Tìm hiểu về SIL: Nền tảng kỹ thuật và Phương pháp đánh giá Mức độ Toàn vẹn An toàn

Trong tự động hóa công nghiệp, an toàn không phải là một thứ xa xỉ—đó là một yêu cầu bắt buộc. Cho dù là kiểm soát áp suất trong một lò phản ứng hóa học hay giám sát dòng chảy trong một lò nung gốm, độ tin cậy của các hệ thống an toàn có thể tạo ra sự khác biệt giữa hoạt động trơn tru và sự cố thảm khốc. Đó là nơi Mức độ Toàn vẹn An toàn (SIL) xuất hiện—một khuôn khổ được công nhận trên toàn cầu để định lượng độ tin cậy của các chức năng được trang bị an toàn (SIF).

Bài đăng trên blog này khám phá logic kỹ thuật đằng sau SIL và các phương pháp có cấu trúc được sử dụng để đánh giá nó.

SIL là gì?

SIL là viết tắt của Mức độ Toàn vẹn An toàn, được định nghĩa bởi các tiêu chuẩn IEC 61508 và IEC 61511. Nó định lượng xác suất hỏng hóc theo yêu cầu (PFD) đối với các chức năng an toàn trong các hệ thống điện/điện tử/lập trình.

Có bốn cấp độ SIL:

Nền tảng kỹ thuật của SIL

SIL được xây dựng dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật nghiêm ngặt:

1. Kỹ thuật độ tin cậy

• Tập trung vào việc giảm thiểu xác suất hỏng hóc nguy hiểm.
• Sử dụng các số liệu như Thời gian trung bình đến hỏng (MTTF) và Tỷ lệ hỏng (λ).

2. Dự phòng và Kiến trúc

• Các cấp độ SIL cao hơn thường yêu cầu các hệ thống dự phòng (ví dụ: kiến trúc 1oo2, 2oo3).
• Khả năng chịu lỗi là chìa khóa—hệ thống phải tiếp tục hoạt động ngay cả khi các thành phần bị lỗi.

3. Phạm vi chẩn đoán

• Các bộ phát và bộ điều khiển thông minh thường bao gồm tự chẩn đoán.
• Phạm vi chẩn đoán cao hơn sẽ cải thiện xếp hạng SIL bằng cách giảm các lỗi không được phát hiện.

Phương pháp đánh giá SIL

Để đạt được xếp hạng SIL, cần có phân tích và tài liệu có cấu trúc. Các phương pháp chính bao gồm:

✅ 1. Biểu đồ rủi ro

• Một công cụ định tính đánh giá hậu quả, tần suất và khả năng tránh.
• Giúp xác định mức SIL cần thiết cho một chức năng an toàn.

✅ 2. Phân tích lớp bảo vệ (LOPA)

• Phương pháp bán định lượng đánh giá các lớp bảo vệ độc lập.
• Tính toán giảm thiểu rủi ro và xác định xem có cần các chức năng an toàn bổ sung hay không.

✅ 3. Phân tích cây lỗi (FTA)

• Một phương pháp suy diễn từ trên xuống ánh xạ các đường dẫn lỗi.
• Xác định các điểm lỗi quan trọng và tính toán độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

✅ 4. FMEDA (Phân tích Chế độ hỏng, Ảnh hưởng và Chẩn đoán)

• Phương pháp định lượng được các nhà sản xuất sử dụng để đánh giá các thành phần riêng lẻ.
• Cung cấp các giá trị PFD và phạm vi chẩn đoán cho bộ phát, cảm biến và bộ giải logic.

SIL như một Triết lý: Thiết kế để tin cậy

SIL không chỉ là một con số—đó là một cam kết về độ tin cậy. Trong triết học Trung Quốc, sự tin cậy được xây dựng không phải trên sự hoàn hảo, mà trên khả năng phục hồi. Một hệ thống được xếp hạng SIL không hứa hẹn không có lỗi—nó hứa rằng lỗi là hiếm, có thể dự đoán được và được kiểm soát.

Các bộ phát thông minh, cảm biến được chứng nhận và kiến trúc điều khiển mạnh mẽ tạo thành xương sống của sự tin cậy này. Chúng không chỉ đo lường—chúng bảo vệ.