اینترلاک چیست؟ راهنمای جامع انواع و کاربردها در اتوماسیون صنعتی

اینترلاک (Interlock)، که در لغت به معنای قفل داخلی، بهم پیوستن یا بهم ارتباط داشتن است، یکی از ویژگی‌های حیاتی در اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های کنترل است. اینترلاک مکانیزم یا سیستمی است که اجرای یک فعالیت یا عملیات خاص را منوط به برآورده شدن شرایط از پیش تعیین‌شده می‌کند. هدف اصلی اینترلاک جلوگیری از رخ دادن حالت‌های ناخواسته و تأمین ایمنی و امنیت در صنایع است.

این ویژگی باعث می‌شود که وضعیت دو مکانیزم یا عملکرد، متقابلاً به یکدیگر وابسته باشند و از بروز حالت‌های نامطلوب در ماشین‌های حالت متناهی جلوگیری کند.

ماهیت و اهمیت اینترلاک در صنعت

در تأسیسات الکتریکی و سیستم‌های صنعتی، همواره مواردی خطرناک وجود دارند که باید از وقوع آن‌ها پیشگیری شود. اینترلاک به عنوان یک محافظ عمل می‌کند تا از آسیب دیدن تجهیزات یا اپراتورها در نتیجه خطاهای سهوی یا عملکرد ناخواسته جلوگیری کند.

به عنوان مثال، تصور کنید در یک مدار فرمان، فردی به طور اشتباه سعی کند اتصال زمین را روی کابل برقدار قرار دهد یا برق شهر و ژنراتور به طور همزمان وصل شوند (در چنج‌آورها)؛ این شرایط می‌توانند منجر به اتصال کوتاه، آرک فلش، آتش‌سوزی، سوختگی و حتی مرگ شوند. اینترلاک از وقوع چنین حوادثی جلوگیری می‌کند.

در حوزه PLC و برنامه‌نویسی، اینترلاک‌ها به صورت شرایطی تعریف می‌شوند که باید “درست” (TRUE) باشند تا خروجی خاصی اجازه فعال شدن پیدا کند.

انواع اینترلاک در اتوماسیون و کنترل صنعتی

اینترلاک‌ها می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند و معمولاً به سه دسته اصلی مکانیکی، الکتریکی و منطقی (نرم‌افزاری) تقسیم می‌شوند [35، 31، 12]. علاوه بر این، می‌توان آن‌ها را بر اساس هدف، به دو نوع ایمنی و غیر ایمنی نیز دسته‌بندی کرد.

دسته‌بندی بر اساس ماهیت عملکردی

الف) اینترلاک‌های مکانیکی

اینترلاک مکانیکی یک قفل فیزیکی است که مستقیماً به دستگاه دیگری متصل می‌شود تا از اقدامات ناخواسته جلوگیری کند. اینترلاک‌های مکانیکی از موانع فیزیکی، قفل‌ها، کلیدها یا اهرم‌ها استفاده می‌کنند تا مانع از انجام برخی حرکات یا عملیات‌ها شوند.

کاربرد:

• معمولاً در سیستم‌های ایمنی ماشین‌آلات و تجهیزات و در پست‌های فشار متوسط داخلی و محصور (تا سطح ولتاژ ۳۳ کیلوولت) استفاده می‌شوند.
• یک مثال مکانیکی، اینترلاک کشویی است که روی محور بریکر نصب می‌شود؛ این قفل داخلی تا زمانی که بریکر در حالت قطع نباشد، اجازه باز شدن دیسکانکت را نمی‌دهد تا از قطع و وصل زیر بار جلوگیری شود.
• مثال دیگر، جلوگیری از راه‌اندازی همزمان موتور به صورت معکوس با ولتاژ کامل (DOL) است.

ب) اینترلاک‌های الکتریکی

اینترلاک‌های الکتریکی با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی، سوئیچ‌ها، رله‌ها یا مدارها، جریان الکتریسیته یا فعال‌سازی عملکردها را کنترل می‌کنند. در این روش، از کنتاکت‌های کمکی تجهیزات برای نشان دادن وضعیت آن‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد:

• رله‌ها و کنتاکتورها اغلب به عنوان اینترلاک الکتریکی استفاده می‌شوند.
• مثال کلاسیک، اتصال بوبین یک رله (CR1) به صورت سری با کنتاکت نرمال بسته (NC) رله دیگر (CR2) است؛ این تضمین می‌کند که برای برق‌دار شدن CR1، حتماً CR2 باید غیرفعال باشد.
• اضافه بار حرارتی در راه‌انداز موتور نیز یک اینترلاک الکتریکی است که در صورت جریان زیاد، مدار سیم‌پیچ را قطع کرده و از روشن شدن موتور جلوگیری می‌کند.

ج) اینترلاک‌های منطقی (نرم‌افزاری)

اینترلاک منطقی (که در پست‌های فشار قوی به عنوان اینترلاک نرم‌افزاری نیز شناخته می‌شود) متکی بر دستورالعمل‌ها یا متغیرهایی است که برای به نتیجه رسیدن، باید “درست” باشند. این نوع اینترلاک زمانی مفید است که اتصال مکانیکی یا الکتریکی مستقیم به سادگی مقدور نباشد.

اهمیت اینترلاک در اتوماسیون پیشرفته:

• در سیستم‌های مدرن اتوماسیون، به ویژه در پست‌های فشار قوی که با پیچیدگی‌های زیادی مواجه‌اند، استفاده از منطق کامپیوتری و اینترلاک‌های نرم‌افزاری (مثل PLC) بهترین راهکار است.
• در پست‌ها، نرم‌افزار اتوماسیون می‌تواند منطق‌های پیچیده‌ای را ایجاد کند و با استفاده از استانداردهایی مانند IEC 61850 و پیام‌های GOOSE، اینترلاک‌های پیشگیرانه حساس‌تری را اعمال کند که منجر به کاهش خطا و افزایش امنیت می‌شود.

مثال‌های منطقی:

• در یک خط تولید، پمپ پایین‌دست باید در حال کار باشد تا پمپ بالادست اجازه راه‌اندازی پیدا کند.
• در سیستم‌های نقاله آبشاری، نوار نقاله‌های بالادست منتظر می‌مانند تا نوار نقاله‌های پایین‌دست شروع به کار کنند و روشن بمانند تا مسیر جعبه‌ها مسدود نشود.
• در رباتیک یا پنوماتیک، جلوگیری از برخورد فیزیکی دو سیلندر با اطمینان از اینکه یکی قبل از حرکت دیگری جمع شده باشد.

 دسته‌بندی بر اساس هدف ایمنی

برخی سیستم‌ها برای ایجاد یک سیستم کنترلی کامل، هم به اینترلاک‌های ایمن و هم غیر ایمن نیاز دارند.

الف) اینترلاک‌های ایمنی (Safety Interlocks)

اینترلاک‌های ایمنی طراحی‌های اضافی هستند که برای جلوگیری از آسیب دیدن افراد یا اشیا در حین کارکرد دستگاه استفاده می‌شوند. مثال: حصار ایمنی روی سلول رباتیک که مانع از ورود افراد می‌شود. اگر دروازه این فنس باز باشد، مدار ایمنی ریست نمی‌شود تا شخص با اجسام متحرک تماس پیدا نکند.

ب) اینترلاک‌های غیر ایمنی (Non-Safety Interlocks)

این‌ها برای حفاظت از تجهیزات اتوماسیون صنعتی یا عملیات‌های ناخواسته استفاده می‌شوند. (اینترلاک‌های مکانیکی، الکتریکی و منطقی معمولاً در این دسته‌بندی قرار می‌گیرند.)

عوامل مؤثر در طراحی مدارهای اینترلاک پست‌های فشار قوی

طراحی مدار اینترلاک در پست‌های فشار قوی، به دلیل ماهیت پیچیده عملیات کلیدزنی، به عوامل متعددی بستگی دارد:

1. آرایش شینه‌بندی پست: نوع آرایش شینه‌بندی نحوه عملکرد کلیدها را مشخص می‌کند و هر نوع شینه‌بندی خصوصیات مختص به خود را دارد که در ارتباط با نحوه قرار گرفتن بریکرها و دیسکانکت‌ها است. برای طراحی مدار اینترلاک باید ساختار شینه‌بندی را مشخص کرد.
2. تعداد فیدرهای شینه‌بندی: با افزایش فیدرهای یک شینه‌بندی، مدارهای اینترلاک بعضی از کلیدها بسیار گسترده‌تر می‌شوند.
3. کیفیت و فرآیند کلیدزنی‌های ترتیبی در پست: برای طراحی اینترلاک‌های مناسب، باید محدودیت‌های کلیدزنی شبکه و ترتیب عملکرد دیسکانکت‌ها و بریکرها نسبت به هم بررسی شود. این فرآیندها به زمان عملکرد بریکر و دیسکانکت‌ها نیز مربوط می‌شود.

سوالات متداول (FAQ) در مورد اینترلاک

۱. تعریف اینترلاک چیست و هدف آن در اتوماسیون صنعتی کدام است؟

پاسخ: اینترلاک مکانیزمی است که اجرای یک عملیات را منوط به برآورده شدن شرایط از پیش تعریف شده می‌کند. هدف اصلی آن جلوگیری از رخ دادن حالت‌های ناخواسته در سیستم، تأمین ایمنی و امنیت و جلوگیری از حوادث و آسیب‌های جانی یا تجهیزاتی ناشی از عملکرد سهوی یا خطای انسانی است.

۲. سه نوع اصلی اینترلاک در سیستم‌های صنعتی کدامند؟

پاسخ: سه نوع اصلی اینترلاک عبارتند از:

1. مکانیکی: استفاده از موانع فیزیکی، قفل‌ها یا اهرم‌ها (مانند اینترلاک کشویی بریکر).
2. الکتریکی: استفاده از سیگنال‌های الکتریکی، رله‌ها و کنتاکت‌ها (مانند حفاظت اضافه بار حرارتی).
3. منطقی/نرم‌افزاری: استفاده از دستورالعمل‌ها و متغیرها در برنامه‌نویسی (مانند PLC) که شرایط منطقی را کنترل می‌کند.

۳. اینترلاک ایمنی (Safety) و غیر ایمنی (Non-Safety) چه تفاوتی دارند؟

پاسخ: اینترلاک‌های ایمنی طرح‌هایی هستند که به طور خاص برای جلوگیری از آسیب به افراد یا اشیا به کار می‌روند (مانند فنس‌های ایمنی). اینترلاک‌های غیر ایمنی برای حفاظت از تجهیزات یا جلوگیری از عملیات‌های ناخواسته استفاده می‌شوند و انواع مکانیکی، الکتریکی و منطقی را در بر می‌گیرند.

۴. اینترلاک در PLC چگونه تعریف می‌شود؟

پاسخ: در برنامه‌نویسی PLC، اینترلاک‌ها شرایطی هستند که باید صحت آن‌ها تأیید شود (TRUE) تا یک خروجی خاص اجازه فعال شدن داشته باشد. اینترلاک در PLC به عنوان یک حفاظت اضافی عمل می‌کند.

۵. مهم‌ترین عواملی که در طراحی مدار اینترلاک پست‌های فشار قوی باید در نظر گرفته شوند، کدامند؟

پاسخ: سه عامل مهم عبارتند از: آرایش شینه‌بندی پست، تعداد فیدرهای شینه‌بندی و کیفیت و فرآیندهای کلیدزنی‌های ترتیبی در پست.

۶. اینترلاک مکانیکی برای چه نوع پست‌هایی کاربرد بیشتری دارد؟

پاسخ: اینترلاک‌های مکانیکی به طور معمول در پست‌های فشار متوسط داخلی و محصور (تا سطح ولتاژ ۳۳ کیلوولت) که فاقد فرمان قطع و وصل از راه دور هستند، برای جلوگیری از قطع و وصل نامناسب دیسکانکت‌ها زیر بار استفاده می‌شوند.

۷. استفاده از استاندارد IEC 61850 چه تأثیری بر اینترلاک در پست‌ها دارد؟

پاسخ: استاندارد IEC 61850 و قابلیت‌های آن، به ویژه پیام‌های GOOSE، امکان اعمال اینترلاک‌های پیشگیرانه حساس‌تر و ارتقاء سطح اینترلاک به روش نرم‌افزاری را فراهم می‌کند، که در نتیجه کاهش خطا و افزایش امنیت بهره‌برداری از پست‌ها را به دنبال دارد.

۸. معیار SIL چیست؟

پاسخ: معیار SIL (Safety Integrity Level) درجه‌ای است که از لحاظ ایمنی کارکرد به یک تجهیز داده می‌شود و نشان‌دهنده احتمال کارکرد ایمن تجهیز در یک بازه زمانی مشخص است. SIL در چهار گروه (از SIL1 کمترین ایمنی تا SIL4 بالاترین ایمنی) طبقه‌بندی می‌شود.

«نیاز به طراحی اینترلاک دارید؟»  درخواست مشاوره رایگان
«کارشناسان ما طرح کنترل و حفاظت مناسب کارگاه شما را بررسی می‌کنند — پاسخ طی ۲۴ ساعت.»