ISO13849-1：2006新標(biāo)準(zhǔn)介紹

1、IS013849-1： 2006新標(biāo)準(zhǔn)介紹安全控制系統(tǒng)的最新要求控制系統(tǒng)是機(jī)器的中樞，控制和檢測(cè)著整個(gè)機(jī)器設(shè)備的所有的輸入、輸出，并確 保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)既定的任務(wù)。所以，評(píng)佔(zhàn)一臺(tái)機(jī)器的功能和安全，控制 系統(tǒng)常常是評(píng)估的重要對(duì)象?？刂葡到y(tǒng)作為工廠機(jī)器設(shè)備的重要組成部分，在確 保機(jī)器的可靠工作和安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。無(wú)論設(shè)備大小，功能差異, 其控制系統(tǒng)不外乎分為電氣、機(jī)械、液壓和氣動(dòng)等系統(tǒng)，或山其中兒個(gè)部分組成。 然而如何確保一臺(tái)設(shè)備控制系統(tǒng)的安全和可靠工作，確是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。EN954-1的不足在過(guò)去，我們?cè)u(píng)估一個(gè)控制系統(tǒng)的安全，常常是確定該控制系統(tǒng)的安全控制類別(CONTR

2、OL CATEGORY),這是根據(jù)EN954-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是隨著新興技術(shù)的不 斷涌現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)方法和要求不能滿足技術(shù)不斷進(jìn)步的要求，加上該標(biāo)準(zhǔn)本身存 在的一些缺陷，使得對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)要求的呼聲越來(lái)越高。首先因?yàn)镋N954-1標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng) 使用了 10多年，而沒(méi)有進(jìn)行過(guò)更新，使得該標(biāo)準(zhǔn)不能適用現(xiàn)在一些新興技術(shù)的 要求。其次，該標(biāo)準(zhǔn)主要適用氣動(dòng)、液壓、電氣和部分確定的電子產(chǎn)品系統(tǒng)，不 能涵蓋H前所有控制系統(tǒng)，特別是電子技術(shù)的快速發(fā)展；第三，使用EN954-1 是建立在一定的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和條件上，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行的評(píng)佔(zhàn)和確定，對(duì)于新出現(xiàn) 的控制方法則顯得力不從心。第四，EN954-1給大家提供的只是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)定

3、性 的評(píng)估，沒(méi)有也無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量化判斷系統(tǒng)的安全性。第五，過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于控制 系統(tǒng)的組成后的外界因素都假定是一成不變的，而沒(méi)有考慮到意外因素對(duì)系統(tǒng)可 靠性和安全性的影響。另外該標(biāo)準(zhǔn)在1999年已經(jīng)升級(jí)為IS013849-1標(biāo)準(zhǔn)。作為 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，必須能夠協(xié)調(diào)吸納最新的普遍使用的技術(shù)，有必要時(shí)常進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)更新, 使之能夠更完善更科學(xué)。鑒于此種種因素，新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在2006年出現(xiàn)。即 IS013849-1： 2006 版。IS013849-1： 2006 新標(biāo)準(zhǔn)2006年發(fā)布的新的標(biāo)準(zhǔn)，作為國(guó)際化的通用標(biāo)準(zhǔn)，是在IS013849-1： 1999版基 礎(chǔ)上作的修改，它吸納了新的技術(shù)要求，保留了舊的設(shè)計(jì)原則

4、，對(duì)適用的內(nèi)容作 了一定的改進(jìn)，是比較完善和科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)同舊版本一樣，也是建立在系 統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估的基礎(chǔ)上，同時(shí)補(bǔ)充增加了一些新內(nèi)容。首先新的IS013849-1： 2006在以前標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)的確定性上，增加了系統(tǒng)故障概率方面的評(píng)佔(zhàn)，從 而更全面地實(shí)現(xiàn)從元件到系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)地評(píng)估。其次最明顯的在原來(lái)的EN954-1 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，而且還補(bǔ)充增加了 3項(xiàng)內(nèi)容，從而使一個(gè)控制系統(tǒng)的安 全評(píng)估內(nèi)容，需要從4個(gè)方面來(lái)全面衡量，而不僅僅是風(fēng)險(xiǎn)分析和釆用的控制類 別。第三，新評(píng)佔(zhàn)項(xiàng)口的增加，同時(shí)也為設(shè)計(jì)人員提供了更多的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)途徑和 方法，這一點(diǎn)是過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)所不可能具有的。這4個(gè)參數(shù)分別為：1

5、. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的安全等級(jí)PLr2. 系統(tǒng)平均無(wú)危險(xiǎn)故障時(shí)間MTTFd3. 系統(tǒng)診斷檢測(cè)范圍DC4. 共因故障預(yù)防CCF下面就新標(biāo)準(zhǔn)的4個(gè)方面新要求具體介紹。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的安全等級(jí)FLr （簡(jiǎn)稱安全等級(jí)）是一個(gè)新名詞，表征一個(gè)控制系統(tǒng)防范危險(xiǎn)的能力和程度。它是在過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)的基 礎(chǔ)上演變而來(lái)。過(guò)去大家熟悉的EN954-1標(biāo)準(zhǔn)中，主要是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定控 制系統(tǒng)一個(gè)相應(yīng)的控制類別CCxo根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定系統(tǒng)安全等級(jí)的方式發(fā)生了變化。風(fēng)險(xiǎn)分析參數(shù)還是S, F, P,但是結(jié)果卻不同。新標(biāo)準(zhǔn)中采用了 5個(gè)新的表示不同安全等級(jí)的需求的參 數(shù)PLg即/ b, c, d和e,分別代表了系統(tǒng)安全等級(jí)從低到高，對(duì)應(yīng)

6、的危險(xiǎn)也 是從低到高。UMOftaKMEMtrwttoa對(duì)應(yīng)于過(guò)去安全控制類別B, 1, 2, 3, 4o而且改進(jìn)之處是每個(gè)需要的安全等級(jí) 都和這3個(gè)參數(shù)有關(guān)，無(wú)論傷害的嚴(yán)重與否。在舊標(biāo)準(zhǔn)中，若危險(xiǎn)傷害程度小， 可以直接確定安全控制類別B或1,這一點(diǎn)是新標(biāo)準(zhǔn)與舊標(biāo)準(zhǔn)的第二個(gè)不同點(diǎn)。 在稱呼上，新改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)更能體現(xiàn)控制系統(tǒng)安全等級(jí)的實(shí)際含義，更合理地體現(xiàn)風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果需要，而且可以作為減少風(fēng)險(xiǎn)的措施和最終的檢驗(yàn)方法。平均無(wú)危險(xiǎn)故障時(shí)間MTTFdMTTF已經(jīng)存在于其他行業(yè)很多年了，引入到機(jī)器安全控制系統(tǒng)領(lǐng)域，則是剛剛 開始。該值可以屬于一個(gè)元件，也可以是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的描述。通常，對(duì)單個(gè) 元件，它的

7、HTTFd山該元器件的生產(chǎn)者或供應(yīng)商提供。在今后的產(chǎn)品樣本和說(shuō)明 書中，用戶都可以找到該元件對(duì)應(yīng)的MTTFd值。該時(shí)間通常以年為單位。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)分段確定每部分的MTTFd,然后計(jì)算出系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間。MTTFd= MTTFd,需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，對(duì)于有些存在磨損的元件，那麼使用的次數(shù)可能決定了元件 首次岀現(xiàn)故障的時(shí)間。對(duì)于這一類器件，供應(yīng)商通常提供的是另外一個(gè)參數(shù) BlOd,表示每小時(shí)岀現(xiàn)危險(xiǎn)故障的概率。有了 BlOd,可以通過(guò)公式來(lái)折算出該元件的MTTFdo其中0. 1是一個(gè)校正系數(shù)，Nop表示每小時(shí)操作該元 件的平均統(tǒng)訃次數(shù)。對(duì)于常規(guī)元器件，也可以在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中找到其MTTFd

8、或BlOd 值。比如門鎖開關(guān)，在IS013849-1： 2006中給出BlOd的值是2, 000, 000。系統(tǒng)診斷檢測(cè)范圍DC系統(tǒng)診斷檢測(cè)范圉，是衡量該系統(tǒng)控制范圉的一個(gè)參數(shù)，通常以白分比的形式出 現(xiàn)。根據(jù)數(shù)值大小，分別表征范圍的高與低。如何獲得DC值？同樣，由供應(yīng)商提供，或者在IS013849-1標(biāo)準(zhǔn)中查找。對(duì)于 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，獲取DC值，可以將大系統(tǒng)劃分為多個(gè)小系統(tǒng)，分別計(jì)算岀各 自的DC值，最后利用公式計(jì)算出平均值。DenominationRange of valuesnoneDC 60%low60% 匚 DC v 90%medium90% 匚 DC y 99%high99% 匚 D

9、C共因故障預(yù)防與控制CCF對(duì)于一個(gè)需要較高安全等級(jí)的控制系統(tǒng)，可能釆用雙通道。如何預(yù)防和控制那些 可能導(dǎo)致雙通道同時(shí)失效或?qū)绗F(xiàn)故障的因素？這是新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)控制系統(tǒng)增加的 最后一個(gè)衡量指標(biāo)。該參數(shù)常常以數(shù)值表示。對(duì)于不同的產(chǎn)品，生產(chǎn)制造商應(yīng)該 給出采用其產(chǎn)品和相應(yīng)的預(yù)防措施可獲得的結(jié)果。如果供應(yīng)商不能提供，可依據(jù) 產(chǎn)品制造符合的標(biāo)準(zhǔn)和采用的方法，在標(biāo)準(zhǔn)IS013849-1標(biāo)準(zhǔn)中查找。通常要求 該值要超過(guò)65分，才表示該系統(tǒng)采取的控制措施在預(yù)防共因故障方面符合要求.PL和CC, DC, MTTFd參數(shù)的關(guān)系在4個(gè)參數(shù)中，最重要的還是控制類別。從下面的表中，我們可以發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn) 相同的控制安全等級(jí)，新

10、標(biāo)準(zhǔn)給出了更多的選擇實(shí)現(xiàn)方法。比如對(duì)于一個(gè)控制安 全等級(jí)PLd的系統(tǒng)，可以采取以下的方法：1. 控制類別CC3, DC檢測(cè)范圍低，MTTFd高的組合。2. 控制類別CC3, DC檢測(cè)范圍一般，MTTFd -般的組合。3. 控制類別CC2, DC檢測(cè)范圍一般，MTTFd高的組合。還有更多組合選擇。這樣，對(duì)設(shè)計(jì)人員，可以采取其中任何一種，從而具有更大 的靈活性?？梢哉f(shuō)，PL是控制類別CC, MTTFd,診斷范圍DC和CCF的一個(gè)綜合表現(xiàn)。a b c d e OAO-。upuuo七 Cat. e 11 Cat. 1ICat. 2ICat. 2ICM. 3ICat. 3Cat 4DCavQ DOvg DCdvg -DCavg DCavg -DCavg 三DCavg 00lowmediumlowmediumhigh+ CCFEN954-1的終結(jié)IS013849-l:2006新標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，是不是意味著EN954-1的終結(jié)？ EN954-1作為歐 盟協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，存在并使用了多年了。很多用