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基于ISO 13849-1标准的安全继电器

作者:薛小芹,菲尼克斯电气中国公司2009.12.17阅读 25634

此,在实现机械设备安全功能的应用中,影响继电器的MTTFd值最主要的因数是继电器的开关动作频率。
  因此,在评估时,需要一些实际应用情况参数,以便计算真实的MTTFd值:

  校正系数
  B10d-发生10%危险故障概率时,安全继电器平均动作的次数
  nop-安全继电器平均动作的次数/年
  hop-安全继电器平均工作小时 /天
  dop-安全继电器平均工作天数/年
  Tcycle-安全继电器两次连续动作周期之间的平均间隔时间(以s为时间单位)
  例如:一个安全继电器,在大负载情况下,其B10d为400000,假设其一年365天,一天24小时都在工作,且每隔10分钟开关动作一次,其机械的MTTFd值,按照公式:

  MTTFd(电气的) = 1000 年
  一旦安全继电器电气和机械MTTFd值确定,一种所谓的零部件计算方法将用于评估整个通道的MTTFd 值,每个MTTFd值的倒数相加,其和是整个通道的MTTFd值的倒数控制工程网版权所有,以年为单位。 

  所以安全继电器的MTTFd=70.7 年
  评估出每个通道的MTTFd值,整个系统的MTTFd值也能计算出来控制工程网版权所有,小些的值是整个系统的MTTFd值。对于安全等级为4,MTTFd值“高”意味着MTTFd值必须介于30~100年之间。

  系统故障诊断覆盖
  DC值是故障检测率或与安全相关的诊断效率,DC值是危险故障检测率和整个系统危险故障率的比值,通常以百分比的形式出现,分成4种等级:无、低、中、高。
  安全继电器内所使用的继电器元件的触点是强制操作(机械联动),参见EN 50205标准。其特点:常开触点(NO)和常闭触点(NC)不可能同时处于同一个位置状态,此特点有利于诊断开关触点的位置状态。例如:在4级安全等级应用中CONTROL ENGINEERING China版权所有,当一个触点发生粘连时,通过检测与之机械联动的常闭触点(NC)的状态,在重启时,安全功能有效,防止安全继电器重新启动。依照DC ISO 13849-1标准附件E的要求,一个具有可靠监视功能的安全继电器具有很高的DC分值,达到99%。如何获得DC值? 通常由供应商提供。

  冗余结构共因故障
  评估PL的最后一个衡量参数是否是采取措施,降低由于一个共同的原因导致4级安全等级冗余双通道故障(所谓的共因故障CCF)。共同的原因导致冗余结构双通道故障,能通过在产品的技术规格、环境特性中没有考虑到的本质设计避免,例如:强电磁干扰或高温。该参数常常以数值表示。对于不同的产品,生产制造商应该给出采用其产品和相应的预防措施可获得的结果。如果供应商不能提供,可依据产品制造符合的标准和采用的方法,在IS013849-1标准中查找。
  为了保证采取的措施可以有效地抗击单个故障源的影响,针对整个系统,ISO 13849-1标准列出了一些具体进行定量评估的方法,包括和分值直接相关联的措施。通常要求该值要超过65分,才表示该系统采取的控制措施在预防共因故障方面符合要求。一个依照标准设计、采用冗余结构、经过测试的安全继电器的典型值是80分。

安全继电器设计和研发过程中
  表 1 -  安全继电器设计和研发过程中,为抗击CCF采取的措施

  型式测试证书
  详细的证明结果是型式测试证书CONTROL ENGINEERING China版权所有,证书详细描述了被测试的产品,包括产品的型号或版本,以及产品在进行基础测试时所引用的不同标准,在安全功能应用方面,关于产品应用的注释。
  型式测试证书提供给产品使用者产品有效的实验证据,在功能性安全标准方面产品遵守的采取的,此标准和EU机械指令相协调,基于证明,产品文档将举例说明安全继电器达到的PL等级CONTROL ENGINEERING China版权所有,同时,还应该提供MTTFd 值和DC值。
  目前,作为专业的安全继电器生产厂家,PSR菲尼克斯安全继电器在全球已经得到了大量应用,例如:金属加工、塑料机械、塑胶机械、玻璃机械、电梯行业、风电行业、冶金行业、石化行业、汽车行业、物流行业等等。
  2009年12月,新标准ISO 13849-1将正式取代EN 954-1。机械设备控制系统设计人员需要重新确认安全控制功能的设计,以便确认系统是否按照新标准设计,是否满足标准中对安全功能定量的要求,操作人员本质健康的要求,以及EU机械指令的安全要求。新标准采用了不同的方法考虑或评估,在安全功能应用中一个危险故障发生的概率。
  在一些低等或中等复杂程度的机械设备和控制系统中,安全继电器是一种典型的安全功能执行部件,其产品特性符合ISO 13849-1的要求。作为安全产品生产厂家,如果想取得有关产品应用标准、结构和功能特性认证证书,必须通过具有认证资格、可以进行认证测试机构的测试。 获得认证证书的安全继电器是一种被鉴定的安全元器件,能实现ISO 13849-1最高性能标准的要求。


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