Bezpieczeństwo w systemach sterowania
według normy EN ISO 13849-1
Bezpieczeństwo maszyn
 produkty Jokab Safety
Nowe normy bezpieczeństwa
w systemach sterowania
Budowa systemu zabezpieczeń, który sprawdza się w praktyce i oferuje wystarczający poziom bezpieczeństwa wymaga
doświadczenia w wielu obszarach. Podstawą jest zaprojektowanie funkcji bezpieczeństwa dla systemu, który będzie
gwarantował odpowiedni poziom niezawodności. W tej kwestii z pomocą przychodzi norma EN ISO 13849-1. W niniejszej
broszurze pragniemy przybliżyć nieco tą normę oraz jej zastosowanie w odniesieniu do naszych produktów.
Przedstawiamy nowÄ… normÄ™ Czym jest PL (Performance Level)?
Zmiana norm dotyczących bezpieczeństwa w systemach PL to miara niezawodności funkcji bezpieczeństwa, czyli poziom
sterowania wprowadza nowe koncepcje i obliczenia dla zapewnienia bezpieczeństwa lub poziom działania. PL dzieli się
konstruktorów i użytkowników maszyn. Norma EN 954-1 na pięć poziomów (a-e). PL e oznacza najlepszą niezawodność
(kategorie) jest stopniowo zastępowana przez EN ISO 13849-1 i jest równoznaczny z wymaganym przy najwyższym poziomie
(PL-Performance Level) i EN 62061 (SIL-Safety Integrity Level). zagrożenia.
Aby obliczyć poziom PL systemu, trzeba znać:
PL czy SIL? Co wybrać?
" strukturÄ™ systemu (kategorie B, 1-4)
" Mean Time To dangerous Failure, czyli średni czas
Norma, którą należy stosować zależy od rodzaju technologii,
międzyawaryjny (MTTFd)
doświadczenia i wymogów klienta.
" Diagnostic Coverage, czyli pokrycie diagnostyczne systemu (DC)
Wybór technologii
Konieczne będą także:
" PL (Performance Level  poziom działania) to neutralna
" ochrona systemu przed usterką, która wyeliminuje obydwa
pod względem technologicznym koncepcja, którą można
kanały (CCF)
stosować w stosunku do elektrycznych, mechanicznych,
" ochrona systemu przed błędami systematycznymi
pneumatycznych oraz hydraulicznych rozwiązań służących
wynikajÄ…cymi z jego konstrukcji
poprawie bezpieczeństwa.
" przestrzeganie określonych zasad w celu zapewnienia
" SIL (Safety Integrity Level  poziom nienaruszalności
prawidłowego rozwoju oraz walidacji oprogramowania
bezpieczeństwa) może z drugiej strony, być zastosowany
wyłącznie w stosunku do elektrycznych, elektronicznych
Pięć poziomów PL (a-e) odpowiada określonym zakresom wartości
i programowalnych rozwiązań służących poprawie
PFHD (Probability of dangerous Failure per Hour  prawdopodobieństwo
bezpieczeństwa.
niebezpiecznego defektu na godzinę). Mówią one, jak prawdopodobne
jest wystÄ…pienie niebezpiecznej awarii w okresie jednej godziny.
Doświadczenie
Przy obliczeniach zaleca się stosowanie bezpośrednio wartości
EN ISO 13849-1 wykorzystuje kategorie z EN 954-1 do
PFHD, gdyż PL jest pewnego rodzaju uproszczeniem, które nie
definiowania struktury systemu, dlatego nowe obliczenia mogÄ…
zapewnia zawsze takiej samej dokładności wyników.
okazać się problematyczne w przypadku wcześniejszych
doświadczeń z kategoriami. EN 62061 definiuje struktury
Jaki jest najprostszy sposób zachowania
nieco inaczej.
zgodności z normami?
Wymogi klienta
1. Zastosowanie komponentów o obliczonych wartościach
Jeżeli klient pochodzi z branży, w której zwykło się stosować SIL
W miarę możliwości, stosować komponenty z obliczonymi
(np. branża przetwórcza), wymogi mogą także uwzględniać ocenę
wcześniej wartościami PL i PFHD. Tym sposobem minimalizuje
funkcji bezpieczeństwa dla bezpieczeństwa maszyn wg SIL.
się ilość obliczeń, które trzeba wykonać samemu. Wszystkie
Większość naszych klientów preferuje PL, gdy jest ona neutralna
produkty z zakresu bezpieczeństwa ABB Jokab Safety posiadają
pod względem technologicznym i mogą oni wykorzystać swoją
obliczone wcześniej wartości PFHD.
dotychczasowÄ… wiedzÄ™ o kategoriach. W niniejszym dokumencie
2. Zastosowanie narzędzi do obliczeń
pokazujemy przykłady budowy rozwiązań dla bezpieczeństwa
Dzięki darmowej aplikacji SISTEMA (patrz strona 16) można
według EN ISO 13849-1 i obliczamy funkcję bezpieczeństwa
uniknąć własnoręcznego wykonywania obliczeń. Jest ona
w odniesieniu do konkretnej maszyny. Przykłady te zostały
także pomocna przy projektowaniu własnych rozwiązań dla
uproszczone w celu ułatwienia zrozumienia podstaw. Wartości
bezpieczeństwa i zawiera wymaganą dokumentację.
podane w przykładach mogą ulec zmianie.
3. Zastosowanie Pluto lub Vital
Stosować sterownik programowalny PLC Pluto lub Vital do
systemów bezpieczeństwa. Dzięki temu można nie tylko ułatwić
sobie dokonywanie obliczeń, ale przede wszystkim umożliwić
zapewnienie wyższego poziomu bezpieczeństwa.
2 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Tworzymy innowacyjne produkty i rozwiÄ…zania
zapewniające bezpieczeństwo maszyn
Upraszczając budowę systemów bezpieczeństwa, dbamy o rozwój
innowacyjnych produktów i rozwiązań w zakresie bezpieczeństwa
maszyn. Jest to nasz cel biznesowy od założenia w 1988 roku
przedsiębiorstwa Jokab Safety, do chwili obecnej, jako ABB.
Nasza wizja to:  Być Twoim najlepszym partnerem w zakresie
bezpieczeństwa maszyn  zarówno w skali lokalnej jak i globalnej .
Wiele zakładów przemysłowych na całym świecie dostrzegło,
o ile prostsze jest tworzenie zabezpieczeń i systemów
bezpieczeństwa przy użyciu naszych produktów, korzystając
z naszej wiedzy i doświadczenia. Naszą misją jest zapewnienie
wysokiego poziomu bezpieczeństwa (PL e). Ma to na celu pomoc
naszym klientom w tworzeniu bezpiecznych miejsc pracy, bez
względu na to, kto ocenia poziom zagrożenia.
Doświadczenie
Posiadamy bogate doświadczenie w implementacji norm i przepisów
oraz wymagań stawianych przez przemysł. Reprezentujemy Szwecję
w organie standaryzacji w zakresie bezpieczeństwa maszyn.
Codziennie pracujemy nad praktycznym wdrażaniem wymagań
bezpieczeństwa w połączeniu z wymogami produkcyjnymi.
Zapraszamy do korzystania z naszych kompetencji w zakresie
szkoleń i doradztwa.
Systemy
Dostarczamy wszystko, począwszy od rozwiązań poszczególnych
zabezpieczeń, a skończywszy na kompletnych, zainstalowanych
Spis treści:
systemach bezpieczeństwa dla poszczególnych maszyn lub całych
Strona 2 Wstęp
linii produkcyjnych. A
Ä…czymy wymagania produkcji z wymaganiami
bezpieczeństwa tworząc rozwiązania przyjazne dla przemysłu.
Strona 4 Schemat działania określony według normy
EN ISO 13849-1
Produkty
Strona 8 Studium przypadku na bazie RT9
Posiadamy pełen asortyment komponentów bezpieczeństwa,
który ułatwia budowę kompletnych systemów. Te innowacyjne
Strona 10 Studium przypadku na bazie Vital
produkty są stale rozwijane, często we współpracy z naszymi
Strona 12 Studium przypadku na bazie Pluto
klientami. Nasza bogata oferta produktowa, rozwiÄ…zania dla
Strona 14 Definicja funkcji bezpieczeństwa
bezpieczeństwa i nasze doświadczenie w dziedzinie bezpieczeństwa
Strona 16 SISTEMA
maszyn czyniÄ… z nas bezpiecznego i zaufanego partnera.
Strona 17 Przekaz
nik bezpieczeństwa, Vital czy Pluto?
Pojęcia zgodnie z nomenklaturą EN ISO 13849-1
PL Performance Level (poziom działania) T10d Średni czas do momentu, w którym 10%
Podział (od a do e) komponentów ulegnie defektowi prowadzącemu
do uszkodzenia niebezpiecznego
PLr Required Performance Level
(czas pracy komponentu jest ograniczony do T10d)
Wymagany poziom zapewnienia bezpieczeństwa
dla danej funkcji CCF Common Cause Failure (uszkodzenie wywołane
wspólną przyczyną)
MTTFd Średni czas międzyawaryjny
Podział na niski, średni i wysoki DC Diagnostic Coverage (pokrycie diagnostyczne)
Podział na niskie, średnie i wysokie
B10d Średnia ilość cykli roboczych, osiągniętych przed
czasem, w którym 10% urządzeń testowych ulegnie PFHD Probability of Dangerous Failure per Hour
defektowi prowadzącemu do niebezpiecznego Prawdopodobieństwo defektu na godzinę
uszkodzenia (dotyczy komponentów
pneumatycznych i elektromechanicznych)
Poniższe przykłady pokazują sposób działania produktów ABB Jokab Safety i ich zastosowanie. Nie oznacza to, że zaspokajają one
wymogi dla wszystkich typów maszyn i procesów. Kupujący i użytkownik jest odpowiedzialny za prawidłową instalację i eksploatację
produktu w zgodzie z odpowiednimi przepisami i normami. Zastrzegamy sobie prawo do dokonywania zmian w produktach
i specyfikacjach bez powiadomienia.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 3
Schemat działania określony według
EN ISO 13849-1
Start
Krok 1
Określenie granic systemu
(przestrzeń, sposób użytkowania, czas, otoczenie)
Identyfikacja z
ródeł zagrożenia
(wszystkie sposoby użytkowania w trakcie
cyklu życia)
Określenie ryzyka
(określenie PL, z S, F i P)
Szacowanie ryzyka
Tak
(czy działanie jest konieczne?)
Nie
Czy nowe ryzyko
jest generowane?
Czy ryzyko zostało
Tak
odpowiednio
Koniec
ograniczone?
Krok 2
Nie
Nie
Redukcja ryzyka
Czy współczynnik
(zastosowanie zabezpieczeń, Tak
jest zależny od
informacje)
systemu sterowania?
Ocena i minimalizacja ryzyka
Według EN ISO 13849-1 ryzyko określane jest na podstawie
Zgodnie z DyrektywÄ… MaszynowÄ…, konstruktor maszyny
trzech czynników: stopnia obrażeń (S, severity), częstotliwości
(osoba projektujÄ…ca lub modyfikujÄ…ca maszynÄ™) powinien
narażenia na ryzyko (F, frequency) oraz możliwości uniknięcia lub
dokonać oceny ryzyka dla konstrukcji maszyny oraz dołączyć
ograniczenia obrażeń (P, possibility). Dla każdego czynnika podane
do niej ocenę wszystkich czynności roboczych, czyli sposobów
są dwie możliwości. Granica między nimi nie jest sprecyzowana
użytkowania maszyny. Norma EN ISO 12100 (połączenie
w normie, ale stosuje się następujące ogólnie przyjęte interpretacje:
EN ISO 14121-1 z EN ISO 12100-1/-2) określa wymagania
odnośnie oceny ryzyka maszyny. Na tym opiera się EN ISO
S1 obrzęki, otarcia, rany kłute i niewielkie zmiażdżenia
13849-1. Kompletna ocena ryzyka stanowi warunek pracy
S2 urazy kostne, amputacje i śmierć
z tÄ… normÄ….
F1 rzadziej, niż co dwa tygodnie
Krok 1  Ocena ryzyka
F2 częściej, niż co dwa tygodnie
Ocena ryzyka rozpoczyna się od określenia elementów
P1 powolne ruchy maszyny, dużo miejsca, mała moc
składowych maszyny. Oznacza to także przestrzeń niezbędną
P2 szybkie ruchy maszyny, ciasno, duża moc
dla maszyny i operatorów do realizacji aplikacji docelowych oraz
Określając wartości S, F i P, można uzyskać wymagany parametr
wszystkie fazy funkcjonowania przez cały czas życia maszyny.
PLr konieczny dla oszacowania z
ródła ryzyka.
Następnie dla wszystkich czynności roboczych należy
Ocena ryzyka uwzględnia także szacowanie ryzyka. Określa
zidentyfikować z
ródła ryzyka w ciągu czasu życia maszyny.
się w niej, czy istnieje konieczność redukcji ryzyka, czy też
Dla każdego z
ródła ryzyka dokonywana jest ocena ryzyka,
zapewnione jest wystarczające bezpieczeństwo.
tzn. określenie stopnia zagrożenia.
4 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Analiza ryzyka
Ocena ryzyka
PLr
Określenie ryzyka
małe ryzyko
P1
Aby obliczyć wymagany poziom PLr.
a
F1
S stopień obrażeń
P2
S1 lekki (nietrwałe)
S1
b
S2 poważny (trwałe obrażenia lub śmierć)
P1
F2
F częstotliwość narażenia na ryzyko
P2
F1 rzadko do okazjonalnie i/lub czas narażenia jest krótki
c
F2 często do ciągle i/lub czas narażenia jest długi
P1
F1
P możliwość uniknięcia niebezpieczeństwa lub P2
S2
ograniczenia szkód d
P1 możliwe pod pewnymi warunkami
P1
F2
P2 niemal niemożliwe
P2
e
duże ryzyko
Krok 2  Redukcja ryzyka
Jeżeli wymagana jest redukcja ryzyka, należy przestrzegać
kolejności działań zgodnych z Dyrektywą Maszynową:
1. Uniknięcie ryzyka już na etapie projektowania.
(np. zmniejszenie mocy, uniknięcie interferencji w strefie
zagrożenia.)
2. Zastosowanie ochrony i/lub urządzeń bezpieczeństwa.
(np. wygrodzenie, fotokomórki lub urządzenia sterujące.)
3. Udostępnienie informacji o bezpiecznym sposobie użytkowania
maszyny. (np. w instrukcjach lub na oznaczeniach.)
Krok 3
Jeżeli ryzyko zostało zredukowane poprzez zastosowanie
urządzeń bezpieczeństwa, monitorujący je system sterowania musi
być zaprojektowany zgodnie z zaleceniami EN ISO 13849-1.
Identyfikacja funkcji
bezpieczeństwa
Określenie PLr
Zaprojektowanie i wdrożenie
rozwiÄ…zania dla funkcji
Krok 3  Zaprojektowanie i obliczenie funkcji bezpieczeństwa
bezpieczeństwa
Na początek konieczne jest zidentyfikowanie funkcji bezpieczeństwa
maszyny. Przykładowe funkcje bezpieczeństwa to zatrzymanie
awaryjne lub monitoring bramy.
Obliczenie PL
Dla każdej funkcji bezpieczeństwa należy określić PLr
(co zwykle jest robione podczas oceny ryzyka). RozwiÄ…zanie dla
funkcji bezpieczeństwa jest następnie projektowane i wdrażane.
Sprawdzenie,
Nie
Gdy projekt jest kompletny, można obliczyć poziom PL funkcji
czy
bezpieczeństwa. Upewniając się, że obliczone PL jest co najmniej
PL e" PLr
tak wysokie jak PLr można następnie dokonać walidacji systemu
Tak
zgodnie z planem walidacji. Podczas walidacji sprawdza siÄ™, czy
specyfikacja systemu jest prawidłowo wykonana, oraz czy projekt
Walidacja
Nie
jest zgodny ze specyfikacją. Konieczna będzie także weryfikacja,
Czy pozostałe
czy wymogi nieuwzględnione w kalkulacji PL są spełnione,
wymogi zostały
tzn. pewność, że oprogramowanie jest prawidłowo napisane
spełnione?
i poddane walidacji, oraz że podjęte zostały odpowiednie
Tak
kroki w celu ochrony rozwiązania technicznego przed błędami
systematycznymi.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 5
Czy wszystkie funkcje bezpieczeństwa są uruchamiane?
PFHD PL
10-4
a
10-5
MTTFd
b
niski
3x10-6
MTTFd
c
średni
10-6
MTTFd
d
wysoki
10-7
e
10-8
DC DC DC DC DC DC DC
żadne żadne słabe średnie słabe średnie wysokie
Kat. B Kat. 1 Kat. 2 Kat. 3 Kat. 4
Relacje między kategoriami, DCavg, MTTFd dla każdego kanału i PL. Tabela pokazuje także zakres PFHD odpowiadający każdemu PL.
Obliczanie PL w kroku 3 i PFHD dla swoich komponentów, ale dla urządzeń wyjściowych
Przy obliczaniu PL dla funkcji bezpieczeństwa systemu, (takich jak styczniki i zawory) zwykle nie określa się tych wartości,
najłatwiej jest podzielić go na osobne, dobrze zdefiniowane bloki gdyż zależą one od częstotliwości użytkowania komponentu.
(zwane także podsystemami). Często logicznym jest dokonanie Można je zatem obliczyć samodzielnie według EN ISO 13849-1
podziału ze względu na wejście, logikę i wyjście (np. wyłącznik lub skorzystać z przykładowych gotowych i obliczonych rozwiązań,
 przekaz
nik bezpieczeństwa - styczniki), ale bloków może takich jak te od ABB Jokab Safety.
być też więcej, niż trzy, w zależności od połączenia i liczby Aby obliczyć PL lub PFHD dla bloku, konieczna jest znajomość
zastosowanych komponentów (przekaz
nik rozszerzenia może jego kategorii, DC i MTTFD. Ponadto, należy wystrzegać się
tworzyć dodatkowy blok logiczny ). błędów systematycznych i upewnić się, że błąd nie wyeliminuje
Dla każdego bloku oblicza się wartość PL lub PFHD. Najłatwiej obydwu kanałów, a także nie będzie generować i dokonywać
jest pozyskać te wartości od producenta komponentu, aby nie walidacji oprogramowania. Poniższy tekst w skrócie omawia to
trzeba było ich obliczać samodzielnie. Producent wyłączników, zagadnienie.
czujników i urządzeń logiki często jest w posiadaniu wartości PL
Funkcja bezpieczeństwa (SF)
Wejście Logika Wyjście
PL/PFHD PL/PFHD PL/PFHD
PFHD, Całkowite = PFHD, Wejście + PFHD, Logika + PFHD, Wyjście
6 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Kategoria
znajomość średniej ilości cykli w ciągu roku, które komponent
Ocena struktury komponentów w bloku służy do określenia
będzie wykonywać.
kategorii (B, 1-4), której odpowiada. Np. dla kategorii 4,
Przy B10d=2·106 daje to MTTFd=1141 lat, co odpowiada
poszczególne awarie nie skutkują utratą funkcji bezpieczeństwa.
MTTFd=wysoki.
Aby uzyskać kategorię 4 ze stycznikami konieczna jest
Należy zwrócić uwagę, że przy obliczaniu MTTFd konieczne
obecność dwóch kanałów  tzn. dwóch styczników  które
są obliczenia na podstawie całkowitej ilości cykli, które
indywidualnie mogą odciąć zasilanie maszyny. Styczniki muszą być
komponent będzie wykonywać. Typowym przykładem tego są
monitorowane poprzez podłączenie styków rozwiernych do wejścia
styczniki, które często pracują dla kilku funkcji bezpieczeństwa
testowego, np. przekaz
nika bezpieczeństwa. Do monitorowania
równocześnie. Oznacza to, że koniecznie jest dodanie
tego typu pracy, styczniki muszą mieć styki otwierane dodatnio.
liczby szacowanych cykli w ciÄ…gu roku ze wszystkich funkcji
bezpieczeństwa wykorzystujących styczniki.
DC
Gdy MTTFd obliczany jest na podstawie wartości B10d, należy
Prosta metoda określania DC objaśniona jest w załączniku E do
pamiętać, iż jeśli wartość MTTFd jest mniejsza niż 200 lat, komponent
EN ISO 13849-1. Opisuje ona najróżniejsze sposoby szacowania
należy wymienić po upływie 10% wartości MTTFd (ze względu na
i ich zależność względem DC. Np. DC=99 % (które odpowiada
wartość T10d). Tzn., że komponent z MTTFd = 160 lat wymaga
DC wysokiemu) uzyskuje się dla pary styczników poprzez
wymiany po 16 latach, aby utrzymane zostały warunki dla
monitorowanie ich przy użyciu logiki programowalnej.
uzyskania PL. Jest tak, ponieważ EN ISO 13849-1 oparty jest
MTTFd
na  czasie misji wynoszÄ…cym 20 lat.
Wartość MTTFd powinna być przede wszystkim udostępniona
Common Cause Failure (CCF)
przez producenta. Jeżeli nie jest on w stanie określić wartości,
W załączniku F do EN ISO 13849-1 znajduje się tabela działań,
sÄ… one podane w tabelach w EN ISO 13849-1 lub trzeba
które należy podjąć, aby chronić się przed CCF, czyli by mieć
je obliczyć korzystając z wartości B10d (średnia ilość cykli
pewność, że usterka nie wyeliminuje obydwu kanałów.
roboczych, osiągniętych przed czasem, zanim 10% urządzeń
testowych ulegnie defektowi prowadzÄ…cemu do uszkodzenia
Błędy systematyczne
niebezpiecznego). Aby obliczyć MTTFd, konieczna jest także
Załącznik G EN ISO 13849-1 opisuje działania, które należy
podjąć, aby uchronić się przed defektami wynikającymi z błędów
projektowych.
PL dla funkcji bezpieczeństwa
Obliczanie średniej ilości cykli:
Definicję PL podano na poprzednich stronach. Jeżeli chcemy
wykorzystać dokładną wartość PFHD, z pomocą przychodzi
B10d
MTTFd =
tabela w załączniku K do EN ISO 13849-1.
0,1 " nop
Po obliczeniu PL dla każdego bloku, możliwe jest wygenerowanie
gdzie
całkowitego PL dla funkcji bezpieczeństwa w tabeli 11
dop " hop " 3600
EN ISO 13849-1. Daje to przybliżoną wartość PL. Jeżeli zamiast
nop =
tcykl tego obliczona została wartość PFHD dla każdego bloku, całkowite
PFHD dla funkcji bezpieczeństwa można uzyskać, dodając
nop = ilość cykli w ciągu roku
wszystkie wartości bloków. Całkowite PFHD funkcji bezpieczeństwa
dop = ilość dni roboczych w ciągu roku
odpowiada danemu PL w tabeli 3 EN ISO 13849-1.
hop = ilość roboczogodzin w ciągu dnia
tcykl = czas cyklu (sekundy)
Przykład: dop= 365 dni, hop= 24 godziny a tcykl= 1800 sekund
(2 razy/godzinÄ™), co daje nop= 17520 cykli.
Wymogi dla oprogramowania związanego z bezpieczeństwem
Jeżeli korzystamy ze sterownika programowalnego PLC do Poniżej znajdują się przykłady wymogów dla oprogramowania
wdrażania funkcji bezpieczeństwa, mamy postawione określone z EN ISO 13849-1:
wymagania w stosunku do procesu przygotowywania " Konieczne jest opracowanie cyklu życia projektu z procedurami
oraz walidacji oprogramowania. Aby uniknąć błędów, walidacji, które mówią jak i kiedy dokonać walidacji
oprogramowanie powinno być czytelne, zrozumiałe i dawać programu, np. po dokonaniu zmian.
możliwość testowania oraz zarządzania. " Specyfikacja i projekt muszą być udokumentowane.
Konieczne jest przygotowanie specyfikacji oprogramowania " Należy przeprowadzić testy funkcji.
w celu zagwarantowania, że możliwe będzie sprawdzenie " Gdy jest to tylko możliwe, korzystać z bloków funkcyjnych
funkcjonalności programu. Ważne jest także, aby podzielić zgodnych z wymogami.
program na moduły, które można testować indywidualnie. " Analizę danych i sterowania należy opisać przy użyciu
Ustęp 4.6 oraz załącznik J do EN ISO 13849-1 określają np. diagramu warunkowego lub schematu blokowego.
wymogi dla oprogramowania związanego z bezpieczeństwem.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 7
Przykład 1
System bezpieczeństwa z wykorzystaniem
przekaz
nika RT9
Schemat ochrony maszyny pakujÄ…cej o niskim stopniu ryzyka.
Wyłącznik ryglujący JSNY8
Monitoruje, czy drzwi są zamknięte.
Przekaz
nik bezpieczeństwa RT9
Monitoruje komponenty bezpieczeństwa.
Wyłącznik awaryjny
Zatrzymuje maszynÄ™
w razie niebezpieczeństwa.
Krok 2  Redukcja ryzyka
Krok 1  Ocena ryzyka
Jako zabezpieczenie wybrano drzwi blokowane z wyłącznikiem
Żywność do zapakowania jest ładowana do klatki ręcznie tylnymi
ryglującym JSNY8. Czas dobiegu jest na tyle krótki, że dojdzie
drzwiami. Następnie w zasobniku przygotowywana jest partia dla
do zatrzymania niebezpiecznego ruchu zanim operator będzie
przenośnika pakującego. Klatka jest resetowana i restartowana.
mógł uzyskać dostęp do maszyny. Wyłącznik awaryjny jest
Maszyna pakująca z przenośnikiem taśmowym działa tylko
umiejscowiony w zasięgu ręki, po obu stronach klatki w pobliżu
wtedy, gdy zarówno jedne jak i drugie drzwi są zamknięte i gdy
zamkniętych drzwi.
system zabezpieczający został zresetowany.
Podczas szacowania ryzyka ustalono, że maszyna ma
PLr
niskie ryzyko
pracować w trybie trójzmianowym (8 godzin na zmianę), 365 dni
P1
a
w roku. Zakłada się, że zaburzenia w pracy maszyny udaje się F1
P2
usunąć w czasie poniżej jednej minuty w strefie zagrożenia. Może
S1
b
F2 P1
to mieć miejsce dwa razy w ciągu godziny (F2). Nieoczekiwane
P2
wysokie ryzyko
uruchomienie nie może być przyczyną poważnych obrażeń,
c
P1
a co najwyżej niewielkich, uleczalnych urazów (S1). Operator
F1 P2
S2
z założenia nie ma możliwości uniknięcia obrażeń, gdyż maszyna d
P1
F2
porusza siÄ™ szybko (P2).
P2
e
Ilość cykli dla funkcji bezpieczeÅ„stwa = 365 dni/rok · (3·8) godzin/
dzieÅ„ · 2 cykle/godzinÄ™ = 17520 cykli/rok
Ocena PLr wymaganego dla funkcji bezpieczeństwa z blokadą
Ocena dla funkcji bezpieczeństwa wymaganej do uzyskania
drzwi dla tego przykładu.
dostępu do maszyny wynosi PLr= c (S1, F2, P2). Oprócz tej
funkcji bezpieczeństwa, konieczna jest funkcja zatrzymania
UWAGA: Oceny należy dokonać dla każdej funkcji bezpieczeństwa.
awaryjnego. Jest ona także oceniana jako PLr=c.
8 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
S2
S1
Wył. awaryjny
Wył. awaryjny
Q1
K1
Styczniki
RT9
Q2
Styczniki
B2 B1
Wył. ryglujący Wył. ryglujący
* Monitoring styczników przy użyciu K1
Krok 3  Obliczenie funkcji bezpieczeństwa
Jak bezpieczny jest wyłącznik mechaniczny?
Blok startowy składający się z podwójnych niemonitorowanych
Wyłącznik mechaniczny musi być zainstalowany i używany
styczników zostaÅ‚ obliczony na 2.47·10-8. Funkcje bezpieczeÅ„stwa
zgodnie ze specyfikacjami, aby mógł funkcjonować prawidłowo.
sÄ… reprezentowane przez schematy blokowe.
" Średnia długość życia ma zastosowanie tylko, jeżeli
instalacja została wykonana prawidłowo.
Funkcje bezpieczeństwa 1 i 2 są identyczne. Dlatego też
" Głowica zamykająca musi być przymocowana, aby nie
pokazana jest tylko funkcja 1.
uległa poluzowaniu.
Funkcje bezpieczeństwa 3 i 4 są identyczne. Dlatego też
" Przestrzeń wokół obudowy zamka powinna być
pokazana jest tylko funkcja 3.
utrzymywana w czystości.
" Dwa wyłączniki mechaniczne drzwi mogą nie zadziałać
z tego samego powodu.
Wyjście
Funkcja Wejście Wynik
Logika
bezpieczeństwa 1
Q1/Q2
B1
K1
Monitorowane styczniki
PLr=c Wyłącznik ryglujący PL c
Przekaz
nik
-redundancja
JSNY8
bezpieczeństwa RT9
PL e
PL c
PL e
· ·10-9 · ·
PFHD, JSNY8 + PFHD, RT9 + PFHD, Q1/Q2 = 1,14 10-6 + 9,55 + 2,4710-8 = 1,1710-6 PL c
Funkcja Wejście Logika Wyjście
Wynik
bezpieczeństwa 3
K1 Q1/Q2
S1
Przekaz
nik Monitorowane styczniki
PLr=c Wyłącznik awaryjny PL c
bezpieczeństwa RT9 -redundancja
PL c
PL e PL e
· ·10-9 · ·
PFHD + PFHD, RT9+ PFHD, Q1/Q2= 1,34 10-6 + 9,55 + 2,4710-8 = 1,3710-6 PL c
Powodem uzyskania tylko PL c przy tym rozwiązaniu jest fakt zastosowania jednego wyłącznika ryglującego na drzwi.
Gdyby zastosowano dwa wyłączniki ryglujące na drzwi, możliwe byłoby uzyskanie PL d, ale wiązałoby się to z koniecznością
dodatkowego monitoringu każdego z wyłączników.
Uwaga: Gdyby ocena ryzyka wykazała możliwość zaistnienia poważnych obrażeń S2, rezultatem tego byłoby PLr= e.
Oznaczałoby to, że powyższe rozwiązanie jest niewystarczające. Dla funkcji zatrzymania awaryjnego możliwe jest uzyskanie PL d,
jednak przy założeniu, że można wykluczyć niektóre typy usterek. Te funkcje bezpieczeństwa można pobrać z naszej strony
internetowej www.jokabsafety.com. w zakładce Sistema.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 9
*
Przykład 2
System bezpieczeństwa z wykorzystaniem
przekaz
nika Vital
Schemat ochrony klatki robota o wysokim stopniu ryzyka.
Moduł bezpieczeństwa Vital
Czujnik magnetyczny Eden
Monitoruje komponenty
Monitoruje stan zamknięcia
bezpieczeństwa połączone
drzwi.
szeregowo.
Wyłącznik awaryjny
Smile Tina
Zatrzymuje maszynÄ™
na wypadek
niebezpieczeństwa.
Wyłącznik awaryjny INCA Tina
Kurtyna bezpieczeństwa Focus (zawierająca Zatrzymuje maszynę
zintegrowaną funkcję zawieszenia działania w przypadku
zabezpieczeń -mutingu) niebezpieczeństwa.
Detekcja obecności.
Krok 1  Ocena ryzyka
Przedmioty obrabiane są podawane do urządzenia pomiędzy materiałami a ludz
mi. WymaganÄ… funkcjÄ…
i transportowywane na zewnątrz w przypadku bezbłędnego bezpieczeństwa jest także wyłącznik awaryjny. Zasilanie dla
przejścia testu. Z pomocą robota, elementy są wprowadzane wszystkich niebezpiecznych funkcji maszyny musi być odcinane
do maszyny w celu przetestowania. Nieautoryzowane elementy przez wszystkie funkcje bezpieczeństwa.
są umieszczane obok robota w celu dalszej obróbki ręcznej. Rozwiązanie z wykorzystaniem Vital umożliwia wdrożenie
Praca, którą należy wykonać w klatce robota polega na eliminacji aplikacji robota z jednym sterownikiem do systemów
zakłóceń w pracy sprzętu testującego i przenośnika taśmowego bezpieczeństwa, który nie wymaga konfiguracji ani
(mniej więcej raz na godzinę), obróbce końcowej i wyładowaniu programowania. Vital umożliwia podłączenie do 30 funkcji
ze stanowiska ręcznego (mniej więcej raz na godzinę), bezpieczeństwa w jednej pętli, z PL e zgodnie z EN ISO 13849-1.
zaprogramowaniu korekt (raz na tydzień) i czyszczeniu (raz na
PLr
tydzień) (F2). Nieoczekiwane uruchomienie robota może być
niskie ryzyko
przyczyną poważnych obrażeń (S2). Operator z założenia nie ma P1
a
F1
możliwości uniknięcia obrażeń, gdyż robot porusza się szybko
P2
S1
(P2). Ocena dla funkcji bezpieczeństwa wymaganej do uzyskania
b
F2 P1
dostępu do maszyny wynosi PLr= e (S2, F2, P2).
P2
c
Wprowadzona norma ISO 10218-2 dla systemów/klatek robotów
P1
F1 P2
określa wymóg PL d dla zastosowanych funkcji bezpieczeństwa
S2
d
(jeżeli analiza ryzyka nie wykazała innego PL). Dla bezpiecznego
P1
F2
zatrzymania robota i wejść wyłączników awaryjnych wymagany jest
P2
e
przynajmniej PL d (według normy EN ISO 10218-1). Jednak w tym
niskie ryzyko
przypadku, ocena ryzyka dała wynik PLr= e.
Ocena PLr wymaganego dla funkcji bezpieczeństwa z blokadą
Krok 2  Redukcja ryzyka
drzwi.
Jako zabezpieczenie wybrano drzwi blokowane z czujnikiem
bezstykowym Eden. W celu ochrony przed nieprawidłowym
UWAGA: Oceny należy dokonać dla każdej funkcji bezpieczeństwa.
wejściem do klatki, transport materiałów do i z klatki jest
chroniony i posiada funkcję mutingu w celu rozróżniania
10 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
B1
Focus z Tina 10A
B5
Eden
K1
Vital
S1
Inca Tina
B2
Focus z Tina 10A
S2
Smile Tina
B3
B4
Focus z Tina 10A
Focus z Tina 10B
z mutingiem
z mutingiem
MF-T
MF-T
Krok 3  Obliczenie funkcji bezpieczeństwa Funkcja bezpieczeństwa 3
Wartość PFHD wejścia wyłącznika bezpieczeństwa robota wynosi Przy obliczaniu funkcji bezpieczeństwa, wartości PFHD
5.79·10-8 (wartość dotyczy robotów przemysÅ‚owych ABB ze zarówno dla kurtyny bezpieczeÅ„stwa, jak i mutingu zostanÄ…
sterownikiem IRC5). Funkcje bezpieczeństwa są reprezentowane uwzględnione w tej samej funkcji. Patrz funkcja bezpieczeństwa
przez schematy blokowe. 3 poniżej.
Funkcja Wejście Logika Wyjście Wynik
bezpieczeństwa 1
B5 K1 Q1
Bezstykowy czujnik Moduł Wejście wyłącznika
PLr=e
PL e
bezpieczeństwa Eden bezpieczeństwa Vital bezpieczeństwa robota,
PL e PL e redundancja
PL e
· · · ·
PFHD, Eden + PFHD, Vital + PFHD, Robot = 4,5 10-9 + 2,74 10-8 + 5,79 10-8 = 8,98 10-8 PL e
Wejście Logika Wyjście Wynik
Funkcja
bezpieczeństwa 2
S2 K1 Q1
Wyłącznik awaryjny Moduł Wejście wyłącznika
PLr=e
PL e
Smile Tina bezpieczeństwa Vital bezpieczeństwa robota,
PL e PL e redundancja
PL e
· · · ·
PFHD, Smile Tina+ PFHD, Vital + PFHD, Robot = 4,66 10-9 + 2,74 10-8 + 5,79 10-8 = 9,0 10-8 PL e
Logika
Wejście Wyjście Wynik
Funkcja
bezpieczeństwa 3
B4 K1
Q1
Tina 10B
Kurtyna Moduł
Wejście wyłącznika
PLr=e PL e
PL e
fotoelektryczna Focus bezpieczeństwa Vital
bezpieczeństwa robota,
PL e PL e
redundancja
PL e
· · · ·
PFHD, Focus + PFHD, Tina 10 + PFHD, Vital + PFHD, Robot = 2,5 10-9 + 4,5 10-9 + 2,74 10-8 + 5,79 10-8 = 9,2310-8 PL e
Funkcje bezpieczeństwa z Vital spełniają wymóg PL e według EN ISO 13849-1. Należy zwrócić uwagę, że powyższe funkcje to
tylko wybrane przykłady funkcji bezpieczeństwa mających zastosowanie w klatce robota.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 11
Przykład 3
System bezpieczeństwa wykorzystujący Pluto
Schemat ochrony narzędzia do obróbki i robota
przemysłowego o wysokim stopniu ryzyka.
Sterownik programowalny PLC Pluto
do systemów bezpieczeństwa
Monitoruje komponenty bezpieczeństwa.
Drzwi 4
Drzwi 3
Drzwi 2
Stanowisko 2
Stanowisko 1
Drzwi 1
Krok 1  Ocena ryzyka
Przedmioty obrabiane sÄ… podawane do klatki za pomocÄ… i czujnik magnetyczny na drzwiach 4 (Eden). W momencie
przenośnika taśmowego i umieszczane obok operatora otwarcia drzwi lub przejścia przez kurtynę, stanowisko 2 jest
w pneumatycznym narzędziu do obróbki na stanowisku 1. zatrzymywane w bezpieczny sposób. W momencie otwarcia drzwi
Operator uruchamia stanowisko 1 ręcznie. 2 i 3 (także monitorowanych przez Eden), nastąpi bezpieczne
Pneumatyczne narzędzie do obróbki wykonuje pracę na zatrzymanie przenośnika taśmowego oraz pneumatycznego
przedmiocie na stanowisku 1. Następnie operator umieszcza narzędzia do obróbki. Po aktywacji któregokolwiek z urządzeń
obrobiony przedmiot na przenośniku taśmowym, który zabezpieczających konieczne jest jego ręczne zresetowanie.
przetransportuje go na stanowisko 2. Dalej, robot chwyta Gdy system ochrony wymaga zastosowania szeregu urządzeń
przedmiot, który umieszczany jest w prasie hydraulicznej. bezpieczeństwa i sprawdzenia wielu maszyn, sterownik
Przedmiot opuszcza klatkę na przenośniku. Praca programowalny PLC Pluto do systemów bezpieczeństwa jest
wykonywana na stanowisku 2 to np. eliminacja zakłóceń najbardziej wydajnym rozwiązaniem. Jeżeli system ochrony musi
w pracy prasy i robota (kilka razy w tygodniu, F2). dodatkowo pracować z podziałem na strefy i w różnych trybach
Nieoczekiwane uruchomienie robota może być przyczyną działania, jest to dodatkowy powód przemawiający za wyborem
poważnych obrażeń (S2). Operator z założenia nie ma możliwości Pluto. Z Pluto, PL e można uzyskać niezależnie od liczby
uniknięcia obrażeń, gdyż robot porusza się szybko (P2). Ocena podłączonych urządzeń bezpieczeństwa.
funkcji bezpieczeństwa wymaganej do uzyskania dostępu do
maszyny wynosi PLr= e (S2, F2, P2). Ocena ta będzie taka
PLr PLr
Robot Przenośnik taśmowy
niskie ryzyko niskie
sama w stosunku do prasy. Dla funkcji bezpieczeństwa ryzyka
ryzyko
P1 P1
a a
związanego z przenośnikiem taśmowym, dokonywana jest F1 F1
P2 P2
ocena S1, F2, P1, co daje PLr= b.
S1 S1
b b
F2 P1 F2 P1
P2 P2
Krok 2  Redukcja ryzyka
c c
Jako zabezpieczenie wybrano drzwi blokowane z czujnikiem
P1 P1
F1 P2 F1 P2
bezstykowym Eden. Stanowisko 1 z pneumatycznym narzędziem
S2 S2
d d
do obróbki jest obsługiwane za pomocą manipulatora P1 P1
F2 F2
oburęcznego. Po wypuszczeniu z rąk manipulatora oburęcznego
P2 P2
e e
wysokie
wysokie ryzyko
niebezpieczny ruch zostanie bezpiecznie zatrzymany. ryzyko
Stanowisko 2 może znajdować się w trybie automatycznym,
PLr= e dla robota i prasy hydraulicznej oraz PLr=b dla
gdy dostępu do niego bronią kurtyna bezpieczeństwa (Focus)
przenośnika taśmowego.
12 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
B4-B5
S1 S2 S4 B1 B3
Czujnik magnetyczny
Oburęczny manipulator Wyłącznik awaryjny Czujnik magnetyczny
Eden/Kurtyna
Safeball Smile Tina Eden
bezpieczeństwa Focus
z Tina 10A
Q3
Q1
Q2
Pneumatyczne
Robot
Prasa hydrauliczna
narzędzie do obróbki
z podzestawów funkcji. Jeżeli zasilanie ma być odcinane dla
Krok 3  Obliczenie funkcji bezpieczeństwa
wielu różnych maszyn w klatce, funkcje bezpieczeństwa można
Wartość PFHD wejścia wyłącznika bezpieczeństwa robota
zdefiniować na różne sposoby, w zależności od analizy ryzyka.
wynosi 5,79·10-8 (wartość dotyczy robotów przemysÅ‚owych ABB
Funkcje bezpieczeństwa są reprezentowane przez schematy
ze sterownikiem IRC5).
blokowe.
Poniżej pokazano wyłącznie funkcje bezpieczeństwa, pomagające
odciąć zasilanie robota przemysłowego. Jest to tylko jeden
Wejście Logika Wyjście Wynik
Funkcja
bezpieczeństwa 1
B1
Q1
K1
Magnetyczny czujnik
Wejście wyłącznika
PLr=e PL e
PLC Pluto do systemów
bezpieczeństwa Eden
bezpieczeństwa
bezpieczeństwa
PL e
robota, redundancja
PL e
PL e
PFHD, Eden + PFHD, Pluto + PFHD, Robot = 4,5·10-9 + 2·10-9 + 5,79·10-8 = 6,44·10-8 PL e
Funkcja Wejście Logika Wyjście Wynik
bezpieczeństwa 2
Q1
S2 K1
Wejście wyłącznika
Wyłącznik awaryjny PLC Pluto do
PLr=e PL e
bezpieczeństwa
Smile Tina systemów
robota, redundancja
PL e bezpieczeństwa
PL e
PL e
· · · ·
PFHD, Smile Tina + PFHD, Pluto+ PFHD, Robot = 4,66 10-9 + 2 10-9 + 5,79 10-8= 6,46 10-8 PL e
Funkcja Wejście Logika Wyjście Wynik
bezpieczeństwa 3
B5 K1 Q1
Tina 10A
Kurtyna PLC Pluto do Wejście wyłącznika
PL e
PLr=e
PL e
bezpieczeństwa Focus systemów bezpieczeństwa
PL e bezpieczeństwa robota, redundancja
PL e PL e
· · · ·
PFHD,Focus + PFHD, Pluto + PFHD, Robot = 5,02 10-9 + 2 10-9 + 5,79 10-8 = 6,49 10-8 PL e
Funkcje bezpieczeństwa z Pluto spełniają wymóg PL e według EN ISO 13849-1. Należy zwrócić uwagę, że powyższe funkcje to
tylko wybrane przykłady funkcji bezpieczeństwa mających zastosowanie w klatce robota.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 13
Definicja funkcji bezpieczeństwa
Obliczenie sprawdzające uzyskanie wymaganego poziomu PLr nie jest trudne. Szczególnie, gdy korzysta się z urządzeń
bezpieczeństwa i jednostek logiki z już wyliczonymi wartościami. Ale jakie części należy w związku z tym uwzględnić
w każdej z funkcji bezpieczeństwa? Na to trzeba sobie odpowiedzieć przed przystąpieniem do obliczeń. Mówiąc krótko,
każde urządzenie bezpieczeństwa powoduje wzrost funkcji bezpieczeństwa dla każdej maszyny, na którą te urządzenie ma
wpływ. Trzy urządzenia bezpieczeństwa odcinające zasilanie trzech maszyn w klatce są równoznaczne dziewięciu funkcjom
bezpieczeństwa. Poniższy rozdział wyjaśnia, dlaczego.
Wiele funkcji bezpieczeństwa dla maszyny Dla maszyny zdefiniowane są trzy funkcje bezpieczeństwa (SF),
Jedna maszyna często może mieć wiele funkcji bezpieczeństwa obliczane jako:
w celu zapewnienia wystarczajÄ…cej, praktycznej ochrony SF1: PFHD, F1 + PFHD, K1 + PFHD, Q1= PFHD, SF1
operatorów. W poniższym przykładzie, maszyna jest chroniona SF2: PFHD, B1 + PFHD, K1 + PFHD, Q1= PFHD, SF2
przez trzy urządzenia bezpieczeństwa podłączone do SF3: PFHD, S1 + PFHD, K1 + PFHD, Q1= PFHD, SF3
urządzenia z logiką programowalną. Poniższy rysunek ilustruje
zależności między tymi połączeniami.
SF1
F1
Kurtyna bezpieczeństwa
B1 K1 Q1
SF2
Wyłącznik z blokadą Jednostka z logiką Maszyna
programowalna
S1
Wyłącznik bezpieczeństwa
SF3
Wiele funkcji bezpieczeństwa dla wielu maszyn w klatce Jeżeli operator wejdzie do klatki, będzie w tym przypadku
Znacznie częściej jednak, kilka maszyn w jednej klatce/strefie narażony na ten sam typ ryzyka ze strony wszystkich trzech
jest chronionych przez wiele urządzeń bezpieczeństwa. Poniższy maszyn. Zasilanie wszystkich trzech maszyn musi zostać odcięte
rysunek ilustruje zależności między tymi połączeniami. Każda w momencie wejścia operatora do klatki przez drzwi z blokadą B1.
z maszyn Q1-Q3 jest wyłączana osobno i niezależnie od K1.
F1 Q1
Kurtyna bezpieczeństwa Maszyna 1
K1
B1 Q2
Jednostka logiki
Wyłącznik z blokadą Maszyna 2
programowalnej
S1 Q3
Wyłącznik awaryjny Maszyna 3
14 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Teoretyczne podejście dla wielu maszyn Praktyczne podejście dla wielu maszyn
Teoretyczne podejście do obliczania funkcji bezpieczeństwa Bardziej praktycznym podejściem jest podział funkcji
wygląda następująco: bezpieczeństwa na trzy części, po jednej dla każdej z trzech maszyn.
Jest to podejście, które z reguły skutkuje dokładniejszym
K1 Q1 Q2 Q3
B1
B1 K1 Q1
Logika Maszyna Maszyna Maszyna
Wyłącznik z
Wyłącznik z blokadą Logika prog. Maszyna 1
prog 1 2 3
blokadÄ…
B1 Q2
Aby możliwe było pełne wykonanie funkcji bezpieczeństwa, K1
Wyłącznik z blokadą Maszyna 2
Logika prog.
wszystkie komponenty muszą być sprawne i włączone. Należy
zwrócić uwagę, że jeżeli B1 lub K1 ma niebezpieczną awarię,
B1 K1 Q3
cała funkcja bezpieczeństwa zostaje wyłączona. Jeżeli jednak np.
Wyłącznik z blokadą Logika prog. Maszyna 3
maszyna Q1 ma niebezpieczną awarię, a nie zostanie wyłączona,
maszyny Q2 i Q3 i tak zostaną wyłączone. Jedną z wad takiego
spojrzeniem na funkcje bezpieczeństwa, szczególnie, gdy
podejścia do funkcji bezpieczeństwa jest problem z uzyskaniem
dla powyższych funkcji bezpieczeństwa wymagany jest różny
wymaganego poziomu PLr. Jeżeli jednak się to uda, można
poziom PLr. Jeżeli maszyna Q1 jest robotem a maszyna Q2 jest
zastosować podejście teoretyczne.
przenośnikiem, zaprojektowanym z myślą o znikomym poziomie
ryzyka, PLr wymagany dla ochrony przed zagrożeniami ze
strony Q1 i Q2 będzie różny. Z tego powodu właśnie zaleca się
stosowanie podejścia praktycznego. Interpretacja jest oparta na
y
ródła:
informacjach przekazanych przez IFA (Institut fur Arbeitsschutz
www.dguv.de/ifa/de/pub/grl/pdf/2009_249.pdf
der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung). Więcej
www.bg-metall.de/praevention/fachausschuesse/
informacji na ten temat w powyższym linku.
infoblatt/deutsch.html
(Nr 047, Data 05/2010)
Przykłady funkcji bezpieczeństwa ze studium przypadku 3 - PLC Pluto do systemów
bezpieczeństwa
Ocena ryzyka dla funkcji bezpieczeństwa wymaganych dla Wyłącznik z blokadą B1, Eden, odcina zasilanie wszystkich
zagrożeń związanych z robotem wyglądała następująco: S2, F2, maszyn w strefie zagrożenia:
P2, co skutkowaÅ‚o PLr=e. Ten sam pomiar zostaÅ‚ dokonany dla " Robot Q1 (PFHD, Q1 = 5.79·10-8)
prasy hydraulicznej: PLr=e. Ocena pneumatycznego narzÄ™dzia do " Prasa hydrauliczna Q2 (PFHD, Q2 = 8·10-8)
obróbki wyglÄ…daÅ‚a tak: S2, F2, P1, dajÄ…c PLr= d ze wzglÄ™du na " Pneumatyczne narzÄ™dzie do obróbki Q3 (PFHD, Q3 = 2·10-7).
fakt, iż ocena wykazała, że istnieje możliwość uniknięcia ryzyka.
Podejście praktyczne
Stosując podejście praktyczne, funkcje bezpieczeństwa wyglądają następująco:
Robot:
PFHD, B1 + PFHD, K1 + PFHD, Q1 = 4,5·10-9 + 2·10-9 + 5.79·10-8 = 6.44·10-8 PL e
Prasa hydrauliczna:
PFHD, B1 + PFHD, K1 + PFHD, Q2 = 4.5·10-9 + 2·10-9 + 8·10-8 = 8.65·10-8 PL e
Pneumatyczne narzędzie do obróbki:
PFHD, B1 + PFHD, K1 + PFHD, Q3 = 4.5·10-9 + 2·10-9 + 2·10-7 = 2.07·10-7 PL d
Podobnie należy postąpić w przypadku innych funkcji bezpieczeństwa dla klatki. Dla każdego urządzenia bezpieczeństwa definiuje się
maszyny, na które ma ono wpływ i na tej podstawie określa różne funkcje bezpieczeństwa.
Podejście teoretyczne
Jak by to wyglądało w przypadku zastosowania podejścia teoretycznego? Czy funkcje bezpieczeństwa uzyskałyby poziom PL e?
Wszystkie maszyny:
PFHD, B1 + PFHD, K1 + PFHD, Q1 + PFHD, Q2 + PFHD, Q3
= 4,5·10-9 + 2·10-9 + 5.79·10-8 + 8·10-8 + 2·10-7 = 3.44·10-7 PL d
W tym przypadku, funkcja bezpieczeństwa nie uzyskałaby PL e, co było wymagane dla zagrożeń związanych z robotem oraz prasą
hydraulicznÄ….
Wnioski
" Stosować podejście praktyczne.
" Stosować urządzenia bezpieczeństwa/logiki o dużym stopniu niezawodności (niskie PFHD) w celu łatwiejszego uzyskania
wymaganego PLr.
" Z Vital lub Pluto łatwiej jest uzyskać wymagany poziom PLr.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 15
SISTEMA
Narzędzie do określania poziomu zapewnienia bezpieczeństwa
(PL) i generowania dokumentacji technicznej
Do sprawnego wykonywania obliczeń przyda się pomoc bibliotekę naszych produktów do pobrania z naszej strony pod
specjalistycznego oprogramowania. W ABB Jokab Safety wybraliśmy adresem www.jokabsafety.se. Aby móc cieszyć się jej najnowszą
SISTEMA, narzędzie programowe opracowane przez firmę IFA, wersją, należy co jakiś czas odwiedzać tę stronę w poszukiwaniu
dawniej BGIA, z Niemiec. Narzędzie jest darmowe i można je aktualizacji oraz nowych wersji.
pobrać ze strony internetowej IFA pod adresem www.dguv.de/ifa. Aby pobrać SISTEMA, należy wejść na stronę www.dguv.de/
Dzięki SISTEMA możliwe jest  budowanie funkcji bezpieczeństwa, ifa/en/pra/softwa/sistema/index.jsp lub przeszukać Internet,
weryfikowanie ich i generowanie wymaganej dokumentacji w wyszukiwarce wpisując hasło "sistema".
technicznej
Aby ułatwić pracę z programem SISTEMA, przygotowaliśmy
Przykładowy widok w programie SISTEMA.
16 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Przekaz
nik bezpieczeństwa, Vital czy Pluto?
Porównanie zalet w nawiązaniu do normy EN ISO 13849-1
Elastyczność
Programowalny
Pluto AS-i
Bez możliwości programowania
Pluto All-Master
Vital
Sterownik PLC ze statycznymi
Dynamicznie  zdublowany
i dynamicznymi wejściami bezpieczeństwa.
sygnał bezpieczeństwa,
który testuje np. czujnik
200 razy/sekundÄ™.
Master
Slaves
Tradycyjny sterownik programowalny PLC
Przekaz
nik bezpieczeństwa
Pluto do systemów bezpieczeństwa
Przekaz
nik bezpieczeństwa
Master  Slave z wejściami statycznymi
Liczba maszyn/różnorodne zatrzymania
Aby uzyskać PL e przy użyciu konwencjonalnego przekaz
nika różnych komponentów bezpieczeństwa oraz uzyskanie PL e
bezpieczeństwa, takiego jak RT9, konieczne jest wykorzystanie według EN ISO 13849-1. Moduł Vital jest oparty o koncepcję
obydwu kanałów po stronie wejścia i podłączenie tylko jednego dynamicznego jednokanałowego sygnału i może zastępować
urządzenia bezpieczeństwa. Pod pewnymi warunkami, PL d jest wiele różnych przekaz
ników bezpieczeństwa. Podobnym
możliwy do uzyskania poprzez podłączenie kilku dwukanałowych rozwiązaniem, chociaż dającym więcej możliwości, jest sterownik
urządzeń do przekaz
nika bezpieczeństwa, lecz nie jest to programowalny PLC Pluto do systemów bezpieczeństwa. Pluto,
ogólnie akceptowana metoda. Vital to moduł bezpieczeństwa, podobnie jak Vital, wykorzystuje dynamiczne sygnały w celu
umożliwiający szeregowe podłączenie i monitorowanie uzyskania maksymalnego stopnia niezawodności.
Zalety Vital Zalety Pluto
" Możliwość podłączenia do 30 komponentów " Pluto to system typu All-Master z komunikacją
bezpieczeństwa w celu uzyskania PL e z wykorzystaniem osobnej magistrali bezpieczeństwa
" Nie wymaga programowania " Większa elastyczność ułatwia projektowanie systemów
" Możliwość łączenia różnych komponentów bezpieczeństwa
bezpieczeństwa (np. wyłącznik awaryjny i zamek " Jedno oprogramowanie dla wszystkich systemów
procesowy  zabezpieczenie drzwi) " A
atwe programowanie dla PL e dzięki zastosowaniu
" A
atwa konfiguracja obwodu bloków funkcyjnych (z akredytacją TUV)
" Dodatkowo możliwość zastosowania wyłączników
elektromechanicznych (przy użyciu adaptera Tina)
Ponad 30 000 pomyślnie zainstalowanych systemów
Ponad 70 000 pomyślnie zainstalowanych systemów
Pluto.
Vital.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 17
Systemy bezpieczeństwa ABB Jokab
Safety dedykowane dla przemysłu
System wygrodzeń Quick-Guard
zapobieganie dostępowi osób nieupoważnionych i tłumienie hałasu
Zamek magnetyczny Magne
utrzymanie drzwi w stanie zamkniętym podczas
wykonywania procesów produkcyjnych
Wyłącznik bezpieczeństwa Smile
zatrzymanie awaryjne maszyn
Czujnik Eden
nadzór urządzeń ograniczających
dostęp
Manipulator trójpozycyjny
bezpieczne manewrowanie
Sterownik programowalny PLC Pluto
do systemów bezpieczeństwa, Vital
i przekaz
niki bezpieczeństwa
do nadzoru zabezpieczeń
Sterowanie oburęczne Safeball
zapewnia ergonomiczne
i bezpieczne manipulowanie
Narzędzie pomiarowe Smart
Kurtyna świetlna Focus
wyznaczanie parametrów zatrzymania
detekcja obecności  wysoka
rozdzielczość
Poziome zabezpieczenie
fotoelektryczne Focus
ochrona dostępu
18 | Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1
Grupy produktów
Szkolenia i doradztwo
Zastosowanie norm i przepisów w praktyce
oraz oznaczenia CE.
Zamek procesowy Dalton
Sterownik programowalny PLC Pluto
utrzymuje drzwi w stanie zamkniętym podczas
AS-i
Profibus DP
do systemów bezpieczeństwa
DeviceNet
CANopen
wykonywania procesów produkcyjnych
Ethernet
Unikalny sterownik programowalny
PLC typu All Master do dynamicznych
HMI
i statycznych obwodów zabezpieczających.
Pluto AS-i
Wyłącznik
Programowalny system bezpieczeństwa AS-i,
bezpieczeństwa Inca
w którym wszystkie urządzenia podłączone
do montażu w szafach
sÄ… do tego samego kabla a funkcjÄ™ danego
sterowniczych
urządzenia określa program PLC.
System bezpieczeństwa Vital
Dynamiczny obwód zabezpieczający dla
wielu czujników w najwyższej kategorii
bezpieczeństwa.
Adaptery Tina
Przekształcanie sygnałów statycznych na
dynamiczne sygnały bezpieczeństwa i inne.
Przekaz
niki bezpieczeństwa
Najbardziej elastyczne przekaz
niki bezpie-
czeństwa dostępne na rynku, przeznaczone
do rożnych zabezpieczeń i kategorii.
Czas zatrzymania/Diagnostyka maszyn
Stosowane do pomiaru czasu zatrzymania,
rocznej konserwacji i wyszukiwania usterek
w maszynach.
Kurtyna fotoelektryczna/Poziome
Listwa przeciwzakleszczeniowa
zabezpieczenie fotoelektryczne/Skaner
zabezpieczenie przed
Kompletna kurtyn, barier i skanerów.
zakleszczeniem
Czujniki/Wyłączniki/Blokady
Brama rolowana
Dynamiczne czujniki bezdotykowe,
ochrona dostępu i tłumienie hałasu
wyłączniki zamykane na klucz i wyłączniki
magnetyczne.
Tryb pracy
Manipulatory
zablokowany i reset
Ergonomiczne manipulatory trójpozycyjne,
manipulatory dwupozycyjne i sterujÄ…ce
Reset
wyłączniki nożne.
otwieralny
Otwarty
Wyłączniki bezpieczeństwa - awaryjne
Wyłączniki awaryjne do dynamicznych
Zamek bezpieczeństwa Knox
i statycznych obwodów bezpieczeństwa.
zapewnia skuteczne zaryglowanie drzwi
Zabezpieczenia przed zakleszczeniem/
Maty bezpieczeństwa
Listwy przeciwzakleszczeniowe, zderzaki
i maty bezpieczeństwa.
Systemy wygrodzeń/SafeCAD/Bramy
rolowane
Stabilny i elastyczny system wygrodzeniowy
z prostym montażem.
Bezpieczeństwo w systemach sterowania według normy EN ISO 13849-1 | 19
Więcej informacji
ABB zastrzega sobie prawo do dokonywania
ABB Sp. z o.o. Regionalne Biuro Sprzedaży
zmian technicznych bÄ…dz
modyfikacji
Siedziba spółki w Katowicach
zawartości niniejszego dokumentu bez
ul. Żegańska 1 ul. Uniwersytecka 13
uprzedniego powiadamiania. W przypadku
04-713 Warszawa 40-007 Katowice
zamówień obowiązywać będą uzgodnione
tel.: [phone] tel.: [phone]
warunki. ABB Sp. z o.o. nie ponosi żadnej
odpowiedzialności za potencjalne błędy lub
fax: [phone] fax: [phone]
możliwe braki informacji w tym dokumencie.
[e-mail] tel. kom.: 693 912 758
tel. kom.: 605 902 596
Zastrzegamy wszelkie prawa do niniejszego
Oddział w Aleksandrowie A
ódzkim
dokumentu i jego tematyki oraz zawartych
ul. Placydowska 27 Regionalne Biuro Sprzedaży
w nim zdjęć i ilustracji. Jakiekolwiek kopiowanie,
ujawnianie stronom trzecim lub wykorzystanie
95-070 Aleksandrów w Krakowie
jego zawartości w części lub w całości
tel. kom.: 603 720 012 ul. Starowiślna 13
bez uzyskania uprzednio pisemnej zgody
tel. kom.: 605 783 421 31-038 Kraków
ABB Sp. z o.o. jest zabronione.
tel. kom.: 601 621 587
Oddział we Wrocławiu
© Copyright 2012 ABB
Wszelkie prawa zastrzeżone
ul. Bacciarellego 54 Regionalne Biuro Sprzedaży
51-649 Wrocław w Lublinie
tel.: [phone] ul. Skłodowskiej 2/3
fax: [phone] Lublin
tel. kom.: 607 225 907 tel.: [phone]
tel. kom.: 601 620 425 fax: [phone]
tel. kom. 601 621 680
Regionalne Biuro Sprzedaży tel. kom. 603 720 076
w Gdańsku
ul. Wały Piastowskie 1 Regionalne Biuro Sprzedaży
80-855 Gdańsk w Poznaniu
tel.: [phone] ul. Dziadoszańska 10
fax: [phone] Poznań
tel. kom.: 601 839 006 tel.: [phone]
tel. kom.: 723 981 190 fax: [phone]
tel. kom. 601 552 022
tel. kom. 601 951 297
www.abb.pl
3122PL715-W1-pl. Wydanie 07.2012