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sicherheit
sicherheitsnorm
www.polyscope.ch
EN ISO 13849-1 – was sich nicht ändert
Schutz von Personen und Maschinen
auch in Zukunft gewährleisten
Wie verträgt sich eigentlich die bisherige «Sicherheitstechnik» mit der neuen Norm?
Muss jetzt alles neu und anders gemacht werden?
» Jens Rothenburg
Die bisherige Sicherheitstechnik ist vollständig ausreichend, um den Schutz von Personen und Maschinen auch in Zukunft zu
gewährleisten. Voraussetzung ist natürlich,
dass die Sicherheitstechnik und die verwendeten Bauteile richtig eingesetzt werden. Das
war bisher so und das bleibt auch mit der Anwendung von neuen Normen so.
Die neuen Normen
Durch die Einführung der EN ISO 13849-1 als
Nachfolgenorm der EN 954-1 hat bzw. wird
sich in der Beurteilung geeigneter Sicherheitstechnik einiges ändern. Spätestens zum
Ende des Jahres 2011 wird nicht mehr wie
bisher nach EN 954-1 nur die Struktur einer
sicherheitstechnischen Schaltung betrachtet,
sondern darüber hinaus wird zur Beurteilung
der Leistungsfähigkeit der Sicherheitstechnik
auch die Zuverlässigkeit sowie, wenn nötig,
die Software und vieles andere betrachtet.
Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Es
werden für eine Applikation an einer Schutztür zwei Sicherheitsschalter verwendet. Davon ist ein Schalter der Bauart 2 mit getrenntem Betätiger sowie ein weiterer als Schalter
mit Schwenkhebel zur Redundanz eingesetzt.
Autor
Dipl.-Ing. Jens Rothenburg
Produktmanager
Sicherheitstechnik
Euchner GmbH + Co. KG
Kohlhammerstrasse 16
DE-70771 LeinfeldenEchterdingen
Tel. 0049 711 75 97 355
jens.rothenburg@euchner.de
Die bisherige Sicherheitstechnik ist auch in Zukunft ausreichend
zum Schutz von Mensch und Maschine
Von jedem Schalter wird ein Zwangsöffner
an ein Sicherheitsrelais angeschlossen, das
die Gleichzeitigkeit überwacht. Ausgangsseitig sind zwei Schütze angeschlossen, die zur
Abschaltung der Maschine dienen. Beide sind
über einen Rückführkreis überwacht, sodass
die Applikation den Bedingungen der Kategorie 4 genügt. Mit dieser Schaltung ist jetzt die
zweikanalige Struktur sowie die Art der Überwachung beschrieben. Die gesamte Schaltung
soll mit der EN ISO 13849-1 beurteilt werden.
schrittweises Vorgehen
mit eN isO 13849-1
Das Vorgehen mit der Norm ist sehr einfach.
Im ersten Schritt wird, wie von der EN 954-1
gewohnt, eine Risikobeurteilung durchgeführt.
Diese kann beispielsweise mit der Methodik im
Anhang A der Norm durchgeführt werden und
ergibt als Ergebnis einen erforderlichen Performance-Level PLr anstelle wie bisher nach der
954-1 die Kategorie der Risikobeurteilung.
Im nächsten Schritt überlegt sich der Konstrukteur eine Struktur der Schaltung, wie die
im Beispiel beschriebene. Für diese Struktur
wird die Kategorie der Schaltung nach EN
ISO 13849-1 bestimmt. Dadurch, dass diese
Kategorie identisch zu der in der EN 954-1 beschriebenen Kategorie ist, kommt hier nichts
Neues auf den Konstrukteur zu. In den meisten Fällen kann als Schaltung sicherlich auf
eine bewährte Applikation zurückgegriffen
werden. Es werden somit auch all die Bauteile eingesetzt, die bisher schon verwendet
wurden. Hierbei haben sich die Sicherheitsschalter von Euchner sehr gut bewährt !
Polyscope 11/11
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Natürlich.
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s i c he rh e it
sicherheitsnorm
und müssen jetzt eben mit neuen Ansätzen
aus der EN ISO 13849-1 beurteilt werden.
Nun kommen die zusätzlichen Schritte,
die die EN ISO 13849-1 zur Beurteilung der
Leistungsfähigkeit der Sicherheitstechnik
fordert. Für alle Anwendungen ab Kategorie 2 wird der Diagnosedeckungsgrad DC bestimmt. Werte für einige bekannte Verfahren
sind in der Norm enthalten, die dann verwendet werden können, wenn sie zur Applikation
passen. Es kann aber auch über eine einfache
Zählmethode der entsprechende Prozentsatz
ermittelt werden.
Ausfallwahrscheinlichkeit feststellen
Der nächste Wert, der ermittelt wird, ist die
viel diskutierte MTTFd, also die Ausfallwahrscheinlichkeit einer Applikation, in Form einer
mittleren Zeit bis zu einem gefahrbringenden
Ausfall. Hierzu kommen Softwarepakete oder
eine Tabellenkalkulation zum Einsatz, die die
Berechnung auf einfache Weise ermöglichen.
Um den Gesamtwert bestimmen zu können,
werden die Ausfallwerte aller verwendeten
Bauteile benötigt. Diese sind von den Herstellern erhältlich oder können grossteils auch
aus dem Anhang C der Norm entnommen
werden. Für Elektronik wird üblicherweise
direkt der MTTFd-Wert vom Hersteller des
Sicherheitsbauteils zur Verfügung stehen.
Diese Wahrscheinlichkeit kann problemlos
angegeben werden, da Elektronik nicht vom
Schaltzustand (ein oder aus) abhängig ist.
Die Ausfallwahrscheinlichkeit wird
einfach durch statistische Methoden
bestimmt.
Elektromechanik
dagegen
ist von der Anzahl der Schaltspiele abhängig, und dies
wird durch den B10d-Wert
charakterisiert. Dieser Wert
ist eine Anzahl an Schaltspielen, keine Lebensdauer.
Denn ein Sicherheitsschalter, der einmal pro Jahr geöffnet wird, hat eine längere
Lebensdauer als ein Schalter,
der zweimal pro Minute geschaltet wird. Um dies zu betrachten, ist für Elektromechanik
ein Zwischenschritt zur Berechnung
der benötigten MTTFd notwendig, der
ebenfalls in der EN ISO 13849-1 beschrieben ist. Es muss mit einer angenommenen
Anzahl an Schaltspielen pro Jahr letztendlich
ein MTTFd-Wert berechnet werden. Hierzu ist
Bei Anwendung der neuen Norm EN ISO 13849-1
kann die alte Sicherheitsstruktur beibehalten
werden, wird jedoch neu bewertet
von Euchner eine Rechenscheibe erhältlich,
die diesen Schritt beschreibt.
Fehler gemeinsamer Ursache
einfach ermitteln
Schliesslich muss noch die Möglichkeit eines
Ausfalls aufgrund von Fehlern gemeinsamer
Ursache betrachtet werden. Hierzu ist ein ein-
faches Verfahren in Anhang F der Norm beschrieben, bei dem für verschiedene Methodiken Punkte vergeben werden, die zusammengezählt werden müssen. Bei Erreichung einer
Mindestpunktzahl kann man davon ausgehen, dass die Schaltung ausreichend sicher
gegen Fehler gemeinsamer Ursache aufgebaut ist.
Mit all diesen ermittelten Werten wird zur
letztendlichen Bewertung das Bild 5 der Norm
verwendet und grafisch der erreichte Performance-Level PL ermittelt. Anstelle der grafischen Ermittlung kann auch eine Software
oder aber wieder die Rechenscheibe von
Euchner verwendet werden. Wenn
jetzt der erreichte PL mindestens so
gut wie der erforderliche PLr ist,
kann alles wie gewohnt dokumentiert werden und die Aufgabe ist
gelöst. Natürlich kann zur Bestimmung all dieser Daten auch
die inzwischen weit verbreitete
Software SISTEMA vom Institut
für Arbeitssicherheit in St. Augustin (IFA) verwendet werden.
Alte Bauteile
mit neuen Normen beurteilen
Berechnung des MTTFd mithilfe der Rechenscheibe von Euchner
Es stellt sich für viele die Frage, wie
die gewohnten Bauteile in dem beschriebenen Verfahren mit der EN ISO
13849-1 verwendet werden können. Die
Struktur der Schaltung, letzten Endes also
die Kategorie, ist völlig unverändert. Auch
die Bauteile, die verwendet werden, sind unPolyscope 11/11
sicherheitsnorm
verändert dieselben. Da in den meisten Fällen
hierzu Sicherheitsbauteile eingesetzt werden,
zeigt die Erfahrung, dass man jetzt schon mit
grosser Wahrscheinlichkeit annehmen kann,
dass die erforderlichen Werte für Diagnosedeckungsgrad und MTTFd erreicht werden.
Der Diagnosedeckungsgrad ist eigentlich
schon immer in der Kategorie enthalten, denn
die Kategorien 2, 3 oder 4 forderten ja bereits
schon immer eine passende Testung. Neu ist
nur, dass die Qualität der Testung bewertet
werden muss.
Auch Fehler gemeinsamer Ursache sind
nichts Neues. Bereits die EN 954-1 hat gefordert, dass Fehler gemeinsamer Ursache als
nur ein Fehler betrachtet werden müssen. Und
dies musste schon immer in der Struktur, also
der Kategorie der Schaltung, beachtet werden.
Dies lässt sich mit der neuen Norm sehr einfach bewerten. Die Berechnung der Ausfallwerte ist bei Sicherheitsbauteilen sicherlich
kein Punkt, der zu einer Abwertung der Schaltung führt. Diese Bauteile sind aufgrund ihres
Aufbaus unter Verwendung eines sicherheitstechnischen Prinzips sehr ausfallsicher aufgebaut. Neu ist hierbei nur, dass sie innerhalb
der Schaltung zusammen mit allen anderen
Bauteilen berechnet werden müssen.
Somit sind, wenn schon immer die EN 954-1
angewendet wurde, praktisch alle Kriterien
der EN ISO 13849-1 bereits erfüllt, ohne dass es
der Anwender gemerkt hatte. Die Bewertung
gibt also letzten Endes ein besseres Bewusstsein dessen, wie die Sicherheitstechnik umgesetzt wurde.
Insgesamt bietet diese neue Norm an vielen
Stellen sicherlich eine bessere Beurteilung der
Sicherheitstechnik. Sie ist dadurch, dass sie
wesentlich umfassender in der Beurteilung der
Sicherheitstechnik ist, auch komplexer geworden. Nichtsdestotrotz können die bisher eingesetzten Bauteile selbstverständlich weiterhin
für die Sicherheitstechnik verwendet werden.
Fertige sicherheitssysteme in Minuten
klassifiziert
Beim Einsatz von fertigen Sicherheitssystemen, wie es beispielsweise die CES-Familie
von Euchner oder auch die MGB darstellen,
ist die Beurteilung mit der EN ISO 13849-1
übrigens wesentlich einfacher, denn hier
darf in einer einfachen Reihenschaltung das
schwächste Glied der Kette bestimmt und
damit dann der gesamte Performance-Level
festgelegt werden. Ein Verfahren, das in wenigen Minuten angewendet werden kann.
«
Polyscope 11/11
sic he r h e i t
Bei fertigen Sicherheitssystemen darf in einer
einfachen Reihenschaltung einfach das
schwächste Glied der Kette
bestimmt werden
Ermittlung der Performance-Level
mit Bild 5 der Norm (unten)
oder aber mit der Rechenscheibe
PL
a
1
b
12
c
3
d
e
Cat. B
DCavg kein
Cat. 1
DCavg kein
Cat. 2
DCavg niedrig
infoservice
Euchner AG
Grofstrasse 17, 8887 Mels
Tel. 081 720 45 90, Fax 081 720 45 99
info@euchner.ch, www.euchner.ch
Halle 3 / Stand J06
Cat. 2
DCavg mittel
Cat. 3
DCavg niedrig
Cat. 3
DCavg mittel
Cat. 4
DCavg hoch
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Technik
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