Grundlagen Funktionale Sicherheit

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Liese Braun
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1 Grundlagen Funktionale Sicherheit Vorlesung BA Bautzen Grundlagen Maschinensicherheit und Praktische Ausführung Sicherheitstechnik Tilo Schmidt / Pilz GmbH & Co. KG

2 Sicherheitskette Eingabe Eingangssignal Logik Steuersignal Aktor Information erfassen Fehler möglichst vermeiden Information verarbeiten Eventuelle Fehler aufdecken Fehlerreaktion einleiten Aktion ausführen Fehler möglichst vermeiden

Wetterfestes Gehäuse mit Taster und einem elektrischem Öffnerkontakt.

3 Sicherheitsprinzipien Prinzip : Bewährte Techniken Eines der ersten zuverlässigen sicherheitstechnischen Meldesysteme. Feuermelder wie dieser waren früher an allen Straßenecken zu finden. Mehrere Straßenzüge wurden miteinander verknüpft. Wetterfestes Gehäuse mit Taster und einem elektrischem Öffnerkontakt. Reihenschaltung aller Taster, die über ein Relais im Feuerwehrhaus den Alarm ausgelöst haben. Wurde abgeschafft, wegen zu häufigen mutwillig erzeugten Fehlalarmen. Zwangstrennender Kontakt

4 Sicherheitsprinzipien Fehlerverminderung durch Prinzip, Bauart, Dimensionierung Schutztüre geschlossen P falsch richtig P Alt P Neu DIN0660T106 EN Prinzip der Zwangsbetätigung

5 Sicherheitsprinzipien Fehlerverminderung durch Prinzip, Bauart, Dimensionierung Schutztüre nicht geschlossen Positionstaster durch Schutzeinrichtung betätigter Grenztaster Prinzip der Zwangsöffnung

6 Aktorik Fehlerverminderung durch Dimensionierung Schaltleistung100% Schaltleistung 163%

7 Sicherheitsprinzipien Fehlerverminderung durch Redundanz Schutztüre geschlossen P P Positionstaster 2 Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung Positionstaster 1 durch Schutzeinrichtung betätigter Grenztaster

8 Sicherheitsprinzipien Fehlerverminderung durch Redundanz Schutztüre nicht geschlossen Positionstaster 2 Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung Positionstaster 1 durch Schutzeinrichtung betätigter Grenztaster

9 Sicherheitsprinzipien Verringerung von Risiken nach EN Prinzip der Zwangsführung Öffner und Schließer haben immer einen unterschiedlichen Zustand Ö S S EN /97 Abs Symbol für zwangsgeführten Kontaktsatz. Relais mit zwangsgeführten Kontakten

10 Sicherheitsprinzipien Verringerung von Risiken nach EN Prinzip der Zwangsführung Verwenden von erprobten Schaltungstechniken und Prinzipien Ö S S Relais mit zwangsgeführten Kontakten EN /97 Abs Symbol für zwangsgeführten Kontaktsatz.

11 EN ISO : 1: 2004 Strukturen (Kategorien) Kategorien : Schaltungsstruktur I Input Signal L Output Signal O I1 Input Signal L1 Monitoring Output Signal O1 Kategorie B, 1 Cross Monitoring Test Stimulus Monitoring I2 Input Signal L2 Monitoring Output Signal O2 Kategorie 3 I Kategorie 2 Input Signal Trigger Signal L TE Monitoring Control Signal 2nd Switchoff Path O OTE I1 I2 Input Signal Input Signal Kategorie 4 Cross Monitoring L1 L2 Monitoring Output Signal Monitoring Output Signal O1 O2

12 Sicherheitsprinzipien Systemeigenschaft: Ein Fehler führt zum Verlust der Sicherheitsfunktion Leistungsteil der Steuerung

13 Sicherheitsprinzipien Systemeigenschaft: Ein Fehler führt nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion Keine Fehlererkennung Leistungsteil der Steuerung

14 Sicherheitsprinzipien Systemeigenschaft: Ein Fehler führt nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion Fehlererkennung und -reaktion Sicherheitskontakt Sicherheitskontakt Rückführkreis sicherheitsbezogener Teil Leistungsteil der Steuerung

15 Vorgehensweise nach EN ISO Ermittlung der Gefahrenstellen an der Maschine 2. Festlegung der Risikoparameter S, F, P 3. Ermittlung des erforderlichen Performance Levels PLr anhand des Risikographen 4. Entwurf und Realisierung der erforderlichen Sicherheitsfunktionen 5. Ermittelung des erreichten Performance Levels durch 1. PFH bzw. 2. Kategorie 3. MTTF d 4. DC 6. Vergleich des erreichten Performance Levels PL mit dem erforderlichen Performance Level PLr.

16 EN ISO , 1, Risikograph Ermitteln des erforderlichen Performance Levels PL r anhand der Risikoparameter PL r S_Schwere der Verletzung: 1 = leichte (normalerweise reversible) Verletzung 2 = schwere (normalerweise irreversible) Verletzung einschließlich Tod F_Häufigkeit und/oder Dauer der Gefährdungsexposition 1 = selten bis öfters und/oder kurze Dauer 2 = häufig bis dauernd und/oder lange Dauer P_Möglichkeiten zur Vermeidung der Gefährdung 1 = möglich unter bestimmten Bedingungen 2 = kaum möglich

17 Safety Parameter Safety Parameter werden ermittelt auf Basis IEC und finden Anwendung in untenstehenden Normen Weitere Parameter für die sicherheitstechnische Beurteilung sind nicht erforderlich bzw. ergeben sich während der Berechnung z.b. DC Λ s : Λd : Ausfallrate mit ungefährlichen Ausfällen Ausfallrate mit gefährlichen Ausfällen

18 EN ISO Zusammenhang von PL, PDF, MTTF, DC und Kategorie des Systems 10-4 a Performance Level 10-5 b 132 3,16* Struktur Kat2 Kat2 Kat3 Kat3 MTTF high medium/high medium/high medium CD low medium low medium c d MTTFoc = low e MTTFoc = medium MTTFoc = high Kat B DCagv = keine Kat 1 DCagv = keine Kat 2 DCagv = low Kat 2 DCagv = med. Kat 3 DCagv = low Kat 3 DCagv = med. Kat 4 DCagv = high

19 Grundlagen Funktionale Sicherheit Vorlesung BA Bautzen Grundlagen Maschinensicherheit und Praktische Ausführung Sicherheitstechnik Tilo Schmidt / Pilz GmbH & Co. KG

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