中 心 No.27, 37th Road, Taichung Industrial Park, Taichung, Taiwan, R.O.C. 安 全 迴 路 可 靠 度 分 析 財 團 法 人 精 密 機 械 研 究 發 展 中 心 機 械 安 全 部 王 清 松 (04)2359-9009 分 機 864 e9905@mail.pmc.org.tw
設 備 安 全 規 格 書 建 置 暨 環 安 顧 問 : 華 星 光 電 8.5G 及 AMOLED(99 年 ~ 現 今 ) 群 創 奇 美 光 電 (94 年 ~ 現 今 ) 奇 能 光 電 ( 太 陽 能 廠 ) 友 達 光 電 ( 指 定 之 安 全 驗 證 單 位 ) 晶 元 電 子 (LED) 工 具 機 工 業 機 械 (CE GB) 中 國 鋼 鐵 設 備 安 全 規 格 書 建 置 暨 環 安 顧 問 高 科 技 設 備 安 全 (FPD 太 陽 能 LED) 超 過 400 家 機 械 設 備 商 輔 導 驗 證 產 業 設 備 安 全 技 術 教 育 訓 練 : 晶 元 電 子 (LED) 奇 菱 電 子 友 達 光 電 華 映 IC 產 業 (SEMI S2) 台 積 電 tsmc 核 可 第 三 公 證 單 位 聯 華 電 子 SEMI S2 計 畫 中 華 映 管 SEMI S2 計 畫 PMC 安 全 技 術 設 備 安 全 規 格 書 建 置 暨 環 安 顧 問 科 技 廠 指 定 之 安 全 驗 證 單 位 安 全 技 術 教 育 訓 練 Robot 與 AMHS 專 案 加 熱 器 專 案 化 學 氣 體 洩 露 綠 色 環 保 (ECO) 執 行 歐 盟 生 態 指 令 輔 導 測 試 驗 證
13849-1 的 歷 史 版 次 說 明 EN 954-1=EN 13849-1:1999 ISO 13849-1:2006 EN ISO 13849-1:2008 JIS B9705-1 GB/T 16855.1 中 心
SEMI S2-0712 中 心
EN ISO13849-1 的 觀 點 安 全 類 型 (safety category) 可 靠 度 (reliability) 考 慮 設 備 安 全 控 制 系 統 的 性 能 機 械 機 構 電 子 元 件 油 壓 元 件 氣 壓 元 件 而 非 單 一 針 對 元 件 的 故 障 模 式 中 心
相 關 安 全 控 制 元 件 過 溫 sensor 漏 液 sensor 中 心
EN 954-1 轉 換 為 EN ISO 13849-1 中 心
安 全 迴 路 設 計 差 異 EN ISO 13849-1 對 應 迴 路 性 能 需 求 PLr EN 954-1 對 應 迴 路 架 構 Category 中 心
迴 路 評 估 差 異 (954-1 & 13849-1) 低 EN 954-1 決 定 論 安 全 控 制 系 統 的 架 構 ( 類 別 ) B 1 2 3 4 只 使 用 類 別, 無 法 評 價 由 於 時 間 變 化 所 產 生 的 因 素 EN 954-1 考 量 因 子 : Category B, 1, 2, 3, 4 高 EN ISO13849-1 決 定 論 + 機 率 的 定 義 定 義 安 全 控 制 系 統 除 了 過 去 的 安 全 類 別 外 (category), 新 增 可 靠 度 的 觀 點 ( 概 率 論 ), 特 別 是 導 入 了 因 使 用 壽 命 導 致 危 險 故 障 的 概 念 後, 評 估 將 更 能 符 合 實 際 動 作 的 條 件 EN ISO 13849-1 考 量 因 子 : Category B, 1,2,3,4, MTTfd 危 險 故 障 平 均 時 間 Dcavg 診 斷 範 圍 CCF 共 因 故 障
C 類 標 準 指 定 無 C 類 標 準 由 風 險 評 估 圖 決 定 PLr 由 柱 狀 圖 得 到 PL 值 結 束 中 心
歐 盟 安 全 標 準 架 構 指 令 基 本 安 全 標 準 分 組 安 全 標 準 B1 標 準 : 與 安 全 側 面 相 關 B2 標 準 : 安 全 相 關 裝 置 個 別 產 品 標 準 A B C 機 械 類 的 安 全 性 (EN ISO 12100) 用 於 基 本 概 念 設 計 的 一 般 原 則 風 險 評 估 的 原 則 系 统 安 全 相 關 部 分 (EN ISO 13849-1) 安 全 距 離 標 準 (EN ISO 13855) 顯 示 與 控 制 的 人 因 要 求 (EN 894-1) 人 因 設 計 要 求 (EN 614) 防 止 異 常 啟 動 (EN 1037) 互 鎖 標 準 (EN 1088) 防 護 系 統 標 準 (ISO 14120) 液 壓 迴 路 (EN ISO 4413) 氣 壓 迴 路 (EN ISO 4414) 安 全 位 置 (EN ISO 13857) 階 梯 類 的 標 準 (EN 14122-1~-4) 車 床 (EN ISO 23125) 沖 床 (EN 692) 綜 合 加 工 機 (EN 12417) 射 出 機 (EN 201) 磨 床 (EN 13218) 緊 急 停 止 標 準 (EN ISO 13850) 電 氣 設 備 安 全 標 準 (EN 60204-1) Sensor 一 般 安 全 標 準 (EN 61496) 電 子 功 能 性 標 準 (EN 62061) 電 氣 安 全 功 能 標 準 (EN 61508) 開 關 類 標 準 (EN 60947) EMC 標 準 (EN 61000-4) 變 壓 器 標 準 (IEC60742) 防 爆 安 全 標 準 (IEC60079) 工 業 用 機 器 人 (EN ISO 10218) 吹 瓶 機 (EN 422) 銑 床 (EN 13128)
由 樹 狀 圖 評 估 性 能 等 級 需 求 (PLr) EN ISO13849-1 PLr S: 危 害 程 度 (Severity of Injury) S1: 輕 微 傷 害 S2: 重 傷 ( 後 遺 症, 死 亡 等 ) F: 暴 露 於 危 險 中 的 頻 率 (Frequency and/or Exposure to Hazard) F1: 極 少 發 生 或 時 間 很 短 F2: 頻 繁 發 生 或 時 間 很 長 P: 避 開 危 險 來 源 或 控 制 傷 害 的 可 能 性 (Possibility of Avoiding Hazard or Limiting Harm) P1: 特 定 的 條 件 下 可 能 P2: 不 可 能 S1 S2 F1 F2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 a b c d e
無 C 類 標 準 - 由 評 估 圖 決 定 性 能 等 級 需 求 (PLr) PLr 危 險 源 S1 S2 F1 F2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 a b c d e
無 C 類 標 準 - 由 評 估 圖 決 定 性 能 等 級 需 求 (PLr) PLr S1 S2 F1 F2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 a b c d e 中 心
性 能 等 級 Performance Level(PL) Category: 迴 路 種 類 MTTFd: 危 險 故 障 平 均 時 間 DCavg: 診 斷 範 圍 CCF: 共 因 故 障
案 例 分 析 a: 開 門 b: 關 門 B2: 安 全 連 鎖 開 關 2 B1: 安 全 連 鎖 開 關 1 PLC: 可 程 式 控 制 器 K1: 電 磁 接 觸 器 CC: 變 頻 器 G1: 編 碼 器 (Encoder) M: 馬 達 MTTFdB1: 安 全 連 鎖 開 關 1 之 MTTFd 值 MTTFdB2: 安 全 連 鎖 開 關 2 之 MTTFd 值 MTTFdK1: 電 磁 接 觸 器 之 MTTFd 值 MTTFdCC: 變 頻 器 之 MTTFd 值 MTTFdPLC: 可 程 式 控 制 器 之 MTTFd 值 MTTFdC1: 通 道 1 之 MTTFd 值 MTTFdC2: 通 道 2 之 MTTFd 值 中 心
13849-1 考 量 因 子 1:Category 種 類
迴 路 種 類 (Category) 要 求 比 較 單 迴 路 雙 迴 路 控 制 等 級 分 類 B 1 2 3 4 依 照 相 關 的 標 準 來 設 計 製 造 可 以 經 得 起 預 期 性 的 影 響 需 經 過 良 好 的 測 試 ( 安 規 測 試 ) 適 當 間 隔 時 間 由 控 制 系 統 來 檢 查 其 功 能 單 一 故 障 不 會 導 致 安 全 功 能 的 喪 失 故 障 的 累 積 不 可 導 致 安 全 功 能 的 喪 失 --- --- O: 符 合 X: 不 符 合 --: 不 適 用
EN ISO 13849-1 各 類 別 的 架 構 Input signal Output signal I L O 適 用 類 別 B 和 類 別 1 的 構 造 I: 輸 入 裝 置 例 : 感 測 器 L: 邏 輯 運 算 裝 置 O: 輸 出 裝 置 例 : 繼 電 器 模 組 * 類 別 1 的 MTTFd 較 類 別 B 高, 因 此 喪 失 安 全 機 能 的 機 率 較 小 但 是 若 故 障 發 生 時, 安 全 功 能 仍 有 可 能 喪 失 Input signal Output signal I L O m TE OTE Output signal 適 用 類 別 2 的 構 造 m : 監 控 TE : 診 斷 裝 置 OTE: 診 斷 結 果 的 輸 出 * 類 別 2 若 自 我 診 斷 的 間 隔 時 間 內 若 發 生 故 障, 仍 會 影 響 安 全 功 能 I1 L1 O1 Input signal Output signal C I2 L2 O2 Input signal Output signal m m 適 用 類 別 3 4 的 構 造 m : 監 控 C : 相 互 監 控 * 類 別 3 有 時 會 因 為 未 檢 查 出 的 故 障 累 積, 而 影 響 到 安 全 功 能 * 這 個 示 意 圖 所 表 示 冗 餘 性 的 結 構, 不 僅 是 指 物 理 上 的 意 義, 也 可 意 指 經 過 確 認 能 夠 抵 抗 單 一 故 障 的 内 部 邏 輯 18 18
13849-1 考 量 因 子 2:MTTFd 19
MTTFd 的 概 念 Mean Time To Dangerous Failure 危 險 故 障 平 均 時 間 各 類 元 件 有 其 固 有 壽 命, 然 而, 實 際 上 的 壽 命 需 依 據 使 用 的 頻 繁 度 來 決 定 伺 服 器 公 用 筆 電 家 用 電 腦
單 一 元 件 MTTFd 的 計 算 方 法 A 使 用 製 造 廠 商 提 供 的 數 據 資 料 B 參 照 EN ISO 13849-1 的 Annex C 表 1 找 出 對 應 的 零 件 找 出 對 應 零 件 的 MTTFd 或 B10d 試 過 良 好 的 安 全 原 理 ( 依 據 ISO 13849-2) 其 他 相 關 標 準 MTTFd ( 年 ) B10d 機 械 元 件 表 A.1 及 A.2 MTTFd=150 油 壓 元 件 表 C.1 及 C.2 EN 982 MTTFd=150 氣 壓 元 件 表 B.1 及 B.2 EN 983 B10d=20000000 繼 電 器 及 電 磁 接 觸 器 ( 小 負 載 ) 表 D.1 及 D.2 EN 50205 IEC 61810 IEC 60947 繼 電 器 及 電 磁 接 觸 器 ( 一 般 負 載 ) 表 D.1 及 D.2 EN 50205 IEC 61810 IEC 60947 極 限 開 關 ( 小 負 載 ) 表 D.1 及 D.2 IEC 60947 EN 1088 B10d=20000000 B10d=2000000 B10d=20000000
全 通 道 的 MTTfd 計 算 方 式 ( 輸 入 到 輸 出 間 ) 單 一 通 道 MTTFd 的 計 算 方 式 MTTF = d N i=1 1 1 1 1 + + +... MTTF MTTF MTTF d 1 d 2 d 3 通 道 1 ( 單 一 通 道 ) 雙 通 道 MTTFd 的 計 算 方 式 2 1 MTTF d = MTTF d C1+MTTFd C2-3 1 1 + MTTFd C1 MTTF MTTFd Low 3 年 MTTFd<10 年 Medium 10 年 MTTFd<30 年 High 30 年 MTTFd 100 年 注 意 :100 年 以 上 也 是 High d C2 通 道 2 ( 單 一 通 道 ) 雙 通 道
13849-1 考 量 因 子 3:DCavg
DCavg 的 概 念 Average Diagnostic Coverage: 診 斷 範 圍 包 含 軟 體 在 内 的 系 統 信 頼 性 當 採 用 安 全 對 策 時, 證 明 全 系 統 的 功 能 是 正 常 的 中 毒 啦 自 我 發 現 - 等 到 電 腦 當 機 出 現 藍 色 畫 面 才 知 道 中 毒 安 裝 自 動 診 斷 的 防 毒 軟 體
DC (Annex E) 方 法 輸 入 以 輸 入 信 號 的 動 態 變 化 作 周 期 性 的 測 試 90% 確 認 檢 查 例 : 使 用 機 械 式 的 機 構 連 結 NO/ NC 接 點 輸 入 端 的 交 互 監 控 ( 無 動 態 測 試 ) 從 0% 到 99% 依 應 用 上 有 多 少 信 號 變 化 產 生 而 定 若 無 法 檢 測 出 短 路 的 情 況 下, 進 行 輸 入 信 號 動 態 測 試 交 互 監 控,( 多 重 I/O ) 輸 入 信 號 與 邏 輯 運 算 內 部 中 程 結 果 (L) 之 間 的 相 互 監 控, 程 式 流 中 時 序 及 邏 輯 的 軟 體 監 控 以 及 静 電 干 擾 故 障 和 短 路 的 偵 測 ( 多 重 I/O) 間 接 監 控 ( 例 : 壓 力 開 關 監 控 促 動 器 電 位 監 控 ) 90%~99%: 依 應 用 而 具 備 多 樣 性 直 接 監 控 ( 例 : 控 制 閥 的 電 位 監 控, 電 機 裝 置 以 機 械 原 理 連 結 接 點 所 執 行 的 監 控 ) 由 處 理 程 序 檢 測 故 障 表 E1 估 計 診 斷 範 圍 DC 感 測 器 的 特 性 監 控 ( 應 答 時 間 類 比 信 號 範 圍 例 : 電 阻 静 電 容 ) 99% 90% 99% 99% DC 0%~99%: 依 應 用 不 同 而 變 化 若 單 獨 使 用 這 個 方 法 將 無 法 達 到 求 性 能 等 級 e 的 需 求 60% 由 確 認 的 頻 率 決 定
( 續 ) 方 法 邏 輯 運 算 裝 置 間 接 監 控 ( 例 : 壓 力 開 關 監 控 促 動 器 電 位 監 控 ) 90%~99%: 會 隨 應 用 不 同 而 變 動 直 接 監 控 ( 例 : 控 制 閥 的 電 位 監 控, 電 機 裝 置 以 機 械 原 理 連 結 接 點 所 執 行 的 監 控 ) 簡 單 的 時 序 監 控 邏 輯 ( 例 : 作 為 監 控 裝 置 的 計 時 器 但 是, 邏 輯 運 算 程 式 内 有 觸 發 點 ) 由 監 控 裝 置 內 部 邏 輯 所 進 行 的 時 序 與 邏 輯 運 算 監 控, 其 檢 查 裝 置 會 針 對 邏 輯 運 算 裝 置 進 行 性 能 的 確 認 起 動 時 進 行 自 動 測 試 以 檢 查 出 邏 輯 運 算 裝 置 裡 潛 在 的 故 障 ( 例 : 程 式 與 資 料 記 憶 體 輸 入 / 出 埠 以 及 相 關 介 面 ) 使 用 主 通 道 檢 查 監 控 裝 置 的 應 答 能 力 ( 當 開 機 時 需 要 執 行 安 全 功 能 或 需 要 以 外 部 信 號 回 饋 來 執 行 運 算 ) 動 態 原 理 ( 當 安 全 功 能 需 要 運 作 時, 邏 輯 內 所 有 的 元 件 需 要 ON-OFF-ON 的 狀 態 變 化 ) 由 處 理 程 序 檢 測 故 障 DC (Annex E) 99% 60% 90% DC 90%( 會 因 測 試 技 術 的 不 同 而 變 動 ) 90% 99% Constant memory :1 字 元 (8 位 元 ) 的 簽 署 90% Constant memory :2 字 元 (16 位 元 ) 的 簽 署 99% 0%~99%: 依 應 用 不 同 而 變 化 若 單 獨 使 用 這 個 方 法 將 無 法 達 到 求 性 能 等 級 e 的 需 求
DC (Annex E) ( 續 ) 方 法 DC 輸 出 裝 置 單 通 道 的 輸 出 監 控 ( 無 動 態 測 試 ) 輸 出 交 互 監 控 ( 無 動 態 測 試 ) 以 動 態 測 試 進 行 輸 出 信 號 的 交 互 監 控, 但 沒 有 偵 測 短 路 ( 多 重 I/O) 輸 入 信 號 與 邏 輯 運 算 內 部 中 程 結 果 (L) 之 間 的 相 互 監 控, 程 式 流 中 時 序 及 邏 輯 的 軟 體 監 控 以 及 静 電 干 擾 故 障 和 短 路 的 偵 測 ( 多 重 I/O) 0%~99%: 依 據 訊 號 頻 率 變 化 的 應 用 而 有 所 不 同 0%~99%: 依 據 訊 號 頻 率 變 化 的 應 用 而 有 所 不 同 90% 99% 以 具 冗 餘 性 的 方 式 切 斷 路 徑, 但 不 監 控 促 動 器 0% 以 具 冗 餘 性 的 方 式 切 斷 路 徑, 且 以 運 算 邏 輯 或 測 試 裝 置 兩 者 其 中 之 一 進 行 測 動 器 的 監 控 以 具 冗 餘 性 的 方 式 切 斷 路 徑, 且 同 時 以 運 算 邏 輯 測 試 裝 置 進 行 測 動 器 的 監 控 90% 99% 間 接 監 控 ( 例 : 壓 力 開 關 來 監 控 促 動 器 電 位 監 控 ) 90%~99%: 隨 應 用 不 同 而 變 動 由 程 序 中 檢 查 出 故 障 0%~99%: 依 應 用 不 同 而 變 化 若 單 獨 使 用 這 個 方 法 將 無 法 達 到 求 性 能 等 級 e 的 需 求 直 接 監 控 ( 例 : 控 制 閥 的 電 位 監 控, 以 機 械 原 理 連 結 接 點 99% 執 行 對 電 機 裝 置 的 監 控 ) Note 1: 關 於 DC 的 其 他 運 算 方 法 請 參 考 IEC61508-2 2000 Table A.2 到 A.15 Note 2: 邏 輯 演 算 裝 置 DC 必 需 為 中 :Medium 或 高 :High 的 情 況 下, 其 暫 存 記 憶 體 固 定 記 憶 體 與 處 理 器, 至 少 要 有 應 用 其 中 之 一, 且 其 DC 值 的 最 低 限 必 需 有 60% 以 上 此 表 所 記 載 以 外 亦 有 其 他 對 策
DCavg 的 計 算 方 式 想 知 道 I L O 的 各 個 元 件 是 採 用 怎 樣 的 安 全 設 計 原 則, 可 由 Annex E 的 表 1 中 選 出 相 對 應 的 DC, 該 數 值 即 為 個 別 零 件 的 DC 系 統 全 體 的 DCavg 由 下 列 算 式 計 得 出 DCavg None Low Medium High DC<60% 60% DC<90% 90% DC<99% 99% DC DCavg = n i=1 n i=1 DC i MTTFd 1 MTTFd i i 28
13849-1 考 量 因 子 4:CCF
CCF 的 概 念 Common Cause Failure: 共 因 故 障 不 讓 單 一 原 因 的 發 生 導 致 多 數 的 零 件 故 障 確 保 安 全 的 設 計 也 可 以 抵 抗 共 因 故 障 的 發 生 碰
No. Item 控 制 迴 路 的 分 數 最 大 可 能 的 分 數 1 分 離 / 隔 離 信 號 路 徑 間 的 物 理 隔 離 15 15 2 多 様 性 不 同 的 技 術 / 設 計 / 物 理 原 則 的 運 用 20 20 3 設 計 / 應 用 / 經 驗 3.1 過 電 壓 過 壓 力 過 電 流 等 保 護 無 15 3.2 使 用 經 過 良 好 測 試 的 零 件 5 5 4 評 估 / 分 析 故 障 模 式 的 結 果 與 影 響 分 析, 是 否 已 列 入 避 免 單 一 原 因 而 引 起 多 數 故 障 ( 共 因 故 障 ) 的 設 計 考 量? 5 能 力 / 訓 練 6 環 境 CCF 的 計 算 方 法 因 應 共 因 故 障 所 採 取 的 方 式 有 設 計 上 的 對 策 及 人 為 管 理 對 策 等 將 Annex F 表 1 中 對 於 已 採 行 對 策 項 目, 進 行 積 分 的 加 總 5 5 設 計 者 是 否 接 受 訓 練 足 以 理 解 共 因 故 障 的 原 因 與 結 果? 無 5 6.1 基 於 規 範 預 防 汚 染 以 及 電 磁 相 容 性 (EMC) 對 CCF 的 抵 抗 25 25 6.2 其 他 影 響 温 度 衝 撃 振 動 濕 度 等 ( 規 定 於 相 關 規 範 ) 是 否 已 考 慮 了 所 有 對 相 關 環 境 影 響 的 需 求? 10 10 合 計 80 最 大 100 65 分 以 上 可 符 合 需 求 CCF=80 分
PL 利 用 圖 表 評 估 性 能 等 級 (PL) 例 : 類 別 3 MTTFd=high Dcavg=Low CCF 為 65 以 上 的 情 況 下 PL 的 評 估 為 d a b c d MTTFd=Low MTTFd=Medium MTTFd=High PLr=d PL=d PL PLr, 設 計 符 合 要 求 e Cat.B Cat.1 Cat.2 Cat.2 Cat.3 Cat.3 Cat.4 DC avg none DC avg none DC avg low DC avg medium DC avg low DC avg medium DC avg high
EN ISO 13849 的 良 好 元 件 元 件 名 稱 符 合 標 準 緊 急 停 止 EN 13850 Fuse EN 60296-1 Breaker EN 60947-2 Main breaker EN 60947-4-1 Relay EN 60947-5-1 變 壓 器 IEC 60742 溫 度 開 關 EN 60947-5-1 壓 力 開 關 EN 60947-5-1 安 全 踏 墊 EN 1760-1 光 柵 EN 61946-1 雙 手 控 制 ISO 13851 電 磁 閥 --
整 體 PL 值 的 評 估 方 式 PL 等 級 SRP/CS 數 量 (low) 對 應 的 通 道 PL 等 級 a b c d e >3 None 3 a >2 a 2 b >2 b 2 c >3 c 3 d >3 d 3 e 中 心
安 全 功 能 迴 路 等 級 評 估 軟 體 德 國 IFA ( 職 業 安 全 和 健 康 協 會 ) 中 心
安 全 功 能 迴 路 等 級 評 估 軟 體 總 覽 ( 各 項 安 全 功 能 清 單 ) 中 心
安 全 功 能 迴 路 等 級 評 估 報 告 基 本 資 訊 安 全 功 能 項 目 與 結 果 中 心
安 全 功 能 迴 路 等 級 評 估 報 告 需 求 性 能 等 級 (PLr) 實 際 性 能 等 級 (PL) 結 論 ( 狀 態 ) 中 心
安 全 迴 路 的 組 成 logic:l 安 全 輸 入 緊 急 停 止 安 全 迴 路 Interlock 迴 路 緊 急 停 止 迴 路 安 全 輸 出 Feed Back 反 饋 回 應 Input:I 啟 動 / 重 啟 動 輸 入 Output:O
安 全 迴 路 與 控 制 迴 路 (PLC) 即 使 特 別 將 安 全 檢 出 作 2 重 化, 控 制 迴 路 側 若 發 生 問 題 則 無 法 確 保 安 全 正 確 設 置 使 用 安 全 元 件 在 PLC 外 部 構 築 安 全 迴 路 EMO 等 的 安 全 迴 路 無 法 在 PLC 架 構 上 達 成 安 全 迴 路 與 控 制 迴 路 有 區 分 之 必 要 性
安 全 迴 路 的 特 徵 X1 X2 AND Y X1 運 轉 指 令 X2 AND 故 障 安 全 確 認 信 號 運 轉 不 啟 動 Y Feed Back 未 作 安 全 確 認 檢 出 前 則 不 起 動 安 全 若 安 全 確 認 Sensor 故 障 時 機 械 則 不 啟 動 即 使 安 全 元 件 損 壞 亦 是 安 全 迴 路
不 當 迴 路 範 例 : EMO 不 可 用 一 般 PLC 建 構 安 全 迴 路
PLC( 可 程 式 控 制 器 ) & PC 不 可 用 來 設 計 安 全 迴 路 之 原 因!! 程 式 邏 輯 設 計 失 當 可 能 發 生 的 故 障 風 險 : 程 式 設 計 屬 人 為 設 計 因 素, 編 輯 程 式 之 工 具 軟 體 雖 有 程 式 除 錯 功 能, 但 均 只 限 於 程 式 語 言 邏 輯 是 否 合 乎 控 制 器 程 式 語 法, 並 無 法 檢 查 出 安 全 邏 輯 是 否 正 確 一 但 設 計 失 當 將 有 可 能 導 致 演 算 邏 輯 錯 誤 致 使 安 全 控 制 失 效 發 生 危 險 輸 出 接 點 發 生 異 常 控 制 器 輸 出 接 點 多 為 Relay 或 電 晶 體 型 式, 若 輸 出 接 點 發 生 損 毀 ( 電 子 零 件 壽 命 或 負 載 因 素 導 致 燒 燬 等 ), 可 能 為 保 持 ON 或 OFF 輸 出 狀 態, 將 導 致 安 全 控 制 失 效 發 生 危 險 雜 訊 干 擾 導 致 錯 亂 控 制 器 雖 具 備 抗 電 磁 干 擾 設 計, 就 實 務 面 而 言 仍 有 可 能 遭 受 其 他 裝 置 雜 訊 干 擾, 影 響 控 制 器 運 算 功 能 或 資 料 連 結 (Data-link) 通 訊 功 能, 使 得 控 制 邏 輯 發 生 異 常, 將 導 致 安 全 控 制 失 效 發 生 危 險 安 全 迴 路 使 用 之 可 程 式 化 控 制 器 必 須 符 合 (Safety PLC): EN13849 / IEC61508 /EN 13850 / IEC60204 等 國 際 認 定 安 全 規 格 要 求
安 全 繼 電 器 內 部 結 構 - 強 制 牽 引 接 點 機 構 (Positive-guided Contacts) 接 點 強 制 牽 引 機 構 (EN 50205) 接 點 間 隔 不 會 變 為 通 常 動 作 狀 態 故 障 狀 態 發 生 時 仍 有 0.5mm 以 上 之 間 隙 0.5mm 以 上 安 全 繼 電 器 (Safety Relay) 內 部 結 構 強 制 牽 引 機 構 認 證 商 品 標 記 (Type A) 熔 接 強 制 牽 引 機 構 (Mechanically linked)
一 般 繼 電 器 與 安 全 繼 電 器 的 差 異 安 全 繼 電 器 一 般 繼 電 器 繼 電 器 未 激 磁 前 繼 電 器 激 磁 後 繼 電 器 恢 復 未 激 磁 狀 態 46 中 心
安 全 繼 電 器 模 組 (Safety relay unit) 內 部 結 構 輸 入 通 道 1 輸 入 通 道 2 復 歸 迴 路 具 內 部 故 障 自 我 檢 知 功 能 雙 輸 出 接 點 避 免 單 1 接 點 熔 接 失 效 問 題 接 點 監 控 輸 出 通 道 3 輸 出 通 道 1 輸 出 通 道 2 中 心
安 全 互 鎖 (Interlock) 種 類 非 上 鎖 式 連 鎖 裝 置 上 鎖 式 連 鎖 裝 置 (Interlock without guard locking) (Interlock with guard locking) 中 心
EMO 功 能 要 求 超 越 所 有 模 式 危 險 動 力 作 工 元 件 動 力 移 除 重 置 不 可 引 發 重 新 啟 動 EMO 的 解 除 需 透 過 手 動 操 作 去 做 解 除 EMO 只 能 為 種 類 0 或 種 類 1 的 停 止 未 有 解 除 指 令 時 EMO 的 狀 態 會 被 保 持 嵌 入 型 -- 操 作 面 板 使 用 控 制 盒 型 單 獨 操 作 使 用 中 心
控 制 電 路 及 控 制 功 能 停 止 功 能 接 點 設 計 例 :EMO 按 鈕 應 使 用 A 接 點 (normal open) 或 B 接 點 (normal close)? A 接 點 型 其 接 點 或 迴 路 的 故 障 將 導 致 無 法 停 止, 而 造 成 危 險 狀 態 B 接 點 型 則 是 形 成 無 法 運 轉 的 狀 態, 也 就 是 形 成 安 全 的 故 障 (fail safe) A 接 點 (normal open) B 接 點 (normal close) 斷 線 :Fail 斷 線 時 無 法 送 出 緊 急 停 止 信 號 斷 線 :Failsafe 開 關 故 障 或 斷 線 視 同 緊 急 停 止 狀 態
中 心 機 械 安 全 部 王 清 松
Safety Services Safety Standard Construction SEMI S22, F47 Electric Safety Test CE Marking Safety Services SEMI S2 Evaluation IEC/EN Electric Safety Test Equipment EMC Testing Machinery Safety Department Assistant Manager Ian Li TEL : 886-4-23599009 ext 319 FAX : 886-4-23598847 Email : e9224@mail.pmc.org.tw 中 心