Honeywell Safety Systems – Fail Safe Controller คืออะไร

Fail Safe Controller คืออะไร

Honeywell Fail Safe Controller (FSC) ถือเป็นระบบความปลอดภัยรุ่นแรกของ Honeywell ที่ได้รับการรับรองสำหรับใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูง โดยเป็นแพลตฟอร์มที่ได้รับการรับรองระดับ Safety Integrity Level (SIL 3) ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานในภาคอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี การกลั่น พลังงานไฟฟ้า และอุตสาหกรรมหนักสามารถดำเนินการป้องกันกระบวนการ ควบคุมเพลิงและก๊าซ ควบคุมเตาเผา และสถานการณ์หยุดฉุกเฉินได้อย่างเชื่อถือได้สูงสุด โดยอาศัยสถาปัตยกรรม Quadruple Modular Redundant (QMR®) ทำให้ FSC สามารถคงการทำงานของฟังก์ชันความปลอดภัยที่สำคัญไว้ได้ แม้จะเกิดข้อผิดพลาดของฮาร์ดแวร์หรือสัญญาณหลายจุด ช่วยให้ทรัพย์สินทางอุตสาหกรรมสามารถรักษาระบบความปลอดภัยในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องตามข้อกำหนด

แม้เริ่มต้นวิศวกรรมเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐานความปลอดภัยด้านหน้าที่ เช่น IEC 61508 แต่ FSC ได้พัฒนาขึ้นเป็นองค์ประกอบหลักในวิสัยทัศน์ระยะยาวของฮันนีย์เวลล์สำหรับโซลูชันด้านความปลอดภัยแบบบูรณาการ ผ่านการสื่อสาร การซิงโครไนซ์ และการวินิจฉัยที่แน่นอน คอนโทรลเลอร์ระบบล้มเหลวอย่างปลอดภัย (Fail Safe Controller) จึงสร้างเครือข่ายรวมศูนย์ของโหนดความปลอดภัยแบบกระจาย ซึ่งสามารถตอบสนองต่อเงื่อนไขการทำงานผิดปกติภายในไม่กี่มิลลิวินาที สำหรับอุตสาหกรรมที่การหยุดทำงาน การทำงานผิดพลาด หรืออันตรายที่ไม่ถูกตรวจจับ นำไปสู่ความสูญเสียทางการเงินหรือสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง FSC จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยเสริมความยืดหยุ่นในการดำเนินงานระยะยาว

FSC ทำงานอย่างไร?

ระบบ FSC ของ Honeywell ใช้เทคโนโลยีแบบควอดรูเพิลโมดูลาร์เรดันเดนท์ (QMR®) ซึ่งงานประมวลผลจะถูกดำเนินการผ่านเส้นทางการคำนวณสี่ชุดที่มีการตรวจสอบอย่างอิสระต่อกัน สถาปัตยกรรมนี้ใช้กลไกการลงคะแนนเสียงแบบข้างมากและการตรรกะแบบตรวจสอบตนเองเพื่อจัดการกับความผิดปกติของกระบวนการ ทำให้มั่นใจได้ว่าการล้มเหลวของโมดูลเดี่ยวจะไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการใช้งานของระบบ ตามข้อมูลการตรวจสอบประสิทธิภาพจาก Honeywell ระบบที่ใช้ QMR® สามารถรักษาระดับความสามารถในการใช้งานได้สูงกว่า 99.99% ภายใต้สภาวะการทำงานอุตสาหกรรมทั่วไป ทำให้ FSC เป็นหนึ่งในตัวควบคุมที่มีความน่าเชื่อถือสูงที่สุดในรุ่นเดียวกัน

การบูรณาการระบบดำเนินการผ่านเครือข่ายควบคุมสากล (UCN) ซึ่งช่วยให้ FSC สื่อสารโดยตรงกับตัวจัดการกระบวนการของ Honeywell (PM), ตัวจัดการกระบวนการขั้นสูง (APM), ตัวจัดการกระบวนการสมรรถนะสูง (HPM) และตัวจัดการตรรกะ (LM) กรอบการทำงานการสื่อสารแบบเพียร์-ทู-เพียร์นี้รองรับการดำเนินการตรรกะอย่างแน่นอน การอัปเดตสัญญาณความเร็วสูง และกลยุทธ์การปิดระบบระดับโรงงานอย่างสอดคล้องกัน

การดำเนินกลยุทธ์ระดับสูงจะเกิดขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อโหนด FSC เข้ากับแพลตฟอร์มควบคุมแบบรวมศูนย์ โมดูลประยุกต์ และคอมพิวเตอร์หลักผ่านการขยายเครือข่ายควบคุมในพื้นที่ (LCN) แนวทางการสื่อสารแบบชั้นนี้ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถผสานรวมการจัดการสัญญาณเตือน การจัดเก็บข้อมูลทางประวัติศาสตร์ การรายงานเพื่อความสอดคล้องตามข้อกำหนด และการวินิจฉัยเพื่อบำรุงรักษาระบบ โดยไม่กระทบต่อหลักการแยกความปลอดภัย

เหตุใด FSC จึงมีความสำคัญ

แพลตฟอร์ม FSC มอบข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์หลากหลายประการสำหรับระบบที่ใช้ในอุตสาหกรรมอัตโนมัติที่มีความเสี่ยงสูง:

(1) เพิ่มความปลอดภัยและความสอดคล้องตามข้อกำหนด

ด้วยการรับรองระดับ SIL 3 และความซ้ำซ้อน QMR® FSC รับประกันว่าฟังก์ชันความปลอดภัยจะถูกดำเนินการอย่างเชื่อถือได้ แม้ในขณะที่ส่วนประกอบมีการเสื่อมสภาพ สำหรับอุตสาหกรรมที่อยู่ภายใต้มาตรฐาน เช่น IEC 61511 และ NFPA FSC ช่วยลดต้นทุนและความซับซ้อนของการตรวจสอบเพื่อรับรองความสอดคล้อง

(2) ลดความเสี่ยงในการดำเนินงาน

ผ่านตรรกะความปลอดภัยแบบกำหนดได้และกระบวนการปิดระบบอย่างรวดเร็ว FSC ช่วยลดความน่าจะเป็นของความล้มเหลวของอุปกรณ์อย่างร้ายแรง การศึกษาเชิงกรณีในสถานที่แปรรูปก๊าซช่วงกลาง (midstream) รายงานว่ามีการลดลงของการหยุดทำงานด้านความปลอดภัยที่ไม่ได้วางแผนไว้ 20–40% หลังจากนำระบบป้องกันเตาเผาและคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ FSC มาใช้

(3) การผลิตที่ทำงานต่อเนื่องได้สูงขึ้น

โดยการแยกความล้มเหลวด้านความปลอดภัยให้อยู่เฉพาะโมดูลที่เกิดปัญหา แทนที่จะเป็นระบบทั้งหมด FSC จึงช่วยลดการหยุดทำงานโดยไม่จำเป็นและเพิ่มเวลาในการทำงานต่อเนื่อง โรงกลั่นที่ใช้ FSC ในแอปพลิเคชันระบบป้องกันเตาเผารายงานว่าสามารถเพิ่มเวลาการทำงานจริงได้สูงสุดถึง 3% ซึ่งเทียบเท่ากับผลกำไรจากการผลิตประจำปีหลายล้านดอลลาร์

(4) รอบอายุการใช้งานที่ประหยัดค่าใช้จ่าย

ไม่เหมือนกับ PLC ด้านความปลอดภัยแบบแยกเดี่ยวที่ต้องการกระบวนการทำงานบำรุงรักษาที่แยกต่างหาก FSC สามารถรวมเข้ากับระบบนิเวศควบคุมของ Honeywell และใช้ร่วมกันได้กับเครื่องมือวินิจฉัย การสื่อสาร และการตั้งค่า ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอะไหล่ แรงงานวิศวกรรม และการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน

FSC ใช้ที่ไหนบ้าง

ตัวควบคุมความปลอดภัย (Fail Safe Controller) ใช้กับงานอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมที่มีความเสี่ยงสูงและต้องการความน่าเชื่อถือสูง รวมถึง:

ก. ระบบจัดการเตาเผาและหม้อไอน้ำ

อุปกรณ์เผาไหม้ในหม้อไอน้ำสำหรับผลิตไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี และเตาหลอมในกระบวนการกลั่น จำเป็นต้องมีการควบคุมอัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศอย่างแม่นยำและการจุดระเบิดที่เหมาะสม เพื่อป้องกันการระเบิด การลุกย้อนกลับ และการดับของเปลวไฟ ตัวควบคุม FSC จะตรวจสอบสภาพของเตาเผาอย่างต่อเนื่อง และจะเริ่มดำเนินการตัดการทำงานอย่างควบคุมได้ หากตรวจพบความผิดปกติของการจุดระเบิด

ข. การป้องกันกระบวนการผลิตและการหยุดฉุกเฉิน (ESD)

ในกระบวนการผลิตน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ตัวควบคุม FSC สนับสนุนการระบายแรงดันฉุกเฉิน การปิดวาล์วตามลำดับที่กำหนด และการควบคุมไม่ให้สารไฮโดรคาร์บอนแพร่กระจาย การติดตั้งใช้งานจริงในสนามผลิตโดยทั่วไปแสดงให้เห็นว่าสามารถดำเนินการหยุดระบบได้ภายในเวลาไม่เกิน 250 มิลลิวินาที ทำให้มั่นใจได้ว่าจะควบคุมสถานการณ์ได้อย่างรวดเร็วเมื่อเกิดความผิดปกติในกระบวนการผลิต

ค. ระบบตรวจจับไฟและก๊าซ (F&G)

ด้วยการรวมตรรกะสำหรับสัญญาณขาเข้าจากตัวตรวจจับ เซ็นเซอร์เปลวไฟ เซ็นเซอร์รั่วของก๊าซ และอุปกรณ์แจ้งเตือน ตัวควบคุม FSC จึงทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการสั่งการแจ้งเตือนภัย เปิดใช้งานระบบดับเพลิงแบบพ่นน้ำ หรือแยกพื้นที่อันตรายออกจากกัน

d. การป้องกันเทอร์ไบน์และคอมเพรสเซอร์

ในงานเครื่องจักรหมุน FSC จะตรวจสอบระดับการสั่นสะเทือน พารามิเตอร์การป้องกันการกระชาก (surge) และสภาพเชื้อเพลิง เทอร์ไบน์ก๊าซอุตสาหกรรมที่ใช้แพลตฟอร์ม FSC รายงานว่ามีความน่าเชื่อถือในการสตาร์ทเพิ่มขึ้น และลดเหตุการณ์ความเร็วเกิน (overspeed)

e. การตรวจสอบท่อส่ง

ผ่านโหนดเซ็นเซอร์แบบกระจาย FSC ช่วยให้ผู้ดำเนินการท่อส่งสามารถตรวจจับการรั่วไหล ควบคุมการทำงานของวาล์ว และปิดส่วนย่อยจากระยะไกล

FSC แก้ปัญหาอะไรได้บ้าง?

คอนโทรลเลอร์แบบปลอดภัยล้มเหลว (Fail Safe Controller) ของฮันนีย์เวลล์ แก้ไขปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานโรงงานที่ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นหลัก:

• ลดความเสี่ยงจากเหตุการณ์ด้านความปลอดภัย – ลดโอกาสของการล้มเหลวอย่างรุนแรง
• ลดต้นทุนในการปฏิบัติตามข้อกำหนด – การรับรองและการตรวจสอบทำได้ง่ายขึ้น
• เพิ่มเวลาทำงานต่อเนื่อง – ลดการหยุดทำงานกะทันหัน
• เพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานทรัพย์สิน – เพิ่มปริมาณการผลิตของโรงงานภายในขีดจำกัดด้านความปลอดภัย
• ต้นทุนการดำเนินงานลดลง – ภาระด้านการบำรุงรักษาและการฝึกอบรมลดลง

จากมุมมองทางธุรกิจ ประโยชน์เหล่านี้เพิ่มพูนขึ้นเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพที่วัดได้ ตัวอย่างเช่น สถาน facility LNG ที่ใช้ FSC สำหรับการป้องกันคอมเพรสเซอร์ รายงานว่าเวลาหยุดทำงานลดลง 15% ในช่วงระยะเวลา 24 เดือน ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายและเพิ่มความสามารถในการผลิตได้มากกว่า 4.2 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

คอนโทรลเลอร์ Honeywell Fail Safe Controller ยังคงเป็นระบบอ้างอิงสำคัญในวิวัฒนาการของแพลตฟอร์มระบบควบคุมอัตโนมัติที่ได้รับการรับรองความปลอดภัย โดยการผสานรวมการรับรองระดับ SIL 3, การสำรองข้อมูลแบบ QMR®, การสื่อสารแบบกำหนดลำดับได้แน่นอน (deterministic communication) และการสนับสนุนแอปพลิเคชันอย่างกว้างขวาง FSC ได้กำหนดแนวทางให้โรงงานยุคใหม่บูรณาการระบบความปลอดภัยเข้ากับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ แม้ว่าจะมีระบบความปลอดภัยรุ่นใหม่ๆ เกิดขึ้น เช่น การใช้งานเสมือน (virtualization), ดิจิทัลทวิน (digital twins) และการวินิจฉัยเชิงคาดการณ์ (predictive diagnostics) มรดกของ FSC ก็ยังแสดงให้เห็นว่าการผสานระบบความปลอดภัยและการผลิตอย่างแนบแน่นสามารถยกระดับมูลค่าสินทรัพย์อุตสาหกรรมได้อย่างไร

สำหรับผู้ดำเนินการที่ต้องเผชิญกับภูมิทัศน์ด้านกฎระเบียบและการดำเนินงานที่ซับซ้อนมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง FSC ยังคงเป็นพื้นฐานที่มีความน่าเชื่อถือสูงในการปกป้องบุคลากร อุปกรณ์ และสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งเสริมสร้างผลกำไรของโรงงานและความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน