمن از آن را ارائه می دهیمHMI 10 اینچکه برای مناطق خطرناک خاص تایید شده است. کلید در اینجا "خاص" است - این یک گواهینامه یک اندازه نیست. IS HMI 10 اینچ ما برای منطقه 1، گروه IIB+C (شامل رایج ترین گازهای قابل اشتعال مانند متان، پروپان و هیدروژن) رتبه بندی شده است، که استاندارد پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی است. همچنین دارای یک محفظه مهر و موم شده و مقاوم در برابر خوردگی است که علاوه بر مواد قابل اشتعال در برابر گرد و غبار و رطوبت مقاومت می کند، که یک امتیاز اضافی برای محیط های خشن است.
برای مناطق خطرناک بزرگتر، گاهی اوقات به جای IS از تجهیزات ضد انفجار استفاده می شود. محفظه های ضد انفجار به گونه ای ساخته شده اند که انفجار داخلی گاز قابل اشتعال را در خود داشته باشند و آن را به طور ایمن تخلیه کنند تا مواد خارج را مشتعل نکند. HMI 10 اینچ در حال حاضر با فرمت ضد انفجار ارائه نمی شود، اما توصیه می کنیم در صورت نیاز به نصب آن در مناطق بسیار پرخطر، آن را با یک ماژول رابط واسط ضد انفجار تایید شده جفت کنید. اکثر مشتریان ما نسخه IS HMI 10 اینچی را انتخاب می‌کنند زیرا سبک‌تر است، نصب آن آسان‌تر است و نیازی به تهویه یا نگهداری اضافی مورد نیاز محفظه‌های ضد انفجار ندارد.
من از نزدیک دیده ام که وقتی شرکت ها از صدور گواهینامه صرف نظر می کنند و از تجهیزات استاندارد در مناطق خطرناک استفاده می کنند چه اتفاقی می افتد. یک مشتری در تگزاس سعی کرد بدون بررسی گواهینامه، یک HMI 10 اینچی تایید نشده را در اتاق پمپ پالایشگاه خود (منطقه 1) نصب کند. در عرض شش ماه، یک کانکتور شل در HMI باعث ایجاد قوس کوچکی شد که بخار هیدروکربنی نشتی را مشتعل کرد - خوشبختانه به کسی آسیبی نرسید، اما HMI و یک پمپ مجاور آسیب دیدند و تولید به مدت سه روز متوقف شد. این یک اشتباه قابل اجتناب است. اگر آنها با تیم ما برای دریافت HMI 10 اینچی دارای گواهی IS کار می کردند، آن حادثه هرگز رخ نمی داد. همه مدل‌های تایید شده ما برای مطابقت با استانداردهای IEC 60079 از طریق تست شخص ثالث انجام می‌شوند، بنابراین لازم نیست نگران این موضوع باشید.
یکی دیگر از عواملی که هنگام استفاده از HMI 10 اینچ در محیط های خطرناک باید در نظر گرفت، یکپارچگی است. اکثر سیستم های کنترل فرآیند در این مناطق از یک شبکه I/O (ورودی/خروجی) راه دور برای اتصال دستگاه های میدانی (حسگرها، شیرها و غیره) به اتاق های کنترل استفاده می کنند. IS HMI 10 اینچ به طور یکپارچه با این شبکه ها کار می کند و ما از موانع ذاتی ایمن بین HMI و سیم کشی میدانی استفاده می کنیم تا مطمئن شویم انرژی اضافی به منطقه خطرناک نمی رسد. اگر نیاز به اتصال چندین دستگاه میدانی دارید، ماHMI صنعتیاین پلتفرم شامل پشتیبانی داخلی از Modbus، EtherNet/IP و سایر پروتکل‌های رایج صنعتی است، بنابراین می‌توانید کل فرآیند خود را از صفحه 10 اینچی بدون سخت‌افزار اضافی و تایید نشده نظارت و کنترل کنید.
صبر کنید، بیایید به یک تصور غلط رایج بپردازیم: برخی افراد فکر می کنند اندازه HMI برای ایمنی مهم است. یک صفحه نمایش 10 اینچی باعث نمی شود دستگاه کم و بیش احتمال دارد مواد قابل اشتعال را مشتعل کند. آنچه اهمیت دارد مصرف برق و طراحی اجزای داخلی است. HMI 10 اینچ ما دارای یک پردازنده کم مصرف است که با 24 ولت DC کار می کند، که برای گواهی IS ایده آل است زیرا گرمای اضافی تولید نمی کند. صفحه نمایش به جای لامپ های رشته ای از نور پس زمینه LED استفاده می کند که خطر شکستن لامپ سوخته و مشتعل شدن مواد مجاور را از بین می برد. ما همچنین برای جلوگیری از ورود گرد و غبار یا گاز به داخل، که برای صدور گواهینامه در مناطق خطرناک گرد و غبار (کلاس II، بخش 2 برای آمریکای شمالی) لازم است، همه دهانه‌های اطراف صفحه نمایش، کانکتورها و دکمه‌ها را مهر و موم می‌کنیم.
در مورد نگهداری چطور؟ مزیت بزرگ استفاده از HMI 10 اینچ تایید شده این است که برای سرویس دهی آسان در مناطق خطرناک طراحی شده است. برای تعویض صفحه نمایش یا کانکتور لازم نیست کل فرآیند را خاموش کنید—ما قطعات قابل تعویض میدانی داریم که دارای گواهینامه IS نیز هستند، بنابراین می توانید قطعات را بدون شکستن مهر و موم که دستگاه را ایمن نگه می دارد تعویض کنید. این یک صرفه جویی در هزینه برای گیاهانی است که 24/7 کار می کنند. تجهیزات تایید نشده اغلب به خاموشی کامل برای هرگونه تعمیر و نگهداری در مناطق خطرناک نیاز دارند که ممکن است هزاران دلار در ساعت هزینه تولید از دست رفته داشته باشد.
اکنون، اجازه دهید محدودیت ها را پوشش دهیم، زیرا صادقانه است که در مورد کارهایی که HMI 10 اینچ نمی تواند انجام دهد صحبت کنیم. برای استفاده در مناطق Zone 0، که مکان‌هایی هستند که گاز قابل اشتعال به طور مداوم یا برای مدت طولانی (مانند یک خط لوله) وجود دارد، تأیید نشده است. برای Zone 0، به نوع دیگری از دستگاه ذاتاً ایمن نیاز دارید، و ما در حال حاضر آن را برای فرم فاکتور 10 اینچی ارائه نمی دهیم. همچنین برای محیط‌های بسیار خورنده مانند مناطق پاشش سکوهای نفتی دریایی رتبه‌بندی نمی‌شود، اگرچه ما یک نسخه دریایی از HMI 10 اینچ را ارائه می‌دهیم که می‌تواند پاشش نمک متوسط را تحمل کند - برای شرایط شدید دریایی، توصیه می‌کنیم برای یافتن راه‌حل مناسب با مهندسان ایمنی خود مشورت کنید.
من همچنین می خواهم یک داستان موفقیت را به اشتراک بگذارم تا نشان دهم که چگونه این کار در عمل انجام می شود. یک تولید کننده دارو در هند اخیراً از IS HMI 10 اینچی ما برای نظارت بر فرآیند تخمیر خود استفاده کرد که در منطقه 1 با بخارات الکل قابل اشتعال قرار دارد. این تیم از HMI های کوچکتر و 7 اینچی استفاده می کرد، اما آنها می خواستند یک صفحه نمایش بزرگتر برای نظارت بر 12 رگ تخمیر به طور همزمان و بدون جابجایی بین صفحه نمایش ها داشته باشند. آنها HMI 10 اینچ ما را انتخاب کردند زیرا دارای گواهینامه IS، سازگار با سیستم کنترل موجود آنها و اندازه صفحه نمایش مورد نیاز آنها بود. پس از شش ماه استفاده، آنها هیچ مشکل ایمنی را گزارش کردند و اپراتورها می گویند که صفحه نمایش بزرگتر خطاها را هنگام تنظیم پارامترهای تخمیر کاهش می دهد. اگر آنها به صفحه نمایش کوچکتری برای یک صفحه کنترل جمع و جور در یک منطقه غیر خطرناک نیاز داشتند، ماHMI 7 اینچمی توانست جایگزین مناسبی باشد، اما مدل 10 اینچی برای نیازهای آنها مناسب بود.
بنابراین، برای بازگشت به سوال اصلی: آیا می توان از HMI 10 اینچ در محیط های خطرناک استفاده کرد؟ بله، اگر نسخه دارای گواهینامه ذاتاً ایمن (IS) را انتخاب کنید، و تا زمانی که محیط به عنوان منطقه 1، گروه IIB+C (یا معادل کلاس I، بخش 1 برای آمریکای شمالی) طبقه بندی شده باشد. اگر منطقه خطرناک شما منطقه 0 است یا شرایط شدید دارد، باید گزینه های دیگری را بررسی کنید و تیم ما می تواند در این زمینه به شما کمک کند. اگر از HMI فقط در یک اتاق کنترل غیرخطرناک استفاده می کنید، هر نسخه ای کار می کند و مدل 10 اینچی یک انتخاب عالی برای نظارت دقیق فرآیند است.
اگر روی پروژه‌ای در یک محیط خطرناک کار می‌کنید و می‌خواهید تأیید کنید که HMI 10 اینچ برای شما مناسب است یا اگر برای طراحی یک راه‌اندازی ایمن و سازگار HMI به کمک نیاز دارید، تیم کارشناسان ایمنی صنعتی ما اینجا هستند تا به شما کمک کنند. ما می توانیم شما را از طریق فرآیند صدور گواهینامه راهنمایی کنیم، تفاوت های بین IS و تجهیزات ضد انفجار را توضیح دهیم و به شما کمک کنیم اندازه و مدل مناسب را برای نیازهای فرآیند خاص خود انتخاب کنید. ما با صدها کارخانه در سراسر صنایع برای استقرار HMI در مناطق خطرناک کار کرده‌ایم، و نکات استانداردهای ایمنی جهانی مانند IEC 60079، NEC 500 و ATEX را می‌دانیم. از لحاظ ایمنی خطر نکنید - با تیم ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خود صحبت کنید و راه حلی مناسب دریافت کنید.
مراجع
- کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (2019). IEC 60079: جوهای انفجاری. ژنو، سوئیس: IEC.
- انجمن ملی حفاظت از آتش (2023). NFPA 70: کد ملی برق (NEC). کوئینسی، MA: NFPA.
- آلن برادلی. (2024). مشخصات محصول HMI صنعتی برگرفته از /hmi/industrial-hmi.html
- آلن برادلی. (2024). جزئیات گواهینامه ذاتا ایمن HMI 10 اینچی. برگرفته از /hmi/hmi-10-inch.html
- آلن برادلی. (2024). راهنمای برنامه HMI 7 اینچی. برگرفته از /hmi/hmi-7-inch.html