Functional Example CD-FE-I-004-V30-DE

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1 Functional Example Sicherheitsgerichtete Schalttechnik SIRIUS Safety Integrated Schutztürüberwachung mit automatischem Start Kategorie 4 nach EN (mit Bewertung nach EN und EN ISO : 2006) mit einem SIRIUS Sicherheitsschaltgerät 3TK28

2 Vorbemerkung Die Funktionsbeispiele zum Thema Safety Integrated sind funktionsfähige und getestete Automatisierungskonfigurationen auf Basis von I IA/DT-Standardprodukten für die einfache, schnelle und kostengünstige Realisierung von Automatisierungsaufgaben in der Sicherheitstechnik. Jedes der vorliegenden Funktionsbeispiele deckt dabei eine häufig vorkommende Teilaufgabe einer typischen Kundenproblemstellung innerhalb der Sicherheitstechnik ab. Neben der Aufzählung aller benötigten Soft- und Hardwarekomponenten und Beschreibung deren Verschaltung miteinander, beinhalten die Funktionsbeispiele getesteten und kommentierten Code. Damit können die hier beschriebenen Funktionalitäten innerhalb kurzer Zeit nachgestellt und so auch als Basis für individuelle Erweiterungen genutzt werden. Wichtiger Hinweis Die Safety Funktionsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Safety Funktionsbeispiele stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschrieben Produkte selbst verantwortlich. Diese Safety Funktionsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Safety Funktionsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die oben beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Safety Funktionsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Safety Funktionsbeispielen und anderen Siemens Publikationen, wie z.b. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. I IA CD Safety Integrated Seite 2/11

3 Inhaltsverzeichnis 1 Gewährleistung, Haftung und Support Funktion Beschreibung der Funktionalität Vorteile / Kundennutzen Erforderliche Komponenten Aufbau und Verdrahtung Übersicht zum Hardwareaufbau Verdrahtung der Hardwarekomponenten Bewertung nach IEC und EN ISO : Sicherheitsfunktion Bewertung nach IEC Bewertung nach ISO : Zusammenfassung Ansprechpartner Historie I IA CD Safety Integrated Seite 3/11

4 1 Gewährleistung, Haftung und Support Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Safety Funktionsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Copyright 2005 Siemens I IA/DT. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens I IA/DT zugestanden. I IA CD Safety Integrated Seite 4/11

5 2 Funktion 2.1 Beschreibung der Funktionalität Dieses Safety Functional Example beschreibt eine trennende Schutzeinrichtung in Form einer Schutztür. Die am häufigsten eingesetzte Lösung im Bereich von Anlagen und Maschinen ist die Absicherung von Gefahrenbereichen mit mechanische trennenden Schutzeinrichtungen oder Zugangsklappen. Hier gilt es das unbefugte Betreten von Anlagenbereichen zu überwachen, sowie eine gefahrbringende Maschinenfunktion zu verhindern, wenn die Schutzeinrichtung nicht geschlossen ist. Betätiger mit getrenntem Betätiger Schutztür geöffnet Schutztür geschlossen Die Schutztür wird mit zwei SIRIUS n mit zwangsöffnenden Kontakten durch eine Sicherheitsrelaiskombination gemäß Kategorie 4 nach EN überwacht. Wird diese Schutztür geöffnet, schaltet die Sicherheitsrelaiskombination über redundante sichere Relaisausgänge die nachgeschalteten redundanten Schütze mit Zwangsführung gemäß Stoppkategorie 0 nach EN ab. In diesem Beispiel wird ein Antrieb stillgesetzt. Wird die Schutztür geschlossen erfolgt nach Überprüfung der und der nachgeschalteten Schütze ein automatischer Start. Hinweis sind so anzuordnen, dass sie beim An- und Überfahren nicht beschädigt werden. Deshalb dürfen sie nicht als mechanischer Anschlag verwendet werden. I IA CD Safety Integrated Seite 5/11

6 2.2 Vorteile / Kundennutzen Reines Hardware- Engineering ohne Softwareprojektierung Geringe und einfache Verdrahtung Platzsparender Aufbau durch kompakte Sicherheitskombination Einfach erweiterbar durch Erweiterungsgeräte 3 Erforderliche Komponenten Hardwarekomponenten Tabelle 3-1 Komponente Typ MLFB / Bestellangaben Anz. Hersteller SIRIUS mit 3SE RV40 getrenntem Betätiger 2 Betätiger für Radiusbetätiger 3SE AV05 2 Sicherheitsschaltgerät 3TK2822 3TK2822-1CB30 1 Siemens AG Schütze Q1 / Q2 Schütz, AC-3, 3KW/400V, 1Ö, DC 24V, 3-polig, BGR. S00, Schraubanschluss 3RT1015-1BB42 2 Hinweis Die Funktionalität wurde mit den angegebenen Hardwarekomponenten getestet. Es können auch ähnliche, von dieser Liste abweichende Produkte (z.b. ein anderes Sicherheitsschaltgerät 3TK28) verwendet werden. Bitte beachten Sie in einem solchen Fall, dass ggf. Änderungen bei der Verdrahtung der Hardwarekomponenten (z.b. andere Anschlussbelegung) notwendig werden. I IA CD Safety Integrated Seite 6/11

7 4 Aufbau und Verdrahtung 4.1 Übersicht zum Hardwareaufbau Erfassen Schutztür SIRIUS Sicherheitsschaltgerät 3TK28 Auswerten Reagieren Q1 Q2 L1 L2 L3 I IA CD Safety Integrated Seite 7/11

8 4.2 Verdrahtung der Hardwarekomponenten 3TK2822-1CB30 Q1 Q2 M 5 Bewertung nach IEC und EN ISO : Sicherheitsfunktion Sicherheitsfunktion Für die weitere Betrachtung wird die folgende Sicherheitsfunktion zu Grunde gelegt: Sicherheitsfunktion SF 1 Wird die Schutztür geöffnet, muss der Motor ausgeschaltet werden. Im Folgenden wird die oben genannte Sicherheitsfunktion nach den beiden Normen EN und EN ISO : 2006 bewertet. I IA CD Safety Integrated Seite 8/11

9 5.2 Bewertung nach IEC Parameter zur Berechnung von PFH D für Not-Halt und Schütz Parameter Wert Begründung Festlegung B10 Schütz Anteil gefahrbringender Ausfälle Schütz T1 Gebrauchsdauer C Anzahl Betätigungen der Anzahl Betätigungen Schütze T2 Diagnose-Testintervall Diagnose-Testintervall Schütz β (CCF-Faktor) Anfälligkeit gegenüber Ausfällen in Folge gemeinsamer Ursache DC Diagnosedeckungsgrad 1*10 6 1*10 6 Herstellerangabe 0,2 0, h (20 Jahre) 0,125/h 0,125/h Herstellerangabe (20%) (75%) Herstellerangabe Annahmen: Einmal pro Schicht, d. h. alle 8 Stunden, erfolgt eine Betätigung. An allen Tagen im Jahr (365 Tage) finden Betätigungen statt. 8h Beim Öffnen der Schutztür wird im 3TK ein defekter Kontakt erkannt. Eine Betätigung erfolgt einmal pro Schicht, d.h. alle 8 Stunden (siehe C ). 8h Bei Betätigung wird im 3TK ein defektes Schütz erkannt. Eine Betätigung erfolgt einmal pro Schicht, d.h. alle 8 Stunden (siehe C ). 0,1 Bei Installation nach IEC darf ein CCF- Faktor von 0,1 (10%) angenommen werden. Mit diesem Wert liegt man dann auf der sicheren Seite ( konservativer Wert ). 0,99 (99%) Diskrepanzauswertung bei den n; Auswertung der Rücklesesignale (zwangsgeführte Kontakte) beider Schütze Siemens Anwender Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (3TK) 3TK2822 1,22*10-9 Siemens Ergebnis EN SIL CL PFH D Erfassen 3 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 1 2,5 * Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF 0,99 (99%) Teilsystemarchitektur D Auswerten 3 Herstellerangabe 1,22 * Herstellerangabe Reagieren 3 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 1 9,4 * Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF 0,99 (99%) Teilsystemarchitektur D Ergebnis 3 SIL CL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens 3. PFH D (=4,65*10-09 ) der gesamten ergänzenden Sicherheitsfunktion erfüllt SIL 3. I IA CD Safety Integrated Seite 9/11

10 5.3 Bewertung nach ISO :2006 Parameter zur Berechnung von MTTF d für Not-Halt und Schütz Parameter Wert Begründung Festlegung B10 - Herstellerangabe B10 Wert 1*10 6 B10 Wert Schütz 1*10 6 Anteil gefahrbringender Ausfälle Herstellerangabe Siemens Schütz 0,2 0,75 d op mittlere Betriebszeit in Tagen pro Jahr h op mittlere Betriebszeit in Stunden pro Tag t Zyklus mittlere Zeit zwischen dem Beginn zweier aufeinander folgender Zyklen des Bauteils Schütz 365 Tage pro Jahr 24 Stunden pro Tag 8 h/zyklus 8 h/zyklus Annahme: An allen Tagen im Jahr finden Betätigungen statt. Annahme: Zwischen dem Öffnen der Schutztür und dem Betätigen der Schütze liegen 8 Stunden(eine Schicht). Anwender Zwischenergebnisse (sind in diesem Beispiel identisch für und Schütz): Zwischenergebnis Begründung MTTF d hoch MTTF d 30 Jahre DC hoch DC=99% Diskrepanzauswertung bei Positionschalter; Auswertung der Rücklesesignale (zwangsgeführte Kontakte) beider Schütze Maßnahmen gegen CCF erfüllt Es wird angenommen, dass vom Anwender die erforderlichen Maßnahmen ergriffen werden. Kategorie 4 Systemverhalten: Ein einzelner Fehler führt nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion. Der einzelne Fehler wird erkannt. MTTF d : hoch, DC: hoch, Maßnahmen gegen CCF: erfüllt Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (3TK) 3TK2822 1,22 * 10-9 Siemens Ergebnis ISO :2006 PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen e 2,47*10-08 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Auswerten e 1,22 * Reagieren e 2,47*10-08 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Ergebnis e PL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens e. Anzahl der Aufgaben ist kleiner gleich 3. Hinweis: Die MTTF d für jeden Kanal ist auf ein Maximum von 100 Jahren begrenzt! I IA CD Safety Integrated Seite 10/11

11 5.4 Zusammenfassung IEC ISO :2006 SILcl PFH D PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen 3 2,5 * e 2,47 * Auswerten 3 1,22 * e 1,22 * Reagieren 3 9,4 * e 2,47 * Ergebnis SIL3 PL e 6 Ansprechpartner Technical Assistance für Niederspannungs-Schalttechnik Persönlich von Mo - Fr bis (CET) Telefon: +49 (911) technical-assistance@siemens.com Internet: 1http:// Per Fax rund um die Uhr Fax: +49 (911) Historie Tabelle 7-1 Historie Version Datum Änderung V Erste Ausgabe V Aktualisierung der Bestellnummern für die - Überarbeitung der Übersicht zum Hardwareausbau - Neues Kapitel: Bewertung nach EN und EN ISO V Korrektur der Bezeichnung des 3TK und des PFHD Wertes in Kapitel 5. I IA CD Safety Integrated Seite 11/11