Service & Support. SIRIUS 3RA6 mit AS-i Anbaumodul lokale Sicherheitsabschaltung gemäß SIL 1 nach IEC 62061/ PL c nach EN ISO :2006 SIRIUS

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Georg Kruse
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1 Deckblatt SIRIUS 3RA6 mit AS-i Anbaumodul lokale Sicherheitsabschaltung gemäß SIL 1 nach IEC 62061/ PL c nach EN ISO :2006 SIRIUS FAQ September 2010 Service & Support Answers for industry.

2 Fragestellung Dieser Beitrag stammt aus dem Service&Support Portal der Siemens AG, Sector Industry, Industry Automation and Drive Technologies. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. Frage Wie nutzt man die lokalen Eingänge des AS-i Anbaumoduls des 3RA6? Welche Sicherheitskategorie kann man bei Nutzung der lokalen Eingänge des ASi-Anbaumoduls erreichen? Antwort Man kann zum Beispiel eine Klappe mit Hilfe eines s überwachen. Es kann SIL 1 nach IEC bzw PL c nach EN ISO :2006 (nachfolgend ISO ) erreicht werden. 2 V 1.0, Beitrags-ID:

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Ein führung Kundennutzen Au fbau und Verdrahtung Übersicht zum Hardwareaufbau Verdrahtung der Hardwarekomponenten Bew ertung nach IEC und ISO Sicherheitsfunktion Bewertung nach IEC Bewertung nach ISO Zusammenfassung Literaturhinweise Literaturangaben Internet-Link-Angaben... 9 V 1.0, Beitrags-ID:

4 1 Einführung 1 Einführung Auf Basis der Normen der funktionalen Sicherheit, der IEC und der ISO , ist es möglich Sicherheitsfunktionen mit nicht-sicherheitsgerichteten (Standard-)Komponenten qualitativ und quantitativ zu bewerten. Schalt- und Schutzgeräte SIRIUS Innovation stellen solche nichtsicherheitsgerichteten (Standard-)Komponenten dar. Diese werden oft in Anwendungen eingesetzt mit dem Ziel, das Wirtschaftsgut zu schützen. In diesem FAQ wird ein mit einem zwangsöffnenden Kontakt durch den lokalen Eingang zur sicheren Abschaltung des AS-i Anbaumoduls vom 3RA6 nach SIL 1 gemäß IEC bzw. PL c gemäß ISO bzw. Kategorie 2 nach EN überwacht. Wird der betätigt, schaltet der 3RA6 ab. In diesem Beispiel wird ein Antrieb stillgesetzt. Beim Öffnen der Schutzklappe schaltet der Antrieb, über die lokalen Eingänge auf dem AS-i Anbaumodul des es, sicherheitsgerichtet ab. Die Rückmeldungen des Motorstarterprofils werden über AS-i in der SIMATIC S7 CPU nicht sicherheitsgerichtet zyklisch ausgewertet. Wird die Abdeckung wieder geschlossen, erfasst der den geschlossenen Zustand des s und der kann wieder gestartet werden. 1.1 Hinweise für das S7-Programm Die Rückmeldungen des Motorstarterprofils werden über AS-i in der SIMATIC S7 CPU zyklisch ausgewertet Wenn der betätigt wurde, startet der erst wieder, wenn danach eine positive Flanke auf den Ausgang D0 geschickt wird. D.h. nach oder bei B etätigung des s muss der Ein- Befehl zurückgesetzt werden. Danach kann er zum Starten des s wieder gesetzt werden. Logische Zuordnu ng der Prozessdaten u nd Prozessabbilder Zustand des Eingäng e Ausgang es D0 D1 D2 D3 D0 Kompaktabzweifehlewarnung Motor EIN Sammel- Sammel- Motor bereit Normalbetrieb X AUX Power X abgeschaltet, Unterspannung, Überspannung Ausgang (Motor ein) X X X über Master gesetzt Überlast X X X Endlagenschalter X X offen 4 V 1.0, Beitrags-ID:

5 1 Einführung 1.2 Kundennutzen Mechanischer Zugangsschutz der Gefahrenstelle kann ohne zusätzlichen Hardwareaufwand realisiert werden, da ein sicheres Abschalten über das AS-i Anbaumodul mit lokalen Eingängen möglich ist Schnelle Abschaltung unabhängig von Bus- und SPS Zykluszeiten Applikationsänderungen im Bereich der Sicherheitstechnik können auch ohne aufwändiges Nachrüsten zusätzlicher Sicherheitstechnik realisiert werden Spart Zeit und Geld durch schnelle Montage und Inbetriebnahme sowie durch sehr einfaches Verdrahten Extrem langlebig, wartungsfrei, robust und zuverlässig Leicht nachrüstbarer und lokal begrenzter Safety Steuerungsbereich V 1.0, Beitrags-ID:

2 Verdrahtung der Hardwarekomponenten L1 N PE L1 N PE INPUT 1 2 3 ASi - Netzteil + - 24V- Netzteil OUTPUT OUTPUT

6 2 Aufbau und Verdrahtung 2 Aufbau und Verdrahtung 2.1 Übersicht zum Hardwareaufbau AS-i Netzteil SIMATIC S7 24V Netzteil DP/ ASi Link Advanced Schutzklappe 2.2 Verdrahtung der Hardwarekomponenten L1 N PE L1 N PE INPUT ASi - Netzteil V- Netzteil OUTPUT OUTPUT GND CPU L1 L2 L3 Nicht belegte Anschlüsse PROFIBUS DP Q1 1L1 3L2 5L ASi-Leitungen DP/ASi Link 2T1 4T2 6T3 Klappe Y1 Y2 Y3 Y4 Q1 M 6 V 1.0, Beitrags-ID:

7 3 Bewertung nach IEC Bewertung nach IEC und ISO Sicherheitsfunktion Für die weitere Betrachtung wird die folgende Sicherheitsfunktion zu Grunde gelegt: Sicherheits funktion SF 1 Wenn Schutztür geöffnet wird, muss der Motor ausgeschaltet werden. Im Folgenden wird die oben genannte Sicherheitsfunktion nach den beiden Normen IEC und ISO bewertet. 3.2 Bewertung nach IEC Parameter zur Berechnung von PFHD für "Erfassen" (Positionsscha lter) und "Reagieren" (Kompak tabzweig) Parameter Wert Begründung Festlegung B * 10 3 * 10 Anteil gefahrbringender Ausfälle Siemens T1 Gebrauchsdauer C Anzahl Betätigungen des s Anzahl Betätigungen DC Diagnosedeckungsgrad 0,2 0, h (20Jahre) 1/ h 1 / h 0 (0%) (20%) (50%) Annahmen: Einmal pro Stunde, erfolgt eine Betätigung. An allen Tagen im Jahr (365 Tage) können Betätigungen stattfinden. Der ist immer angezogen und wird nur beim Öffnen der Klappe/Schutztür betätigt. Es wird keine Fehlerreaktion eingeleitet. (Worst Case Betrachtung). Anwender Parameter Auswerten Festlegung Fehlerausschluss aufgrund Verwendung des lokalen Eingang s zur sicheren Siemens Abschaltung am 3RA6 Zusammenfassung Erfassen SIL CL 1 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 0 Anteil sicherer Ausfälle: SFF = 0 (0%) Verwendung von bewährten Bauteilen Fehlerausschluss Auswerten Reagieren 1 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 0 Anteil sicherer Ausfälle: SFF = 0 (0%) Verwendung von bewährten Bauteilen IEC PFH D 2,00 * Architektur : Basis- Teilsystemarchitektur A 1,66 * Architektur: Basis- Teilsystemarchitektur A Ergebnis 1 SIL CL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens 1. Der PFH D (= 3,66*10-08 ) der gesamten ergänzenden Sicherheitsfunktion erfüllt den geforderten SIL 1. V 1.0, Beitrags-ID:

8 3 Bewertung nach IEC und ISO Bewertung nach ISO Parameter zur Berechnung von MTTF d für "Erfassen" () und "Reagieren" () Parameter Wert Begründung Festlegung B10 1 * 10 Siemens 3 * 10 Anteil gefahrbringender Ausfälle 0,2 (20%) 0,5 (50%) d op 365 Tage Annahme: mittlere Betriebszeit in Tagen pro Jahr pro Jahr An allen Tagen im Jahr (365 h op 24 Stunden Tage) finden Betätigungen mittlere Betriebszeit in Stunden pro Tag pro Tag statt. t Anwender Zyklus mittlere Zeit zwischen dem Beginn zweier Annahme: aufeinander folgender Zyklen des Bauteils 1 h/zyklus Zwischen dem Öffnen der Schutztür und dem Betätigen des 1 h/zyklus es liegt jeweils 1 Stunde. Zwischenergebnisse (sind in diesem Beispiel identisch für und ): Zwischenergebnis Begründung MTTF d hoch MTTF d 30 Jahre DC kein DC=0% Maßnahmen gegen CCF Kategorie nicht relevant 1 Systemverhalten: Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Parameter Auswerten Fehlerausschluss aufgrund Verwendu ng des lokalen Eingangs zur sicheren Abschaltung am 3RA6 Festlegung Siemens Ergebnis ISO PL Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde (PFH D ) Erfassen c 1,14*10-06 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Auswerten Fehlerausschluss Reagieren c 1,14*10-06 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Ergebnis c PL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens c. Hinweis: Die MTTF d für jeden Kanal ist auf ein Maximum von 100 Jahren begrenzt! 8 V 1.0, Beitrags-ID:

9 4 Literaturhinweise 3.4 Zusammenfassung IEC ISO SIL CL PFH D PL Mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde (PFH D) Erfassen 1, * c 1,14*10-06 Auswerten Fehlerausschluss Fehlerausschluss Reagieren 1 4,5 * c 1,14*10-06 Ergebnis SIL1 PL c 4 Literaturhinweise 4.1 Literaturangaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneter Literatur wieder. Tabelle 4-1 Themenquelle Titel \1\ Broschüre Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen Europäische Maschinenrichtlinie einfach umgesetzt (Bestell-Nr.: E20001-A230-M103-V1) \2\ Fachbuch Patrick Gehlen Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen Umsetzung der Europäischen Maschinenrichtlinie in der Praxis (Publicis Corporate Publishing, ISBN: ) 4.2 Internet-Link-Angaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl geeigneter Informationen wieder. Tabelle 4-2 Themengebiet Titel \1\ Referenz auf den ens.com/ww/view/d3/ Beitrag \2\ Siemens I IA/DT Customer Support \3\ Safety Evaluation Tool \4\ Safety Integrated V 1.0, Beitrags-ID:

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