Post on 11-Jan-2016
description
Projektowanie systemu sterowania zgodnie z wymaganiami technicznymi bezpieczeństwa maszyn
Konstrukcja maszyn a bezpieczeństwo pracy
Materiały szkoleniowe w całości ani we fragmentach nie mogą być powielane ani rozpowszechniane bez pisemnej zgody Instytutu Szkoleniowego Schneider Electric Polska.
Wszystkie przykłady i ćwiczenia zamieszczone w tej dokumentacji mają charakter dydaktyczny.
W żadnym przypadku nie powinny być wykorzystywane (w części lub w całości) w zastosowaniach przemysłowych, ani też służyć jako modele rzeczywistych zastosowań.
Wytyczne dotyczące maszyn
Maszyny nowe
Dyrektywy dot. maszyn(89/392/EWG, 91/368/EWG,
93/44/EWG, 93/68/EWG) 98/37/WE2006/42/WE: *
Stosowanie maszyn bezpiecznych
Wymagania podstawowe określające maksimum
bezpieczeństwa
Zakaz ustanawiania rozporządzeń> wymagań dyrektywy
Zakaz stosowania zarządzeń< wymagań dyrektywy
Projekt Instalacjamontaż
Obsługamontaż
EksploatacjaRegulacja
Stosowanie zasad bezpieczeństwa
Zarys historyczny
*) Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE:
Przeniesienie do prawa krajowego do 29/08/2008
Obowiązek stosowania od 29/12/2009
Dyrektywa Maszynowa
Przepisy europejskie
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI
z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn
i elementów bezpieczeństwa(Dz. U. z dnia 28 grudnia 2005 r.)
Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: (Dz. U. NR 199 POZ. 1228 z dnia 21 października 2008 r. ROZPORZĄDZENIEMINISTRA GOSPODARKIw sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn
Harmonizacja prawa państw członkowskich dotyczącego maszyn i urządzeń bezpieczeństwa
Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE:
Przepisy ogólne§ 1. Rozporządzenie określa: 1) zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania i wykonywania wprowadzanych do obrotu lub oddawanych do użytku:a) maszyn,b) wyposażenia wymiennego,c) elementów bezpieczeństwa,d) osprzętu do podnoszenia,e) łańcuchów, lin i pasów,f) odłączalnych urządzeń do mechanicznego przenoszenia napędu,g) maszyn nieukończonych; 2) procedury oceny zgodności; 3) sposób oznakowania maszyn; 4) wzór znaku CE.
Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE:
Rozdział 2 Zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania oraz wytwarzania maszyn
§ 9. 1. Producent maszyny lub jego upoważniony przedstawiciel powinien zapewnić przeprowadzenie oceny ryzyka w celu określenia, mających zastosowanie do tej maszyny, zasadniczych wymagań w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia.
Maszyna powinna być zaprojektowana i wykonana z uwzględnieniem wyników tej oceny.
Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE:
§ 18. 1. Układy sterowania należy zaprojektować i wykonać tak, aby: 1) zapewniały bezpieczeństwo oraz zapobiegały powstawaniu sytuacji zagrożenia; 2) defekty sprzętu komputerowego i oprogramowania układu sterowania nie prowadziły do powstawania sytuacji niebezpiecznych; 3) były odporne na obciążenia wynikające z zamierzonego zastosowania i wpływy czynników zewnętrznych; 4) błędy w układach logicznych nie doprowadzały do powstawania sytuacji niebezpiecznych; 5) możliwe do przewidzenia błędy ludzkie w trakcie pracy nie prowadziły do powstawania sytuacji niebezpiecznych.
Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE:
2. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby: 1) maszyna nie mogła uruchomić się nieoczekiwanie; 2) parametry maszyny nie mogły zmieniać się w sposób niekontrolowany, jeżeli taka zmiana może prowadzić do sytuacji niebezpiecznych; 3) po wydaniu polecenia zatrzymania, maszyna się zatrzymała; 4) żadna ruchoma część maszyny ani element zamocowany w maszynie nie mogły odpaść lub zostać wyrzucone; 5) automatyczne lub ręczne zatrzymywanie części ruchomych nie mogło zostać zakłócone; 6) urządzenia ochronne zapewniały skuteczną ochronę lub wysyłały polecenie zatrzymania; 7) elementy układu sterowania związane z bezpieczeństwem działały w sposób spójny w całym zespole maszyn lub maszyn nieukończonych.
Deklaracja zgodności • Oświadczenie producenta, stwierdzające na jego wyłączną odpowiedzialność, że wyrób, proces wytwórczy lub usługa są zgodne z określoną normą lub innym dokumentem normatywnym
• Deklaracja powinna być zgodna z wymaganiami normy
PN-EN ISO/IEC 17050-1:2005
Krajowe akty prawne
Deklaracja zgodności
Normy zharmonizowane z Dyrektywą Maszynową
SPECYFIKACJE TECHNICZNE
DOMNIEMANIE ZGODNOŚCI Z NIEZBĘDNYMIWYMAGANIAMI ZAWARTYMI
W DYREKTYWACH
ZHARMONIZOWANE NORMYEUROPEJSKIE
NIE OBOWIĄZKOWE
C
A
B1B2
EN 693 Prasy Hydrauliczne
EN 692 Prasy mechaniczne
EN 1088Urządzenia blokujące
EN 953Osłony stałe i ruchome
EN 1050 -> ISO14121Ocena ryzyka
EN 60 204-1Wyposażenie elektryczne maszyn
EN 418 -> EN ISO 13850 orygElementy zatrzymania awaryjnego
EN 574 - EN 574 +A1:2008 orygUrządzenia sterowaniaoburęcznego
EN ISO 12100Pojęcia podstawoweOgólne zasady projektowania
EN 294 i -> PN ISO 13857 orygOdległości bezpieczeństwa
EN 201 Prasy wtryskowe
Normy zharmonizowane
z Dyrektywą Maszynową
EN 954-1 -> EN ISO 13849-1 orygBezpieczeństwo maszynElementy bezpieczeństwa systemów sterowania
PN-EN 62061 „Bezpieczeństwo maszyn.Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych elektronicznych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem
Zmiany norm dostosowane do rozwoju procesu technologicznego.• Dotychczasowa norma: Nowa norma:
– EN 954-1 „Elementy systemów sterowania - EN ISO 13849-1 związane z bezpieczeństwem” (oryg.)
– EN 954-2 „ j.w. Walidacja” - EN ISO 13849-2– EN 1050 „Zasady oceny ryzyka” - EN ISO 14121– EN 292 „Pojęcia podstawowe” - EN ISO 12100
• Najnowsze normy dla złożonych urządzeń elektronicznych
– EN 61508 „Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i elektronicznych programowalnych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem”
– PN-EN 62061 „Bezpieczeństwo maszyn - Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych elektronicznych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem ”Dyrektywa
niskonapięciowa
Dyrektywa. maszynowa
Bezpieczeństwo funkcjonalne
Wymagania techniczne
Ogólne zasady projektowania PN EN 292 „Pojęcia podstawowe” - EN ISO
12100Czy można uniknąć
zagrożenia?
Nie
Czy można zmniejszyć ryzyko?
Nie
Czy można zastosować środki ochrony
Nie
Czy ryzyko jest nadal nieodpowiednie
TakRozwiązania
konstrukcyjne
TakUrządzenia ochronne
Tak Ochrona - zbiorowa
- indywidualna
Tak PrzepisySzkolenia
Nadzór
Zagrożenie stałe(Nie do przyjęcia
Zapobieganie całościowe
System sterowania odpowiednidla bezpieczeństwa
Środki stosowane przez użytkownika
Zagrożenie stałe
Zagrożenie stałe
Środki stosowane przez projektanta
01/05/96
Rozwiązania konstrukcyjne
Urządzenia ochronne
Środki ochrony- zbiorowej- indywidualnej
PrzepisySzkoleniaNadzór
• Stała i całkowita ochrona maszyny
• Osłona ruchoma z urządzeniem blokującym lub blokad wewnętrzna.
• Zabezpieczenie lub ograniczenie dostępu do strefy niebezpiecznej:
• bariera niematerialna
• sterowanie dwuręczne
• Oznakowanie strefy
• Rękawice, kaski, okulary
Ogólne zasady projektowania
Wybór kategorii sterowaniawg PN-EN 954-1
S Ciężkość urazów
S1 Lekkie (odwracalne) urazy
S2 Ciężkie (nieodwracalne) urazy,także śmiertelne
F Częstość i/lub czas trwanianarażenia
F1 Rzadkie, do dość częstych, krótki czas narażenia
F2 Częste, do ciągłych, długi czas narażenia
P Możliwość przeciwdziałaniazagrożeniu
P1 Możliwe w określonych warunkach
P2 Możliwe z trudnością
: Kategorie preferowane
: Przewymiarowane środki bezpieczeństwa
: Kategorie dopuszczalne przy zastosowaniu dodatkowych środków (np. obsługa prewencyjna)
P1
P2
P1
P2
F1
F2
S1
S2
B 1 2 3 4
Wybór kategorii systemu sterowania (PN-EN 954-1)
1 Ciężkość urazów S?
2 Częstość i/lub czas trwanianarażenia F?
3 Możliwość przeciwdziałaniazagrożeniu P?
Przykład 1Tokarka ręczna
Jaka kategoria systemu sterowania
Koncepcja systemu sterowania
P1
P2
P1
P2
F1
F2
S1
S2
B 1 2 3 4
1 Obrażenia poważne S?
2 Częsty kontakt ze zjawiskiem niebezpiecznym F?
3 Niemożność uniknięcia zjawiska P?
Przykład 2Prasa hydrauliczna z załadunkiem i wyładunkiem ręcznym, 10 uderzeń na min.
B 1 2 3 4
P1
P2
P1
P2
F1
F2
S1
S2
Jaka kategoria systemu sterowania ?
Wybór kategorii systemu sterowania (EN 954-1)
Kategoria
BWystąpienie defektu może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa
Dobór elementówskładowych
4Po wystąpieniu pojedynczego defektu funkcja bezpieczeństwa jest zawsze spełniona.Wykrycie defektów w odpowiednim czasie zapobiega utracie funkcji bezpieczeństwa
+
Samokontrola i redundancja
3Po wystąpieniu pojedynczego defektu funkcja bezpieczeństwa jest zawsze spełniona.Nie wszystkie defekty są wykrywane.Nagromadzenie niewykrytych defektów może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa.
Redundancja
2Wystąpienie defektu może powodować utratę funkcji bezpieczeństwa pomiędzy sprawdzeniami.Utrata funkcji bezpieczeństwa jest wykrywana pomiędzy sprawdzeniami.
Samokontrola
1 Jak w kategorii B, ale wyższa niezawodność związana z funkcjami bezpieczeństwa
Dobór elementówskładowych
Wg normy PN-EN 954-1Podsumowanie wymagań dotyczących kategorii
Dobór struktury
Każdej kategorii odpowiadają określone elementy systemu
Przykłady Kategoria systemu sterowania
3
B
1
2
4
Sprawdzanie przez system sterowania maszyny
Wypróbowane elementy i sprawdzone zasady bezpieczeństwa
Pojedynczy defekt nie powoduje utraty funkcji bezpieczeństwa
Nagromadzenie defektów nie powoduje utraty funkcji bezpieczeństwa
Elementy składowe dobrane i zestawione zgodnie z odpowiednimi normami
• Podejście jakościowe normy EN 954 już nie jest wystarczające w przypadku systemów sterowania wykorzystujących nowe technologie
• EN 954-1 zostaje zastąpiona nową normą EN ISO 13849-1, która zawiera nowe probabilistyczne podejście– PN-EN ISO 13849-1:2008 – Bezpieczeństwo maszyn - Elementy systemów sterowania związane
z bezpieczeństwem – Część 1: Ogólne zasady projektowania (oryg.)
Abstrakt: Podano postanowienia dotyczące projektowania. Scharakteryzowano funkcje bezpieczeństwa. Podano wymagania dotyczące kategorii w zależności od odporności na defekty.
– Podano definicje terminów – Podano zależność między poziomem wykonania PL (Performance Level)
a kategoriami (Cat) i poziomem nienaruszalności bezpieczeństwa SIL (System Integrity Level).
– Podano wymagania dotyczące walidacji, konserwacji, dokumentacji technicznej i informacji dla użytkownika.
EN 954-1 „Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem”
- EN ISO 13849-1
Określenie wymaganego poziomu wykonania (PL) wg EN ISO 13849-1Bezpieczeństwo maszyn. Elementy systemów związane z bezpieczeństwem. Ogólne zasady projektowania. (oryg)
Wymagany poziom
wykonania (PL)
S = Ciężkość urazu
S1= Uraz lekki (odwracalne skutki obrażeń)
S2 = Uraz ciężki (nieodwracalne skutki
obrażeń) włączając przypadki śmiertelne)
F = Częstość narażenia na niebezpieczeństwo
i/lub czas jego trwania
F1= Sporadycznie lub rzadko i/lub krótki czas narażenia
F2= Często lub ciągle i/lub długi czas narażenia
P = Możliwość uniknięcia niebezpieczeństwa lub
ograniczenia szkód
P1= Możliwe w określonych warunkach
P2= Prawie niemożliwe
Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeń wg ISO 13849-1: 2006
Oszacowanie średniego czasu do wystąpienia niebezpiecznego uszkodzenia MTTFd każdego kanału (podsystemu) sterowania (aneks C):
MTTFd = B10d / (0,1 x nop)nop = (dop * hop * 3600 s/h) / tcycle
dop – czas pracy maszyny w ciągu dniahop – liczba dni pracy maszyny w ciągu roku
tcycle – czas trwania cyklu maszyny w sekundach
B10d - liczba cykli podczas, których 10 % komponentów ulega niebezpiecznemu uszkodzeniu (wg danych producenta lub wg tablicy C.1)T10d = B10d / nop
MTTFd = T10d / 0,1
T10d - średni czas, w którym nastąpi niebezpieczne uszkodzenie 10 % komponentów.
Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeń wg ISO 13849-1: 2006
B10d - liczba cykli, podczas których 10 % komponentów ulega niebezpiecznemu uszkodzeniu wg ISO 13849-1: 2006 tablica C.1
Przekaźniki i styczniki pomocniczemałe obciążenie (około 20 % znamionowego): B10d = 20 000 000maksymalne obciążenie: B10d= 400 000
Styczniki (nominalne obciążenie): B10d = 2 000 000
Łączniki krańcowe niezależnie od obciążenia: B10d = 20 000 000
Łączniki krańcowe do blokowania osłony: B10d = 2 000 000
Wyłączniki awaryjne: B10d = 100 000 B10d = 6 050 w przypadku maksymalnego obciążenia!
Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeńwg ISO 13849-1: 2006
Do oszacowania średniego czasu do wystąpienia niebezpiecznego uszkodzenia MTTFd każdego kanału (podsystemu) sterowania stosuje się jedną z procedur w podanej kolejności:
a) na podstawie danych producentab) stosując metody opisane w aneksie C i D (normy ISO 13849-1)c) zakładając 10 lat
MTTFd
Opis wymagań dla każdego kanału Zakres każdego kanału
Niskie 3 lata < MTTFd < 10 lat
Średnie 10 lat ≤ MTTFd < 30 lat
Wysokie 30 lat ≤ MTTFd < 100 lat
Pokrycie diagnostyczne (DC – diagnostic coverage)wg ISO 13849-1: 2006
Zmniejszenie prawdopodobieństwa niebezpiecznego uszkodzenia sprzętu w wyniku działania automatycznych testów diagnostycznych (Estymacja DC wg tablicy E.1)
Pokrycie diagnostyczne (DC)
Opis wymagań Zakres
Brak DC < 60%
Niskie 60% ≤ DC < 90
Średnie 90% ≤ DC < 99 %
Wysokie 99% ≤ DC
Przewidywanie wspólnej przyczyny błedówCommon Cause Failure (CCF) wg ISO 13849-1: 2006
Procedura oceny środków w celu ochrony przed wspólną przyczyną błędów CCF w działaniu czujników, układow logicznych, elementów sterowniczych i wykonawczych.
Środki ochrony CCF Wynik
1. Separacja 15
2. Zróżnicowanie, np. różne technologie 20
3.1 Zabezpieczenia 15
3.2 Komponenty 5
4. Ocena, analiza wg przyjętej metody 5
5. Szkolenia/ kompetencje 5
6.1 Środowisko (EMC, zanieczyszczenia itp.) 25
6.2 Inne czynniki 10
Suma Max 100
Suma 65 i lepiej Spełnienie wymagań
Suma poniżej 65 Błędny proces => wybierz dodatkowe środki
Zależności pomiędzy PL, kategoriami (Cat.) i SIL
wg EN ISO 13849-1 (oryg), na podstawie MTTFd
MTTFd każdego kanału = low (niski)MTTFd każdego kanału = medium (średni)MTTFd każdego kanału = high (wysoki)
MTTFd= 1/ λD
definiuje norma EN ISO 13849-1 jako spodziewany średni czas do wystąpienia uszkodzenia systemu sterowania związanego z bezpieczeństwem.
PFHD = λD x 1 h(PFHD – prawdopodobieństwo niebezpiecznych uszkodzeń w czasie jednej godziny)( λ - strumień uszkodzeń)( λD - strumień uszkodzeń niebezpiecznych)
• Kategoria systemu sterowania (Cat.), • Poziom wykonania (PL), • Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL)
Kategoria Cat.(wycofana norma EN 954-1)
PLPoziom
wykonania(EN ISO 13849-1)
SIL(EN 61508, EN 62061)
B a brak zgodności
1 b 12 c 13 d 24 e 3
Porównanie różnych poziomów (EN ISO 13849-1)
Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa
Rodzaj pracy na częste przywołanie lub tryb ciągły pracy (Prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia
w czasie jednej godziny PFHD)
4 >= 10-9 to < 10-8
3 >= 10-8 to < 10-7
2 >= 10-7 to < 10-6
1 >= 10-6 to < 10-5
Projekt i realizacja bezpieczeństwa elektrycznego
Konstrukcja maszyn oraz bezpieczeństwo pracy EN ISO 12100 / EN 292
Maszyny, bezpieczeństwo – Pojęcia podstawowe, ogólne zasady projektowania EN ISO 14121 / EN 1050 Maszyny, bezpieczeństwo – Zasady oceny ryzyka
Wymagania techniczne dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego i elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem
Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL 1…3
EN 62061Bezpieczeństwo maszyn – Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych systemów
sterowania maszyn
Poziom wykonania dla złożonych ukł. elektronicznych
EN ISO 13849-1Bezpieczeństwo maszyn -
Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem
EN 60204-1 / EN 60204-1 Bezpieczeństwo maszyn – Wyposażenie
elektryczne maszyn Cz. 1: Ogólne wymagania
Zastosowanie normBudowa maszyn i ich podzespołów
• Dostępna norma EN 61508 bazuje na nowym, probabilistycznym podejściu dotyczącym ilości awarii na jednostkę czasu
• EN 62061 (PN-EN 62061) jest nową normą bezpieczeństwa maszyn odwołującą się do EN 61508 (IEC 61508).
– EN 61508 jest normą ogólną w zakresie:• Bezpieczeństwa funkcjonalnego elektrycznych/
elektronicznych/ elektronicznych programowalnych układów związanych z bezpieczeństwem
– EN 62061 jest norma przeznaczoną dla sektora maszynowego:• Bezpieczeństwo maszyn – Bezpieczeństwo funkcjonalne
układów związanych z bezpieczeństwem elektrycznym, elektronicznym elektronicznie programowalnych układów sterowania
Normy EN 61508 i EN 62061
• Normy EN 62061 lub EN ISO 13849 mogą być stosowane w zależności od technologii:
• EN 62061– EN 62061 używa klasyfikacji SIL z IEC 61508– EN 62061 może być zastosowana do określania poziomu
pewności działania związanego z bezpieczeństwem na podstawie architektury systemu lub poziomu SIL (do poziomu SIL3)
• EN ISO 13849-1– EN ISO 13849 używa kategorii oraz poziomu wykonania
PL do którego może być odniesiona klasyfikacja SIL.
Dwie możliwe normy
Maszyny:Oszacowanie ryzyka i środki bezpieczeństwawg PN-EN 62061
Ciężkość możliwej szkody Se
Prawdopo-dobieństwo wystąpienia szkody
i
Ryzyko odnoszace się do zidentyfikowa-nego zagrożenia
Prawdopodobieństwo wystapienia niebezpiecznego zdarzenia Pr
Prawdopodobieństwo uniknięcia lub ograniczenia szkody Av
Częstotliwość i czas trwania ekspozyccji Fr
=
Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL
Klasyfikacja ciężkości (Se) wg PN-EN 62061
Konsekwencje
Ciężkość (Se)
Nieodwracalne: śmierć, utrata oka lub ręki 4
Nieodwracalne: złamanie kończyny, utrata palca 3
Odwracalne: wymagana interwencja personelu medycznego 2
Odwracalne: wymagana pierwsza pomoc 1
Częstotliwość i czas ekspozycji (Fr)
Częstotliwość ekspozycji Czas> 10 min
1 h 5
> 1 h do dzień 5
> dzień do 2 tygodnie 4
2 tygodnie do 1 rok 3
1 rok 2
Oszacowanie ryzyka i przypisanie SILKlasyfikacja częstotliwości i czasu trwania ekspozycji (Fr) wg PN-EN 62061
Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL
Klasyfikacja prawdopodobieństwa (Pr) wg PN-EN 62061
Prawdopodobieństwo wystąpienia(niebezpiecznego zdarzenia)
Prawdopodobieństwo (Pr)
Bardzo wysokie 5
Dogodne 4
Możliwe 3
Rzadkie 2
Pomijalne 1
X
Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL
Klasyfikacja prawdopodobieństw uniknięcia lub ograniczenia szkody (Av) wg PN-EN 62061
Prawdopodobieństwo uniknięcia lub ograniczenia szkody (Av)
Niemożliwe 5
Rzadkie 3
Prawdopodobne 1
Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL
Klasa prawdopodobieństwa szkody (CI)
wg PN-EN 62061
Dla każdego zagrożenia, i jeżeli ma to zastosowanie, dla każdego poziomu ciężkości dodaj wartości z kolumn Fr, Pr i Av oraz wprowadź sumę do kolumny CI (wg tablicy A.5 PN-EN 62061)
Parametry stosowane do wyznaczania klas prawdopodobieństwa szkody (CI)
Numerkolejny
Zagrożenie Se Fr Pr Av Cl
1
2
3
4
Przypisanie SIL wg PN-EN 62061
Zastosuj Tablicę A.6 (wg PN-EN 62061) w której punkt przecięcia się wiersza ciężkości (Se) z odpowiednią kolumną (CI) wskazuje, jakie działanie jest wymagane. Czarny obszar wskazuje SIL przypisany SRCF* jako celowy. Obszar szary powinien być stosowany jako zalecany, jeżeli są stosowane inne środki (OM) .
Ciężkość (Se)
Klasa (Cl)
3-4 5-7 8-10 11-13 14-15
4 SIL 2 SIL 2 SIL 2 SIL 3 SIL 3
3 (OM) SIL 1 SIL 2 SIL 3
2 (OM) SIL 1 SIL 2
1 (OM) SIL 1Przykład: Dla określonego zagrożenia z Se = 3, Fr = 4, Pr = 5 i Av = 5 mamy:CI = Fr + Pr + Av = 4 + 5 + 5 =14Stosując Tablicę A.6, uzyskuje się SIL 3 przypisane do SRCF**, która jest przeznaczona do zapobiegania określonemu zagrożeniu.
* SRCF Safety-Related Control Function (funkcja sterowania związana z bezpieczeństwem)
1 TOKARKA:• oprzyrządowanie (ręczne) :
2 PRASA:• z ręczną interwencją
przy każdym cyklu:
Koncepcja systemu sterowania wg PN-EN 62061
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
W przypadku urządzeń elektromechanicznych strumień uszkodzeń jest wyznaczany za pomocą wartości B10 i liczby cykli działania C (w ciągu godziny) w określonym zastosowaniu:
λ = 0,1 x C/B10PFHD = λ D x 1 h(PFHD – prawdopodobieństwo niebezpiecznych uszkodzeń w czasie jednej godziny)
λ = λ D + λ sλ - strumień uszkodzeńλD - strumień uszkodzeń niebezpiecznychλS - strumień uszkodzeń bezpiecznychT2 - odstęp między testami diagnostycznymiT1 - odstęp między okresowymi testami sprawdzającymi lub czas życia (przyjmuje się mniejszą wartość)
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
DssA = De1 + . . . + Den
PFHDssA = DssA 1h
Element 1Podsystemu
De1
Element nPodsystemu
Den
W takiej architekturze jakiekolwiek niebezpieczne uszkodzenie elementu podsystemu powoduje uszkodzenie SRCF* (utratę funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem).
W przypadku architektury A prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu jest sumą prawdopodobieństw niebezpiecznych uszkodzeń wszystkich elementów podsystemu:
Podstawowa architektura podsystemu typu A: zerowa tolerancja na defekty, bez funkcji diagnostycznej
* SRCF Safety-Related Control Function (funkcja sterowania związana z bezpieczeństwem)
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
DssB = (1 - )2 De1 x De2 T1 + ( De1 + De2 )/2 PFHDssB = DssB 1hT1 – odstęp między okresowymi testami lub czas życia (przyjmowana mniejsza wartość) - wrażliwość na uszkodzenia spowodowane wspólną przyczyną (wyznaczana wg załącznika F normy PN-EN 62061).
W takiej architekturze pojedyncze uszkodzenie dowolnego elementu podsystemu nie powoduje utraty SRCF (funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). W przypadku architektury B prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi:
Element.1podsystemu
De1
Element 2podsystemu
De2
Uszkodzenia spowodowane
wspólną przyczyną
Podstawowa architektura podsystemu typu B: tolerancja pojedynczego defektu, bez funkcji diagnostycznej
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
W takiej architekturze jakiekolwiek uszkodzenie elementu podsystemu prowadzi do niebezpiecznego uszkodzenia SRCF (utrata funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). Gdy zostanie wykryty defekt funkcja diagnostyczna zapoczątkowuje funkcje reagowania na defekty. W przypadku architektury C prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi:
DssC = De1 (1 – DC1 ) + . . . + Den (1 – DC n ) PFHDssC = DssC x 1hDCn – pokrycie diagnostyczne podsystemu n
Element1 podsystemu
De1
Element n podsystemu
Den
Funkcja diagnostyczna
Podstawowa architektura podsystemu typu C: zerowa tolerancja defektów, z funkcją diagnostyczną
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
Kategoria
Tolerancja defektów sprzętu
DCWartości progowe PFHD
(na godzinę), które można przyjąć dla podsystemuZałożono, ze podsystemy o ustalonej kategorii mają
charakterystyki podane niżej.
1 0 0 % Powinien podać dostawca lub użyć danych podstawowych
2 0 60 % – 90 % ≥ 10–6
3 1 60 % – 90 % ≥2 x 10–7
4 >1 60 % – 90 % ≥ 3 x 10–8
1 > 90 % ≥ 3 x 10–8
Pokrycie diagnostyczne DC
DC = DD / D
Pokrycie diagnostyczne może być oszacowane wg załącznika E normy ISO 13849 oryg
Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN 62061
W takiej architekturze pojedyncze uszkodzenie dowolnego podsystemu nie prowadzi do utraty SRCF ( funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). Gdy zostanie wykryty defekt funkcja diagnostyczna zapoczątkowuje funkcje reagowania na defekty. W przypadku architektury D prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi:
w przypadku elementów podsystemu o takiej samej konstrukcji:De jest strumieniem niebezpiecznych uszkodzeń elementu 1 lub 2 podsystemu.DC jest pokryciem diagnostycznym elementu 1 lub 2 podsystemu.DssD = (1 – β)2 {[ De2 x 2 x DC ] x T2/2 + [ De2 x (1 – DC) ] x T1} + β x De
PFHDssD = DssD x 1h
Element podsystemu
DFe1
Funkcja diagnostyczna
Uszkodzenie
Uszkodzeniepowodowanewspólna przyczyną
Element podsystemu
DFe2
Podstawowa architektura podsystemu typu D:
tolerancja pojedynczych defektów, z funkcją diagnostyczną
1. Wprowadzenie
Złożoność maszyny
Jedna funkcja bezpieczeństwa
Wiele funkcji bezpieczeństwa
Proces i wyspa bezpieczeństwa
System bezpieczeństwa
Bezpieczeństwo
Maszyny proste
Maszyny powtarzalne
Maszyny złożone
Proces wytwórczy
Proces wsadowy
Elementy bezpieczeństwa (dialog i d
etekcja)
Moduły bezpieczeństwa
PLC bezpieczeństwa
AS-interfa
ce Safety
Rozproszone I/O
Kontrolery bezp.
Centralne I/O
Wybór odpowiedniego rozwiązania
PN-EN 60204-1 Bezpieczeństwo maszynWyposażenie elektryczne maszynCzęść 1: Wymagania ogólne
WprowadzaEN 60204-1:2006, IDT IEC 60204-1:2005, MODZastępujePN-EN 60204-1:2001PN-EN 60204-1:2006
Urządzenia sterownicze
Przemysł spożywczy
Przenośniki taśmoweWalcarka, krawędziarka
Piła
Aplikacje
Zastosowanie: Długie instalacje maszyn Sytuacje gdzie wokół zainstalowanej
maszyny
musimy mieć możliwość zadziałania
Funkcja: swobodny dostęp do wyłączenia
awaryjnego maszyny w każdym punkcie niebezpiecznej strefy bez względu na kierunek zadziałania
na linkę Rozwiązanie zgodne ze standardem EN418
Zastosowanie
XY2C Wyłączniki awaryjne cięgnowe
Trzy istotne właściwości:•Pewne otwarcie•Blokada•Reset
Trzy istotne właściwości:•Pewne otwarcie•Blokada•Reset
Urządzenia sterownicze
XY2CH Ochrona do 15m
1 model bez względu na stronę zamontowania linki Kolor szary Metalowa obudowa Stopień ochrony IP65
Kilka sposobów resetu styki: 1 N/C+N/O lub 1 N/C+N/C Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu styków 3 wejścia kablowe (Pg 13.5) Wersja H29 z wyjściem kablowym ISO M20
XY2CE Ochrona do 50m
1 model z rozróżnieniem strony zamontowania linki Kolor szary Metalowa obudowa Stopień ochrony IP65
Kilka sposobów resetu Styki 1 N/C+N/O, 1 N/C+N/C lub 2 N/C+N/O Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu styków 3 wyjścia kablowe (Pg 13.5)
XY2CBOchrona do 100m lub 2 x 100m
1 model bez względu na stronę zamontowania linki Kolor niebieski Metalowa obudowa Stopień ochrony IP22 (obudowa) / IP65 (wewnętrzny łącznik) Jeden sposób resetu styki 1 N/C+N/O Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu styków 1 wyjście kablowe (Pg 13.5)
XY2C Wyłączniki awaryjne cięgnowe
Urządzenia sterownicze
Maszyny wiercące
Prasy
Maszyny dla których jest wymagany udział jednostki notyfikowanej
Urządzenia sterownicze
Sterowanie niebezpiecznymi maszynami
Są zgodne ze standardem EN574 i ISO13851
Dostarczają indywidualnej ochrony w powiązaniu
z innymi urządzeniami bezpieczeństwa
Zastosowanie
Stacje sterowania oburęcznego XY2SB
Zastosowanie wraz ze stacją terowania oburęcznego modułu Preventa XPSB* realizuje nam wymagania stawiane stacjom sterowania oburęcznego typu IIIC zgodnie z EN574 (Kategoria 4 zgodnie z EN954-1)
Urządzenia sterownicze
XY2SB7* Do bezpośredniego montażu na maszynie
Metalowa obudowa/Kolor Pomarańczowy Stopień ochrony IP65 2 przyciski Harmony XB4 + 1 stop awaryjny Styki:1 N/C+N/C lub 1 N/C+N/O okablowane i nieokablowane 4 dodatkowe otwory fi22 do montażu dodatkowych przycisków serii XB4
Zestaw XY2SB7*4 Do montażu na cokole
XY2SB7* 3 regulowane opcje
wysokość od 835 do 1170 mm obrót +/- 180° pochylenie +/-30°
Stacje sterowania oburęcznego XY2SB
Urządzenia sterownicze
Gama optymalna XPE Y
Kolor Żółty IP55 Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej 2 wyjścia kablowe ISO
Element blokujący gdy
łącznik wciśnięty
100 cm30 cm
10 Kg
30 dżuli
10 Kg
100 dżuli
Gama Optymalna XPE A
Kolor Czarny IP43 Bez osłony Styki:1 N/C+N/O 1 wyjście kablowe (Pg 13.5)
Łączniki nożne XPE
Gama plastikowa
Gama uniwersalna XPE B/G
Niebieskie lub szare IP66 CE i UL/CSA Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej 2 wyjścia kablowe ISO
Urządzenia sterownicze
Uniwersalna gama XPE M/R Niebiskie lub pomarańczowe IP66 Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O Z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej z blokadą mechaniczną lub bez wersja podwójna Wersja z wyjściem analogowym i ATEX Wejście kablowe ISO z adapterem
Akcesoria uchwyt przenośny podkładka pod stopę
Łączniki nożne XPE
Gama Metalowa
Urządzenia sterownicze
Funkcja wyłączaniaawaryjnego Start
lub stopmaszyny
Sterowanie oburęczne Dostęp do strefy niebezpiecznej
Urządzenia sterownicze - PODSUMOWANIE
Zapewnić bezpieczeństwo osób
Proponować rozwiązania bezpieczeństwa wartościowe i zgodne z zaleceniami europejskimi.
Realizować koncepcje maszyn zgodnych z wymaganiami technicznymi szybko i jak najniższym kosztem
Eksportować maszyny bez utrudnień
Przekaźniki bezpieczeństwaCele stosowania
Przekaźnik bezpieczeństwa XPS MP
• Dostępne funkcje :(pamięć ROM)
– kontrola urządzeń zatrzymania awaryjnego– kontrola łączników drogowych – kontrola mat czujnikowych – kontrola kurtyn świetlnych typu 4 (kat.4) – kontrola łączników zezwalających– kontrola łączników magnetycznych kodowanych (2
rodzaje)– jednoczesna kontrola urządzeń zatrzymania awaryjnego i
łączników drogowych dla wtryskarek i wytłaczarek
• Funkcje bezpieczeństwa wybierane są za pomocą przycisków i diod LED na płycie czołowej.
• Do pełnej konfiguracji wystarczą tylko 4 kroki :– wybór kanału bezpieczeństwa
• naciśnij F1 lub F2 i OK przez 3 sekundy– wybór funkcji bezpieczeństwa
• naciskaj F1 lub F2 aby ją wybrać– naciśnij OK – wyłącz i załącz zasilanie, gdyż jedynie wtedy
zachowywana jest konfiguracja
Konfiguracja:
Przekaźnik bezpieczeństwa XPS MP
• Konfiguracja za pomocą oprogramowania komputerowego• Diagnostyka dostępna na PC.• Wymiana danych bezpieczeństwa
ze sterownikiem przez sieć bezpieczeństwa • 2 wykonania: 16 lub 32 wejść
Kontroler bezpieczeństwa XPSMC
• Zastosowanie wielu różnych zadań bezpieczeństwa maszynowego może być zintegrowanie w jednym Kontrolerze Bezpieczeństwa
• Aplikacja bezpieczeństwa jest realizowana za pomocą prostej edycji predefiniowanych
i certyfikowanych funkcji bezpieczeństwa
• Monitorowanie funkcji bezpieczeństwa do Kategorii 4 zgodnie z EN 954-1 i do SIL3 zgodnie z IEC 61508
1. Wprowadzenie
XPS MC16ZXPS MC16ZCXPS MC16ZP XPS MC32Z
XPS MC32ZCXPS MC32ZP
XPS MCWIN
Kontroler bezpieczeństwa XPSMC
2. Sprzęt
• Wejścia Bezpieczeństwa– 16 lub 32 wejścia do wyboru
• Wyjścia Bezpieczeństwa– 6 niezależnych półprzewodnikowych wyjść
bezpieczeństwa do łączenia niskiej mocy– 2 niezależne przekaźnikowe wyjścia
bezpieczeństwa (każde z 2 redundantnymi kanałami) do łączenia beznapięciowego
– 1 wyjście z kontrolą prądu do lamp mutingu
• Wyjścia Sterujące– 8 wyjść sterujących z unikalnymi sygnałami
służącymi do zasilania wyjść w celu wykrywania błędów okablowania lub zwarć
Kontroler bezpieczeństwa XPSMC
Przykład aplikacji
6. Zastosowania Kontroler bezpieczeństwa XPSMC
7. Podsumowanie
• Kontrolery bezpieczeństwa XPS MC mogą zostać skonfigurowane do jednoczesnego i niezależnego monitorowania wielu funkcji bezpieczeństwa
• Pomysłowe oprogramowanie konfiguracyjne jest bardzo proste do zastosowania i zrozumienia
• Wszechstronna diagnostyka umożliwia uproszczenie wykrywania uszkodzeń i błędów
Kontroler bezpieczeństwa XPSMC
za uwagę !!!Dziękuję
Większe możliwości dla większego bezpieczeństwa