機械安標(biāo)準及風(fēng)險評估

1、copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機械安全標(biāo)準及風(fēng)險評估機械安全標(biāo)準及風(fēng)險評估 徐 凱safety consultant，csmcopyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.contents2. 機械安全標(biāo)準機械安全標(biāo)準iso 13849-13. 風(fēng)險評估及風(fēng)險減少風(fēng)險評估及風(fēng)險減少 1. 機械安全標(biāo)準機械安全標(biāo)準en954-1copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights r

2、eserved.contents1. 機械安全標(biāo)準機械安全標(biāo)準en954-1copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.p1p2p1p2f1f2s1s2風(fēng)險評估等級b1234控制系統(tǒng)防護措施控制系統(tǒng)防護措施 en 954 1s_傷害的程度:1 = 輕傷2 = 重傷或死亡 f_面臨危險的時間和頻率:1 = 從無到經(jīng)常發(fā)生2 = 從經(jīng)常發(fā)生到持續(xù)發(fā)生p_避免危險的可能性:1 = 在特定條件下可能2 = 幾乎不可能根據(jù)en954-1進行風(fēng)險評估 (控制系統(tǒng)安全部分失效）copyright 2007 rockwell aut

3、omation, inc. all rights reserved.等級要求摘要風(fēng)險評估安全原則b控制器的安全相關(guān)部分的選擇必須根據(jù)最新的技術(shù)，并且可以承受預(yù)期的運行強度，能夠承受運行過程中工作介質(zhì)的影響和相關(guān)外部環(huán)境的影響。一個故障可以導(dǎo)致安全功能的丟失一些故障依然不會被監(jiān)測出來通過元器件和安全原理的選擇。1在等級b的基礎(chǔ)上，必須使用具有安全功能保證的元器件和原理如同等級b,但在安全功能上更加可靠等級描述等級描述, en 954-1copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.等級描述等級描述, en 954-1等級

4、要求摘要風(fēng)險評估安全原則2符合等級b和1的要求，在適當(dāng)?shù)臅r間，控制系統(tǒng)必須監(jiān)測安全功能在監(jiān)測中，一個故障會導(dǎo)致安全功能的喪失通過監(jiān)測故障可以被檢查出來通過設(shè)計3符合等級b和1的要求，控制系統(tǒng)必須按照以下步驟設(shè)計： a.一個單一的故障不會導(dǎo)致安全功能的喪失。 b.通過使用適當(dāng)?shù)姆椒?，可以監(jiān)測出單一故障（使用最新的技術(shù)）如果單一故障出現(xiàn)，安全功能依然可以保持一些但不是所有的故障都可以被監(jiān)測出來一個累積的監(jiān)測不出的故障能夠?qū)е掳踩δ艿膯适?符合等級b和1的要求，控制系統(tǒng)必須按照以下步驟設(shè)計： a.控制系統(tǒng)中的單一故障不會導(dǎo)致安全功能的喪失 b.如果可能，在下一個安全功能實施前，單一錯誤可以被檢測出

5、來 c.如果b不可能實現(xiàn)，一個累積的故障不會導(dǎo)致安全功能的丟失甚至在故障出現(xiàn)的時候，安全功能總是保持故障會被及時檢測出來，以防止安全功能的丟失copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.接線示例一接線示例一t0t1t1t0o0o1o2o3i0i1i2i3o4o5o6o7i4i5i6i7 等級 4 等級 3 等級 2復(fù)位+24 vdccopyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.接線示列二接線示列二等級 4 輸出接線 接觸器t0t1t1t0o0

6、o1o2o3i0i1i2i3o4o5o6o7i4i5i6i7+24 vdccr1cr2copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.安全控制電路設(shè)計安全控制電路設(shè)計 一一急停按鈕的直接串聯(lián)主回路不帶輔助控制回路en 954-1f1l1l2l3m1m 3 uvwf0k1k1s2l1 (+)n (-)starts1stops0e-stop1 0copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.m3k1k2k2startstopk1e-stop不允許不允

7、許, k1 并沒有冗余和監(jiān)控的安全措施. k1的一個主要的故障就會導(dǎo)致危險狀態(tài)的出現(xiàn)。急停按鈕通過控制輔助回路里中間繼電器，來控制主回路里的交流接觸器。en 954-1安全控制電路設(shè)計安全控制電路設(shè)計 二二copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 954-1: 等級等級 22符合 等級 b 的要求，并且使用適當(dāng)?shù)?、可靠的安全設(shè)計法則:在機器啟動的時候，執(zhí)行一個安全檢測功能安全檢測功能，若有必要可以周期性的執(zhí)行該檢測功能只有系統(tǒng)是安全的，機器才能夠啟動. 通過一個頻繁的檢測，故障可以被檢測出來 也就是 高等級的

8、安全高等級的安全特性特性單通道輸入使用啟動檢測功能的控制器件等級基本要求系統(tǒng)特性典型應(yīng)用copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.外部接線的分類等級 2急停按鈕的應(yīng)用（等級急停按鈕的應(yīng)用（等級2）安全觸點根據(jù) en 60204安全相關(guān)控制部分根據(jù) vde 0100電源控制部分故障評估可檢測接地故障 可檢測安全回路故障e-stoponcopyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 954-1: 等級等級 3等級基本要求系統(tǒng)特性典型應(yīng)用3符

9、合 等級 b 的要求，并且使用適當(dāng)?shù)摹⒖煽康陌踩O(shè)計法則安全相關(guān)部分必須按照以下設(shè)計:- 在任何部分的單一故障不會單一故障不會導(dǎo)致安全功能的丟失導(dǎo)致安全功能的丟失 并且- 任何時候，使用適當(dāng)?shù)姆椒?，單一故障能夠被檢測出來單一故障能夠被檢測出來雙通道觸點 (或兩個分離的)安全輸入 設(shè)備，連接至兩個獨立的電路單元。一個單一故障的出現(xiàn)不會導(dǎo)致安全功能的丟失在下一次安全功能實施前，能夠檢測出該單一故障但并不是所有的故障都但并不是所有的故障都會被檢測出來，一個累會被檢測出來，一個累計的故障會導(dǎo)致安全功計的故障會導(dǎo)致安全功能的丟失能的丟失copyright 2007 rockwell automation

10、, inc. all rights reserved.外部接線的分類 等級 3急停按鈕的應(yīng)用（等級急停按鈕的應(yīng)用（等級3）安全觸點反饋回路反饋回路e-stopon根據(jù) en 60204安全相關(guān)控制部分根據(jù) vde 0100電源控制部分故障評估可檢測接地故障 可檢測安全電路中的故障可檢測急停按鈕的故障copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 954-1: 等級等級 4等級基本要求系統(tǒng)特性 典型應(yīng)用4符合 等級 b 的要求，并且使用適當(dāng)?shù)?、可靠的安全設(shè)計法則安全相關(guān)部分必須按照以下設(shè)計: - 在任何部分的單一故障

11、不會單一故障不會導(dǎo)致安全功能的丟失導(dǎo)致安全功能的丟失 并且-任何時候，使用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑔我还收夏軌虮粰z測出來單一故障能夠被檢測出來-一個累計的故障一個累計的故障不會導(dǎo)致安全功能的丟失能夠及時檢測出單一故障以防止安全功能的丟失.先前的、累計的故障不會導(dǎo)致安全功能的丟失copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.反饋回路安全觸點反饋回路安全觸點e-stopon故障評估可檢測接地故障 可檢測安全電路中的故障可檢測急停按鈕的故障可檢測急停按鈕接線的故障急停按鈕的應(yīng)用（等級急停按鈕的應(yīng)用（等級4） 外部接線的分類 等級 4根據(jù)

12、 en 60204安全相關(guān)控制部分根據(jù) vde 0100電源控制部分copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.contents2. 機械安全標(biāo)準機械安全標(biāo)準iso 13849-1copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機器控制系統(tǒng)的安全標(biāo)準機器控制系統(tǒng)的安全標(biāo)準2005.9.27 en iec61508基本安全出版物國際應(yīng)用不調(diào)整en iec62061機器標(biāo)準部分綜合標(biāo)準多參照 en iec 61508en iso13849(en 9

13、54)在歐洲調(diào)整參考300+ c標(biāo)準13849舊fdis 200613849修訂13849舊200913849修訂copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en iso 13849-1:2006en 954-1:1996確定性iec 61508:2000可能性確定性和可能性之間的平衡關(guān)系確定性和可能性之間的平衡關(guān)系安全功能風(fēng)險圖表類型可靠的原理新的概念分析：可靠性， 測試和共同原因的故障軟件copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.pl

14、的定義及其與的定義及其與sil的關(guān)系的關(guān)系危險故障的概率（每小時）10-410-5310-610-610-710-8en iso13849-1plabcdesiliec61508123無特殊安全要求高風(fēng)險要求低風(fēng)險要求copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en iso 13849-1的關(guān)鍵：性能水平的關(guān)鍵：性能水平pl安全功能plr: 必需的性能 水平確定srp/cs確定pl值pl plr?驗證 類型 軟件 mttfddcavgccf200119962005copyright 2007 rockwell aut

15、omation, inc. all rights reserved.簡單的方法：通過風(fēng)險圖表進行風(fēng)險分析簡單的方法：通過風(fēng)險圖表進行風(fēng)險分析s:傷害的程度f:危險暴露的頻率 和/或時間p:避免危險或限制 傷害的可能性風(fēng)險評估的起點 低風(fēng)險必需的性能水平plr高風(fēng)險copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 對于類型發(fā)生了什么？對于類型發(fā)生了什么？類型（冗余，測試）en 954-1(1997)ccf2、3、4類需要mttfd（元件）1+4類需要高mttfd值 dcavg（測試）2+3類只需低dcavg值， 4類需要高

16、dcavg值 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.每個類型的特定結(jié)構(gòu)每個類型的特定結(jié)構(gòu)3i1i2l1l2o1o2ilob 或 1iteloote2 或 4copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.mttfd 到（危險）故障的平均時間到（危險）故障的平均時間mttfd: 系統(tǒng)的單個通道預(yù)計不發(fā)生危險故障的平均操作 時間copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserv

17、ed.mttfd 到（危險）故障的平均時間到（危險）故障的平均時間mttfd: 系統(tǒng)的單個通道預(yù)計不發(fā)生危險故障的平均操作 時間opddnbmttf1 , 010典型值典型值 元件 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.mttfd: 系統(tǒng)的單個通道預(yù)計不發(fā)生危險故障的平均操作 時間opddnbmttf1 , 010元件計算法iiddmttfmttf,11典型值 元件 通道 mttfd 到（危險）故障的平均時間到（危險）故障的平均時間copyright 2007 rockwell automation, inc.

18、 all rights reserved.mttfd: 系統(tǒng)的單個通道預(yù)計不發(fā)生危險故障的平均操作 時間opddnbmttf1 , 010元件計算法iiddmttfmttf,11212111132dcdcdcdcmttfmttfmttfmttfmttfd=典型值 綜合 元件 通道 系統(tǒng) mttfd 到（危險）故障的平均時間到（危險）故障的平均時間copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.mttfd: 系統(tǒng)的單個通道預(yù)計不發(fā)生危險故障的平均操作 時間opddnbmttf1 , 010元件計算法iiddmttfmttf

19、,11212111132dcdcdcdcmttfmttfmttfmttfmttfd=典型值 綜合 等級元件 通道 系統(tǒng) mttfd 到（危險）故障的平均時間到（危險）故障的平均時間copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.dc 診斷覆蓋率診斷覆蓋率 已發(fā)現(xiàn)的危險故障的概率 所有的危險故障的概率dc =copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 已發(fā)現(xiàn)的危險故障的概率 所有的危險故障的概率dc =典型數(shù)值90%99% 元件 dc 診斷覆蓋

20、率診斷覆蓋率copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 已發(fā)現(xiàn)的危險故障的概率 所有的危險故障的概率dc =典型數(shù)值90%99%dndddnnddmttfmttfmttfmttfdcmttfdcmttfdc111212211dcavg=平均元件 系統(tǒng) dc 診斷覆蓋率診斷覆蓋率copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 已發(fā)現(xiàn)的危險故障的概率 所有的危險故障的概率dc =典型數(shù)值90%99%dndddnnddmttfmttfmttfmt

21、tfdcmttfdcmttfdc111212211dcavg=平均等級系統(tǒng) 元件 dc 診斷覆蓋率診斷覆蓋率copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.ccf 共同原因的故障共同原因的故障適用于多通道結(jié)構(gòu)（2, 3, 4類）ccf:以65分為起點的評分方法 25201015555多樣性過壓等emc溫度等85o.k.ccfcopyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.性能水平與類型性能水平與類型b無無1無無2低低2中中3低低3中中4高高類型類型

22、:dcavg:低中高性性能能水水平平copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.b無無1無無2低低2中中3低低3中中4高高類型類型:dcavg:低中高 c性能水平與類型性能水平與類型copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.3類mttfd=202年dc=90%ccfpl d4類mttfd=856年dc=99%ccfpl e安全互鎖安全繼電器#2光耦合器方向閥主閥安全繼電器#1接觸器 接觸器4類mttfd=570年dc=99%ccfpl e

23、3類mttfd=139年dc=90,7%ccfpl epl = d 15674233組合組合copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.contents3. 風(fēng)險評估及風(fēng)險減少風(fēng)險評估及風(fēng)險減少 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 1050 風(fēng)險評估風(fēng)險評估剩余的風(fēng)險沒有采用安全措施時的風(fēng)險風(fēng)險危險可接受的風(fēng)險安全必須要減少的風(fēng)險真正的風(fēng)險減少copyright 2007 rockwell automation, inc. a

24、ll rights reserved.可能性中的因素有哪些?暴露的時間人數(shù)發(fā)生的可能性危險 風(fēng)險 什么是危險? 物體或現(xiàn)場可能造成危害的起源 什么是風(fēng)險? f (嚴重性 x 可能性)風(fēng)險分析copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險分析copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險分析copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險分析copyright

25、2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 各種危險的描述:危險熱的機械的聲音, 噪聲電的振動輻射化學(xué)的功效危險的綜合功能性故障保護不足摩擦, 卷入 , 刺穿, 碾壓, 墜落, 穩(wěn)定性, 直接 & 間接的接觸 , 靜電, 絕緣 , 過流, 風(fēng)險分析copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險減少的步驟風(fēng)險減少的步驟步驟一 : 通過設(shè)計減少風(fēng)險（一般主要是通過設(shè)計消除危險的隱患，如減少引起危險的力或速度，通過優(yōu)良的人類工效學(xué)設(shè)計）步驟二 : 采用安

26、全防護措施（如防護罩、聯(lián)鎖保險裝置）步驟三 : 實施個人保護措施步驟四 : 采用通知和警告提示信息* mandatory in some country legislations see also iso 12100-1copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟一：通過設(shè)計減少風(fēng)險步驟一：通過設(shè)計減少風(fēng)險通過設(shè)計來避免危險的接近copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟二：采用安全防護措施步驟二：采用安全防護措施示例 1: a)

27、 帶互鎖裝置的可移動安全門*b) 固定的安全門* 必須使用安全的控制回路copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟二：采用安全防護措施步驟二：采用安全防護措施示例 2: 光柵* 安全地毯* 必須使用安全的控制回路 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟二：采用安全防護措施步驟二：采用安全防護措施示例 3: 緊急停止設(shè)備* 必須使用安全的控制回路 copyright 2007 rockwell automation, inc.

28、 all rights reserved.步驟二：采用安全防護措施步驟二：采用安全防護措施示例 4: 安全緩沖器* 必須使用安全的控制回路 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟二：采用安全防護措施步驟二：采用安全防護措施示例 5: 雙手控制* 必須使用安全的控制回路 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.步驟三步驟三 : 實施個人保護措施實施個人保護措施聽力保護安全眼鏡防毒面具copyright 2007 rockwell

29、 automation, inc. all rights reserved.步驟四步驟四 : 采用通知和警告提示信息采用通知和警告提示信息固定的危險標(biāo)志創(chuàng)建安全工作流程培訓(xùn)使用者等等copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.derived from website hse uk機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. 安 固定防護罩 全 防護罩 可調(diào)試防護罩 防 聯(lián)鎖式防護罩 護 措 保護裝置 施 機械防護措施

30、機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 811機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.en 811機械

31、防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.75120 max機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. fixed guard機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all right

32、s reserved.en 294機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.enclosing guard example from en 953 fixed guard機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.distance guardexample from en 953 fixed guard機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automatio

33、n, inc. all rights reserved.en 294機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved. fixed guard機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.機械防護措施機械防護措施copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.p1p2p1p2f1f2s1s2風(fēng)險評估等級b1234控制系統(tǒng)防護措施

34、控制系統(tǒng)防護措施 en 954 1s_傷害的程度:1 = 輕傷2 = 重傷或死亡 f_面臨危險的時間和頻率:1 = 從無到經(jīng)常發(fā)生2 = 從經(jīng)常發(fā)生到持續(xù)發(fā)生p_避免危險的可能性:1 = 在特定條件下可能2 = 幾乎不可能根據(jù)en954-1進行風(fēng)險評估 (控制系統(tǒng)安全部分失效）copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險評估、風(fēng)險減少風(fēng)險評估、風(fēng)險減少 示例示例機器人單元 plc 控制機械手以較慢的速度運行，會對操作人員造成較小的傷害。 每一個工作循環(huán)，操作人員需要把金屬加工件放入剪板機。金屬加工件被剪切為2部分

35、，同時機械手取走需要的部分。 當(dāng)操作人員放入金屬加工件時，需要將手直接放入剪板機之下。copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險評估、風(fēng)險減少風(fēng)險評估、風(fēng)險減少 示例示例a 剪板機部分 能夠切斷手/手臂，導(dǎo)致致命的傷害。 每一個工作循環(huán)，操作人員需要手動地把金屬加工件放入剪板機軋刀下，并且需要持續(xù)地操作，一天24小時。 剪板機軋刀的剪切速度約為0.5秒；操作人員幾乎不可能避免此危險情況。剪板機軋刀部分剪板機軋刀部分 機械手機械手 p1p2p1p2f1f2s1s2風(fēng)險評估等級b1234copyright 2007

36、 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險評估、風(fēng)險減少風(fēng)險評估、風(fēng)險減少 示例示例b 機械手部分 能夠?qū)е聡乐氐?、不可恢?fù)傷害。 操作人員需要清洗工作單元，頻率為每天一次，每次歷時10分鐘。 可以避免危險剪板機軋刀部分剪板機軋刀部分 機械手機械手 p1p2p1p2f1f2s1s2風(fēng)險評估等級b1234copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.風(fēng)險評估、風(fēng)險減少風(fēng)險評估、風(fēng)險減少 示例示例 光柵光柵 演示臺演示臺 安全門（帶鎖，受限制的進入）安全門（帶鎖，受限

37、制的進入） 急停按鈕急停按鈕 隔離柵欄隔離柵欄 隔離鎖隔離鎖 壓力地毯壓力地毯 copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.安全系統(tǒng)安全系統(tǒng): 安全輸入信號安全輸入信號急停按鈕安全門雙手按鈕光柵安全地毯和安全緩沖器copyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.安全系統(tǒng)安全系統(tǒng): 控制電路控制電路安全繼電器可編程安全繼電器安全plccopyright 2007 rockwell automation, inc. all rights reserved.等級要求摘要風(fēng)險評估安全原則b控制器的安全相關(guān)部分的選擇必須根據(jù)最新的技術(shù)，并且可以承受預(yù)期的運行強度，能夠承受運行過程中工