Sicherheit für Maschinen und Anlagen

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Calvin Gehrig
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1 Sicherheit für Maschinen und Anlagen Mechanische Einheiten, elektronische Systeme und sicherheitsgerichtete Programmierung von P. Wratil, M. Kieviet, W. Röhrs 1. Auflage VDE Verlag 2010 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 Zu diesem Buch... V Vorwort... XI 1 Einführung Historie und Stand der Sicherheitstechnik Grundüberlegungen zur Maschinensicherheit Ermittlung von Risiko und Restrisiko Auswahl von Schutzmaßnahmen Grundsätzliche Überlegungen Lebenszyklen Hierarchie der Maßnahmen Umgehung von Schutzmaßnahmen Richtlinien, Gesetze, Normen Allgemeines zu Richtlinien, Gesetzen, Normen Grundlage der Gesetzgebung in verschiedenen Ländern Gesetze und Richtlinien Normen A-Normen B-Normen Maschinenspezifische C-Normen Maschinenrichtlinie, CE-Kennzeichnung Artikel der Maschinenrichtlinie Artikel 1: Anwendungsbereich Artikel 2: Begriffsbestimmungen Artikel 4: Marktaufsicht Artikel 5: Inverkehrbringen Artikel 7: Konformitätsvermutung und harmonisierte Normen Weitere Artikel Anhänge der Maschinenrichtlinie Risikobeurteilung Grundsätzliches zur Risikobeurteilung im Maschinenbau Durchführung der Risikobeurteilung Risikoanalyse Gefährdungen Lebensphasen Risiken Maßnahmen Dokumentation der Risikobeurteilung... 38

3 5 Organisatorische Aspekte Beispiel: Konformitätsbewertungsverfahren und Risikobeurteilung Konformitätsbewertungsverfahren Risikobeurteilung Grundkonzept der Maschine Ermittlung der Gefährdungen Mechanische Gefährdungen Lebensphase Betrieb Weitere Lebensphasen Elektrische Gefährdungen Thermische Gefährdungen Gefährdungen durch Lärm Gefährdungen durch Schwingungen Gefährdungen durch Strahlung Gefährdungen durch Materialien und Substanzen Gefährdungen in Zusammenhang mit der Ergonomie Gefährdungen durch die Einsatzumgebung der Maschine Weitere Gefährdungen Veränderungen des Konzepts Einstufung des Risikos nach Norm Das Verfahren der Beurteilung des Risikos mithilfe von Risikografen Weitere wichtige Risikografen Risikograf nach den Normen IEC und IEC Risikobeurteilung nach der Norm DIN EN IEC EN 954 und Vergleich der Bewertungen Kategorien innerhalb der Normen EN 954 und DIN EN Ableitung der notwendigen Maßnahmen aus der Bewertung Kenngrößen eines Sicherheitssystems Quantifizierung der Sicherheit Quantitative Kenngrößen Die Struktur des Sicherheitssystems Die Ausfallrate oder die Lebensdauer Der Diagnosedeckungsgrad Fehler gemeinsamer Ursache Aufteilung in Systeme, Einheiten und Komponenten Darstellung als Block-Diagramm Berechnungsmethoden Sichere Auslegung einer Krananlage Technische Ausführung der Krananlage Die Sicherheitskomponenten der Anlage Entwurf einer geeigneten Block-Struktur Beherrschung eines Überlastfehlers VIII

4 9.4 Nachweis der Eignung durch Berechnung Auffinden der Ausfallraten Auffinden der DC-Werte Berechnung im Detail Berechnung mit einer Tabellenkalkulation Verwendung von SISTEMA zur Berechnung Bestimmung des Anteils für Fehler gemeinsamer Ursache Ermittlung weiterer Kenngrößen der Sicherheit Optimierung der Lösung Abschaltung am Hubwegende Verwendung von Standard-Komponenten FMEA und FTA Hydraulik und Pneumatik Maschinenfunktion mit pneumatischen Einheiten Aufbau der Maschine und Druckerzeugung Realisierte technische Lösung Nachweis der Eignung nach DIN EN ISO Umsetzung in ein Sicherheitsblockschaltbild Bewertung nach Norm Sicherheitstechnische Verbesserung Berechnung der zweikanaligen Lösung Verwendung sicherer Antriebe Wirkung sicherer Antriebe Erfüllung der Anforderungen aus der MRL und den Normen Sicheres Stillsetzen Schutz gegen unerwarteten Anlauf Die Funktion STO (Safe Torque Off) Die Funktion SS1 (Safe Stop 1) Technische Realisierungsprinzipien für STO und SS Unterbrechung der Kommutierung Verwendung eines Sicherheitsgeräts Verwendung einer speicherprogrammierbaren Steuerung Weitergehende Sicherheitsfunktionen von Antrieben Erstellung von sicherheitsrelevanter Steuerungssoftware Systematische Fehler Sicherheitsbezogene Software Spezifikation Aufbau einer Beispielapplikation Formulierung der Sicherheitsanforderungen Sicherheitsfachsprache Formular für Anforderungen Definition der Sicherheitsanforderungen Verwendung von Prioritäten Sicherheitsarchitektur IX

5 Aufbau einer Softwaresicherheitsarchitektur entsprechend der Beispielapplikation Moduldesign Semi-formale Methoden Anwendung einer semi-formalen Beschreibung Beschreibung der Module aus der Beispielapplikation Codierung Umgang und Verwendung von Passwörtern Arten der Kontaktaufnahme zwischen Programmiersystem und Steuerung Verifizieren und Validieren Test der Module Modultestbeispiel Integrationstest Erfassung der Reaktionszeiten Beispiel einer Integrationstestspezifikation Validierung der Sicherheitsspezifikation Weitere Anforderungen an das Software-Sicherheitsmanagement Mathematische Formeln Zuordnung SIL-Werte, HFT und Ausfallraten Begriffe und Abkürzungen Literaturangaben Stichwortverzeichnis X

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