A gépek és berendezések biztonsága a felhasználó védelme érdekében alapvetően a szabványok és irányelvek helyes alkalmazásától függ. Ennek alapja Európában a gépekről szóló irányelv, amely a gépek biztonsági konstrukciójára vonatkozó egységes előírásokkal támogatja a vállalatokat. Számos európai biztonsági szabvány azonban nemzetközi státuszuk miatt az Európai Gazdasági Térségen kívül is nagy jelentőséggel bír. A funkcionális biztonságra vonatkozó szabványok szintén fontos szerepet játszanak ebben az összefüggésben. A gépek vezérlőivel szembeni követelményeket mind az EN ISO 13849, mind az EN IEC 62061 meghatározza.
A decentralizáció irányába mutató trend új kihívások elé állítja az emberek, a környezet és a gépek védelmét. A hagyományos biztonsági eszközök, mint például a biztonságiajtó-reteszelések, a vészleállító berendezések vagy a biztonsági kapcsolók mellett a gépek és berendezések védelmére a komplexitás növekedésével egyre gyakrabban alkalmaznak programozható vagy konfigurálható biztonsági rendszereket. 2015-ben kísérletet tettek a két szabvány, az EN ISO 13849 és az EN IEC 62061 egyesítésére. A kísérlet nem volt sikeres, ezért ma mindkét szabványt külön-külön átdolgozzák.
Milyen változások várhatók a PL és a SIL tekintetében?
A két szabvány néhány ponton már közeledett egymáshoz, például a „biztonság szempontjából fontos szoftverek” és a „kiberbiztonság” témakörében. Számos más kiigazítás is történt a részletekben, ami a két szabvány közötti általános összhangot eredményezi. Azt, hogy a korábbi biztonsági értékelésekre vannak-e hatások, eseti alapon kell kiértékelni. Olvassa el szakcikkünket, hogy megtudja, hogyan nézhetnek ki részletesen a szabványok módosításai.
A gépekről szóló irányelv alapvető biztonsági és egészségvédelmi követelményeket tartalmaz. Az Európai Unió hivatalos közlönyének erről szóló száma felsorolja a gépekről szóló irányelvvel harmonizált szabványokat. A gépek megfelelnek az alapvető biztonsági és egészségügyi követelményeknek, ha ezen harmonizált szabványok szerint gyártották őket.
Az EN szabványok különböző típusokba sorolhatók:
A biztonsági alapszabványok az alapfogalmakat, a kialakítás alapelveit és az általános szempontokat (pl. a koncepció kialakítása és a munkamódszerek) tartalmazzák, amelyek minden gépre, készülékre és berendezésre érvényesek.
A biztonsági csoportszabványok a biztonság egy szempontjáról vagy a biztonsági berendezések egy fajtájáról szólnak, amelyeket egy sor gépnél, készüléknél és berendezésnél alkalmazni lehet.
B1 típus: speciális biztonsági szempontokat tartalmaz, pl. a biztonsági távolságok vagy a felületi hőmérsékletek határértékei.
B2 típus – speciális biztonsági berendezéseket tartalmaz, pl. a vészkikapcsolók vagy a kétkezes kapcsolások.
A gépek azon biztonsági szabványai, amelyek részletes biztonsági követelményeket tartalmaznak a meghatározott gép vagy gépek csoportjának összes lényeges veszélyeztetésével kapcsolatban. A C típusú szabványokat termékszabványoknak is nevezik.
A funkcionális biztonság a rendszerek biztonsága szempontjából döntő jelentőségű biztonsági (vezérlő)rendszerek és egyéb kockázatcsökkentő intézkedések helyes alkalmazására vonatkozik. Ha kritikus hiba történik, akkor a vezérlő biztonságos állapotba juttatja a rendszert.
A gépgyártási ágazat számára vezették le az EN 61508 szabványból az EN IEC 62061 és az EN ISO 13849-1 szabványokat. Ez a két szabvány speciálisan a gépek vezérlőinek biztonsági összetevőivel szembeni követelményeket tárgyalja.
A biztonsági funkciók előírt teljesítőképességének meghatározása a gépvezérlők funkcionális biztonságának központi szempontja. Mind az EN IEC 62061, mind az EN ISO 13849-1 strukturált módszereket kínál a biztonsági funkciók értékelésére és meghatározására a gépek biztonságának garantálása érdekében.
A SIL osztály kiszámítása
A biztonsági funkciók megbízhatóságának fontos jellemző értéke a biztonsági integritási szint (SIL, Safety Integrity Level).
A szükséges biztonsági integritási szint meghatározásához különböző kritériumokat értékelnek:
A jósági fok meghatározása
A szükséges jósági fok (PLr) meghatározásához meg kell becsülni különböző kritériumokat: ilyenek a károsodás mértéke, a veszélyeztetés gyakorisága és időtartama, valamint elkerülésének lehetőségei.
Kockázati paraméterek:
S: a személyi sérülés súlyossága:
F: a veszélyeztetésnek való kitettség gyakorisága és/vagy időtartama:
P: a veszélyeztetés elkerülésének lehetősége:
Megjegyzés: Ha a bekövetkezés valószínűsége csekélyként sorolható be, akkor a szükséges jósági fok (PLr) egy fokozattal csökkenthető.
A vezérlési architektúra megtervezése után a biztonsági funkciók elért teljesítőképességének meghatározása következik. Az EN IEC 62061 és EN ISO 13849-1 szabványok különböző megközelítéseket és jellemző értékeket alkalmaznak a biztonsági funkció megbízható megvalósítására.
A részrendszerek biztonságtechnikai jellemző értéke a következő értékekből adódik:
A vezérlő biztonsági alkatrészeinek (SRP/CS) jósági fokát (PL) a következő paraméterek becslésével lehet meghatározni:
A PL és a SIL koncepció kapcsolata
A gépekről szóló irányelv I. függeléke szerint minden olyan gép esetében, amelyet az EU-ban forgalomba hoznak, kockázatértékelést kell végezni. A fennmaradó maradék kockázatok a műszaki védelmi intézkedések keretében minimalizálhatók a biztonság szempontjából lényeges vezérlőelemek alkalmazásával. Ha a vezérlőelemeket az EN ISO 13849 és az EN IEC 62061 harmonizált szabványoknak megfelelően tervezik, akkor a szükséges kockázatminimalizálás SIL vagy PL biztonsági funkció(k) révén érhető el.
A funkcionális követelmény meghatározásakor a feladat az adott biztonsági funkció pontos és részletes leírása. Ebből a célból rögzíteni kell a döntő interfészeket a többi vezérlési funkcióhoz és a hibákra adott reakciókhoz. Az így létrejövő dokumentum a későbbi tervezési folyamat legfontosabb alapja.
A szükséges teljesítőképesség meghatározása az EN IEC 62061 ill. az EN ISO 13849-1 szerint.
A vezérlési architektúra megtervezése után a biztonsági funkciók elért teljesítőképességének meghatározása következik. Az EN IEC 62061 és EN ISO 13849-1 szabványok különböző megközelítéseket és jellemző értékeket alkalmaznak a biztonsági funkció megbízható megvalósítására.
EN IEC 62061: a hardver kiesései miatt fennáll az a lehetőség, hogy az SRCF (Safety Related Control Function, biztonsággal kapcsolatos vezérlőfunkció) további veszélyes kiesései is bekövetkeznek. Ennek a valószínűségnek kisebbnek vagy egyenlőnek kell lennie azzal a rögzített kiesési határral, amelyet a specifikálás során (1. lépés) határoztunk meg:
Az SRECS (Safety Related Electrical Control System, biztonsággal kapcsolatos elektromos vezérlőrendszer) által elért SIL (biztonsági integritási szint) kisebb bármelyik, a biztonsági funkció ellátásában részt vevő részrendszer legalacsonyabb SIL értékénél, vagy egyenlő azzal.
EN ISO 13849-1: a különböző biztonsági funkciók esetében szükséges az, hogy a hozzájuk tartozó SRP/CS (Safety Related Parts of Control System, a vezérlőrendszer biztonsági alkatrészei) PL (Performance Level, jósági fok) értéke megfeleljen a „szükséges PL“ értéknek.
Valamely biztonsági funkció részét képező különböző SRP/CS-ek PL értékeinek az adott funkció szükséges jósági fokánál nagyobbnak vagy azzal egyenlőnek kell lenniük.
Végül meg kell ítélni valamely alkalmazás biztonsági vezérlőfunkcióját abból a szempontból, hogy használható-e az alkalmazáshoz. Ehhez az alkalmasságot elemzéssel vagy vizsgálattal lehet megállapítani, pl. meghatározott hibatípusok szimulálásával.
A funkcionális biztonság szabványai
Szeretne további információkat kapni az EN ISO 13849 és az EN IEC 62061 nemzetközi szabványok jelenleg folyó átdolgozásáról?
Szakcikkünkből többet tudhat meg a következőkről:
❯ az EN ISO 13849 és IEC 62061 szabványok küszöbön álló átdolgozásai
❯ hatások a „cyber security” témájára
❯ változások a „biztonsági szoftverek” terén
