ISO13849-1:2006新标准介绍
控制系统是机器的中枢,控制和检测着整个机器设备的所有的输入、输出,并确保系统的正常运转,实现既定的任务。所以,评估一台机器的功能和安全,控制系统常常是评估的重要对象。控制系统作为工厂机器设备的重要组成部分,在确保机器的可靠工作和安全运行中起着非常重要的作用。无论设备大小CONTROL ENGINEERING China版权所有,功能差异,其控制系统不外乎分为电气、机械、液压和气动等系统,或由其中几个部分组成。然而如何确保一台设备控制系统的安全和可靠工作,却是一个非常复杂的问题。
EN954-1的不足
在过去,我们评估一个控制系统的安全,常常是确定该控制系统的安全控制类别(CONTROL CATEGORY),这是根据EN954-1标准的要求。但是随着新兴技术的不断涌现,这种标准不能满足技术不断进步的要求,加上该标准本身存在的一些缺陷,使得对新标准要求的呼声越来越高。首先因为EN954-1标准已经使用了10多年,而没有进行过更新控制工程网版权所有,使得该标准不能适用现在一些新兴技术的要求;其次,该标准主要适用气动、液压、电气和部分确定的电子产品系统,不能涵盖目前所有控制系统,特别是电子技术的快速发展;第
图1:EN954-1 标准中控制系统安全等级
图2:ISO13849-1:2006标准中控制系统安全等级
ISO13849-1:2006新标准
2006年发布的新的标准,作为国际化的通用标准,是在ISO13849-1:1999版本的基础上做的修改。它吸纳了新的技术要求,保留了旧的设计原则,对适用的内容作了一定的改进,是比较完善和科学的标准。新标准同旧版本一样,也是建立在系统风险分析评估的基础上,同时补充增加了一些新内容。首先新的ISO13849-1:2006在以前标准要求的系统的确定性上,增加了系统故障概率方面的评估,从而更全面地实现从元件到系统进行科学地评估。其次最明显的在原来的EN954-1标准的基础上做了改进,而且还补充增加了3项内容,从而使一个控制系统的安全评估内容,需要从4个方面来全面衡量,而不仅仅是风险分析和采用的控制类别。新评估项目的增加,也为设计人员提供了更多的设计实现途径和方法,这一点是过去标准所不可能具有的。这4个参数分别为:
■ 系统实现的安全等级PLr
■ 系统平均无危险故障时间MTTFd
■ 系统诊断检测范围 DC
■ 共因故障预防CCF
下面就新标准的4个方面新要求具体介绍。
系统实现的安全等级PLr(简称安全等级)
PLr是一个新名词,表征一个控制系统防范危险的能力和程度。它是在过去标准的基础上演变而来。过去大家熟悉的EN954-1标准中,主要是根据风险评估,确定控制系统一个相应的控制类别CCx。
根据新标准的要求,确定系统安全等级的方式发生了变化。风险分析参数还是S,F,P,但是结果却不同。新标准中采用了5个新的表示不同安全等级的需求的参数PLr,即a,b,c,d和e,分别代表了系统安全等级从低到高CONTROL ENGINEERING China版权所有,对应的危险也是从低到高。对应于过去安全控制类别B,1,2,3,4。而且改进之处是每个需要的安全等级都和这3个参数有关,无论伤害的严重与否。在旧标准中,若危险伤害程度小,可以直接确定安全控制类别B或1,这一点是新标准与旧标准的第二个不同点。在称呼上,新改进标准更能体现控制系统安全等级的实际含义控制工程网版权所有,更合理地体现风险评估的结果需要,而且可以作为减少风险的措施和最终的检验方法。
图3 :控制安全等级的不同的实现方法
平均无危险故障时间MTTFd
MTTF已经存在于其他行业很多年了,而引入到机器安全控制系统领域,则是刚刚开始。 该值可以属于一个元件,也可以是针对一个系统的描述。通常,对单个元件,它的MTTFd由该元器件的生产者或供应商提供,在今后的产品样本和说明书中,用户都可以找到元件对应的MTTFd值www.cechina.cn,时间通常以年为单位。对于一个系统。可以通过分段确定每部分的MTTFd,然后计算出系统的平均无故障时间。
需要说明的一点是,有些存在磨损的元件,使用的次数可能决定了元件首次出现故