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Die EN ISO 13849-1 gehört neben der EN IEC 62061 für die „Funktionale Sicherheit“ zu den relevanten Basisnormen bei die Bewertung der Zuverlässigkeit von Sicherheitsfunktionen von Schutzeinrichtungen und Steuerungen bei Maschinen. Beide Normen sind harmonisierte Normen im Sinne der Maschinenrichtlinie.
Zwei anwendbare Sicherheitsnormen für Maschinen
- EN ISO 13849-1:2015 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze
Anmerkung: ein Entwurf EN ISO 13849-1:2021 wird z. Zt. erarbeitet - EN IEC 62061:2021 Sicherheit von Maschinen – Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener Steuerungssysteme
Beide Normen sind für Maschinen anwendbar und gelten für eine Betriebsart mit hoher Anforderungsrate oder bei kontinuierlicher Anforderung. Somit ist die mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde PFHD (Probability of a Dangerous Failure per Hour) maßgebend und nicht die PFDavg (zum Zeitpunkt der Anforderung).
Die Maschinenrichtlinie fordert eine Risikoanalyse durchzuführen um mögliche Gefährdungen bei der Nutzung beseitigen zu können (inhärente Sicherheit). Mögliche Restgefährdungen sind durch Schutzmaßnahmen die oft aus der Kombination von Schutzeinrichtung und sicherer Steuerung bestehen. Schutzeinrichtungen werden im Sinne der EN ISO 13849-1 zusammen mit der sicheren Steuerung als sicherheitsbezogene Teile eines Steuerungssystems angesehen. Sie führen gemeinsam eine Sicherheitsfunktion aus.
Zwei unterschiedliche Klassifizierungssysteme
Die ISO 13849-1 hat als Klassifizierungssystem die Performance Levels (PL) eingeführt, die ähnlich der SIL-Einstufung mit der branchenspezifischen Sicherheitsnorm IEC 62061 eingeführt wurde. Für beide Klassifizierungssysteme ist die Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls in einer bestimmten Zeit das entscheidende Kriterium.
Die Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls (PFH) der Sicherheitsfunktion hängt von mehreren Faktoren ab wie z. B.
- Hardwarestruktur
- Softwarestruktur
- Umfang der Fehler-Detektionsmechanismen (Diagnosedeckungsgrad – DC)
- Zuverlässigkeit von Bauteilen (mittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall – MTTFd)
- Ausfälle infolge gemeinsamer Ursache – CCF
- Gestaltungsprozess
- Belastung im Betrieb
- Umgebungsbedingungen
- betriebliche Einsatzbedingungen.
Hierfür wurden in der ISO 13849-1 insgesamt fünf Performance Levels (a bis d) festgelegt. In einer Entsprechungstabelle kann der Nutzer die unterschiedlichen Einteilungen mit der IEC 62061 vergleichen und gelangt so zur SIL-Klassifikation. Die gleiche Entsprechungstabelle befindet sich auch in IEC 62061.
Entsprechungstabelle für die unterschiedlichen Klassifizierungssysteme
| Performance Level (ISO 13849-1) | durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls [1/h] | SIL (IEC 62061) |
| a | 10-5 ≤ PFH < 10-4 | – |
| b | 3 • 10-6 ≤ PFH < 10-5 | 1 |
| c | 10-6 ≤ PFH < 3 • 10-6 | 2 |
| d | 10-7 ≤ PFH < 10-6 | 3 |
| e | 10-8 ≤ PFH < 10-7 | 4 |
Beide relevanten Normen sind für elektrische/elektronische Steuerungen an Maschinen anwendbar. Welche der beiden Normen ISO 13849-1 oder IEC 62061 für die jeweilige Steuerung die richtige ist, ist für den Konstrukteur oft nicht leicht. Darüber hinaus muss er die Vergleichbarkeit beurteilen, wenn er Geräte/Komponenten einsetzt von verschiedenen Herstellern, von denen einige Performance Levels angeben und andere die Angaben in SIL machen.
Tabelle 1: Empfohlene Anwendung der IEC 62061 und der ISO 13849-1
| Technologie zur Implementierung der sicherheitsbezogenen Steuerungsfunktion | ISO 13849-1 | IEC 62061 | |
|---|---|---|---|
| A | Nicht-elektrisch z. B. Hydraulik, Pneumatik oder nicht komplexe Elektronik | X | x |
| B | Elektromechnisch z. B. Relais oder nicht komplexe Elektronik | Beschränkt auf die vorgesehene Architekturen (siehe Anm. 1) und bis PL=e | Alle Architekturen und bis zu SIL 3 |
| C | Komplexe Elektronik z. B. programmierbare | Beschränkt auf die vorgesehene Architekturen (siehe Anm. 1) und bis PL=d | Alle Architekturen und bis zu SIL 3 |
| D | A kombiniert mit B | Beschränkt auf die vorgesehene Architekturen (siehe Anm. 1) und bis PL=e | X (siehe Anm. 3) |
| E | C kombiniert mit B | Beschränkt auf die vorgesehene Architekturen (siehe Anm. 1) und bis PL=d | Alle Architekturen und bis zu SIL 3 |
| F | C kombiniert mit A, oder C kombiniert mit A und B | X (siehe Anm. 2) | X (siehe Anm. 3) |
„X“ bedeutet, dass dieses Merkmal in der Norm enthalten sind
Anmerkung 1:
Um einen vereinfachten Ansatz zur Berechnung des Performance Levels zu ermöglichen, sind vorgesehene Architekturen in Anhang B der ISO 13849-1 beschrieben.
Anmerkung 2:
Für komplexe Elektronik: Verwendung der vorgesehenen Architekturen nach EN ISO 13849-1 bis zu PL=d oder irgendeine Architektur nach IEC 62061
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