功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 简 介 该 出 版 物 用 于 对 应 用 机 器 安 全 的 法 规 和 标 准 近 期 和 将 来 的 变 更 作 出 说 明 这 主 要 是 欧 盟 的 要 求, 但 是 由 于 机 器 安 全

EN ISO 13849-1 Publication SAFETY-RM004A-ZH-P November 2009 安全标准参考指南 从标准EN954-1到 标准EN ISO 13849-1的过渡.

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 简 介 该 出 版 物 用 于 对 应 用 机 器 安 全 的 法 规 和 标 准 近 期 和 将 来 的 变 更 作 出 说 明 这 主 要 是 欧 盟 的 要 求, 但 是 由 于 机 器 安 全 标 准 的 发 展 在 逐 步 全 球 化, 许 多 内 容 也 与 世 界 其 他 地 区 有 关 机 械 与 过 程 继 续 变 得 越 来 越 快, 越 来 越 灵 活, 功 能 越 来 越 强 大 为 了 操 作 员 与 技 师 的 持 续 安 全, 需 要 提 供 保 护 性 措 施, 反 过 来 说, 即 是 为 了 与 自 动 化 日 益 增 长 的 复 杂 性 保 持 同 步 传 统 上, 安 全 系 统 在 自 动 化 系 统 中 一 直 是 单 独 实 施, 独 立 运 行, 并 且 经 常 与 自 动 化 系 统 平 行 运 转 这 样 做 有 一 个 很 好 的 理 由, 那 就 是 安 全 系 统 必 须 一 直 保 持 可 用 状 态 在 机 器 的 正 常 运 行 状 态 下, 故 障 和 无 法 预 期 的 情 况 一 定 不 能 让 安 全 保 护 措 施 发 生 降 级 或 者 妥 协 然 而, 随 着 自 动 化 系 统 变 得 越 来 越 智 能 化, 因 此 要 求 必 须 有 安 全 系 统 的 支 持, 这 是 一 个 不 可 避 免 的 事 实 安 全 功 能 不 断 增 长 的 要 求 取 决 于 机 器 正 在 做 的 事 情 或 者 它 所 处 的 模 式 在 某 种 方 式 上, 这 意 味 着 安 全 在 与 正 常 控 制 系 统 进 行 通 讯 这 表 明 我 们 需 要 重 新 考 虑, 我 们 如 何 实 现 安 全 系 统 的 独 立 性 以 及 完 整 性 其 中 最 显 著 的 一 个 表 现 便 是 新 一 代 的 标 准 通 常 都 会 参 考 功 能 安 全 标 准 在 本 出 版 物 中, 我 们 将 要 考 虑 最 为 明 显 的 问 题 之 一 :EN ISO 13849-1 标 准 除 此 之 外, 还 有 一 个 欧 盟 新 的 机 械 规 范, 也 将 有 望 成 为 最 新 工 业 环 境 中 的 法 规 对 于 供 应 机 器 或 使 用 它 们 的 人 来 说, 被 告 知 相 关 标 准 与 管 理 机 构 要 求 是 十 分 重 要 的 该 出 版 物 旨 在 协 助 相 关 任 务, 特 别 是 与 控 制 系 统 方 面 相 关 的 任 务 它 并 不 是 在 标 准 和 法 规 中 描 述 过 的 详 细 研 究 具 体 规 定 的 替 代 品 它 的 目 的 在 于 进 行 概 述, 希 望 它 能 有 助 于 澄 清 有 关 要 求 的 问 题 1

从 标 准 EN 954-1 到 标 准 ENISO 13849-1 的 迁 移 多 年 来, 对 安 全 系 统 进 行 分 级 最 为 通 用 的 方 法 一 直 是 使 用 标 准 EN 954-1 的 分 类 [ 或 者 是 它 的 对 应 标 准 ISO 13849-1:1999] 在 2009 年 12 月 末,EN 954-1 将 会 被 撤 销 [ 它 的 对 应 标 准 ISO 13849-1:1999 已 经 被 撤 销 ] 这 一 做 法 的 主 要 含 义 是 说 在 该 日 期 以 后, 这 个 标 准 已 经 不 再 用 于 表 明 其 与 机 械 规 范 的 一 致 性 代 替 EN 954-1 的 新 标 准 已 经 出 版 EN ISO 13849-1:2008, 称 为 机 器 安 全 - 控 制 系 统 部 件 的 安 全 还 有 可 以 使 用 的 另 外 一 种 标 准 : EN/IEC 62061 机 器 安 全 - 电 气 电 子 和 可 编 程 电 子 控 制 系 统 的 功 能 安 全 以 上 两 种 标 准 的 任 何 一 种 可 以 表 明 与 机 械 规 范 的 一 致 性 在 该 出 版 物 中, 我 们 将 会 重 新 考 虑 两 种 相 关 标 准 之 间 的 关 系 选 择 哪 一 种 标 准 由 用 户 决 定, 但 我 们 集 中 精 力 于 标 准 EN ISO 13849-1:2008 它 已 被 具 体 起 草, 为 使 用 分 类 的 系 统 设 计 者 提 供 一 个 过 渡, 因 此 它 很 可 能 成 为 最 为 常 用 的 机 器 安 全 系 统 标 准 它 可 用 在 完 整 的 系 统 中 或 用 在 一 个 子 系 统 中 标 准 EN 954-1 和 标 准 EN ISO 13849-1 之 间 的 基 本 差 别 首 先 让 我 们 来 观 察 一 下 旧 标 准 EN 954-1 与 新 标 准 EN ISO 13849-1 之 间 的 基 本 差 别 旧 标 准 的 输 出 为 类 别 [B, 1, 2, 3 或 者 4] 新 标 准 的 输 出 为 性 能 [PL a, b, c, d 或 者 e] 类 别 概 念 依 旧 保 持, 在 PL 要 求 一 个 系 统 之 前, 但 有 一 些 附 加 要 求 需 要 满 足 这 些 要 求 以 基 础 表 格 的 形 式 如 下 所 示 : 系 统 的 架 构 本 质 上, 这 会 捕 获 到 我 们 作 为 类 别 已 经 使 用 过 的 系 统 组 成 部 分 所 需 的 可 靠 性 数 据 系 统 所 需 的 诊 断 覆 盖 率 [DC] 这 有 效 了 表 示 系 统 中 故 障 监 控 的 数 量 保 护 免 受 通 常 原 因 导 致 的 故 障 保 护 免 受 系 统 性 故 障 在 相 关 之 处, 软 件 的 具 体 要 求 2

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 稍 后 我 们 将 更 加 深 入 地 观 察 一 下 这 些 因 素, 但 在 此 之 前 思 考 一 下 整 个 标 准 的 基 本 目 的 和 原 则 是 大 有 帮 助 的 显 而 易 见 的 是 我 们 有 许 多 新 东 西 要 去 学 习, 但 细 节 会 让 我 们 理 解 正 在 尝 试 所 做 的 是 什 么 事 情, 以 及 为 什 么 去 做 这 件 事 首 先, 我 们 为 什 么 需 要 新 的 标 准? 很 显 然, 过 去 十 年 间 机 器 安 全 系 统 中 所 用 的 技 术 已 经 前 进 并 且 有 相 当 程 度 的 更 改 相 对 而 言, 最 近 的 安 全 系 统 所 依 靠 的 简 单 设 备 带 有 可 预 见 到 的 以 及 可 预 测 的 故 障 模 式 最 近 一 些 时 间 内, 我 们 观 察 到 安 全 系 统 中 更 加 复 杂 的 电 子 和 可 编 程 设 备 的 使 用 正 在 增 长 这 在 成 本 灵 活 性 与 兼 容 性 方 面 给 予 了 我 们 极 大 好 处, 但 它 也 意 味 着 之 前 存 在 的 标 准 已 经 不 再 胜 任 为 了 理 解 安 全 系 统 是 否 已 经 足 够 好, 我 们 需 要 知 道 更 多 有 关 信 息 这 就 是 新 标 准 需 要 更 多 信 息 的 原 因 所 在 由 于 安 全 系 统 开 始 使 用 更 为 黑 盒 子 式 的 方 法, 我 们 开 始 更 加 依 赖 标 准 的 一 致 性 因 此 这 些 标 准 需 要 能 够 合 理 质 问 该 技 术 为 了 实 现 这 一 目 标, 他 们 必 须 提 到 基 础 因 素, 如 可 靠 性 故 障 检 测 架 构 完 整 性 和 系 统 完 整 性 这 就 是 标 准 EN ISO 13849-1 存 在 的 目 的 为 了 规 划 标 准 的 逻 辑 方 式, 重 要 的 是 要 意 识 到 它 在 功 能 上 有 着 两 种 不 同 的 用 户 类 型 : 安 全 子 系 统 设 计 者 与 安 全 系 统 设 计 者 通 常 子 系 统 设 计 者 [ 典 型 上 称 为 安 全 部 件 生 产 商 ] 会 倾 向 于 高 等 级 的 复 杂 性 他 们 需 要 提 供 所 需 数 据, 这 是 为 了 系 统 设 计 者 能 确 保 系 统 的 充 足 完 整 性 通 常 这 将 会 需 要 一 些 测 试 分 析 和 计 算 过 程 结 果 将 会 以 标 准 需 要 的 数 据 格 式 表 示 出 来 系 统 设 计 者 [ 典 型 上 称 为 机 器 设 计 者 或 集 成 商 ] 将 会 使 用 该 数 据, 执 行 一 些 相 对 而 言 简 单 计 算, 以 确 定 系 统 的 整 体 性 能 等 级 [PL] 为 了 确 定 PL 所 需 的 [PLr], 标 准 提 供 风 险 图, 使 之 进 入 损 坏 严 重 性 接 触 次 数 和 避 免 可 能 性 的 应 用 因 素 为 输 入 输 出 为 PLr 旧 标 准 EN 954-1 的 用 户 将 会 熟 悉 这 种 方 式, 但 是 现 在 请 注 意 S1 线 在 旧 的 风 险 图 位 置 进 行 细 分 请 注 意 它 意 味 着 在 较 低 风 险 等 级 进 安 全 措 施 的 完 整 性 可 能 会 进 行 重 新 配 置 3

Performance Level, PLr Start S1 S2 F1 F2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 a b c d e S1 F1 S2 F2 P1 P2 P1 P2 B 1 2 3 4 来 自 EN ISO 13849-1 标 准 附 录 A 中 的 风 险 图 来 自 EN 945-1 标 准 附 录 B 中 的 风 险 图 现 在, 我 们 可 以 观 察 到 系 统 的 PLr[ 来 自 风 险 图 ] 与 通 过 系 统 获 得 的 PL[ 通 过 计 算 ] 之 间 的 直 接 关 系 然 而, 有 一 样 非 常 重 要 的 零 件 需 要 覆 盖 我 们 现 在 可 以 区 分 系 统 需 要 多 么 好 的 标 准, 并 且 如 何 确 定 它 有 多 好, 但 是 我 们 不 知 道 它 应 该 做 些 什 么 我 们 需 要 确 定 安 全 功 能 是 什 么 很 明 显, 安 全 功 能 一 定 对 任 务 是 合 适 的, 我 们 怎 么 提 供? 标 准 怎 样 帮 助 我 们? 意 识 到 所 需 功 能 只 能 通 过 考 虑 特 性 战 胜 实 际 应 用 的 方 法 来 进 行 确 定, 这 是 十 分 重 要 的 这 可 以 被 视 为 安 全 概 念 设 计 阶 段 它 不 能 被 标 准 完 全 覆 盖, 因 为 标 准 不 了 解 具 体 应 用 的 全 部 特 性 这 也 经 常 应 用 在 机 器 制 造 商, 它 们 制 造 机 器 但 不 一 定 解 它 会 使 用 的 准 确 条 件 列 出 通 常 使 用 的 安 全 功 能, 标 准 会 提 供 一 些 帮 助, 并 且 给 出 了 一 些 正 常 的 要 求 其 他 标 准, 例 如 EN ISO 12100: 基 础 设 计 原 则 和 EN ISO 14121: 风 险 评 估 在 此 阶 段 强 烈 推 荐 使 用 也 有 大 型 范 围 的 机 器 具 体 标 准, 将 会 提 供 具 体 机 器 的 解 决 方 案 在 欧 洲 EN 标 准 中, 他 们 被 定 义 为 C 类 型 标 准, 它 们 中 的 大 多 数 在 ISO 标 准 中 都 有 对 等 的 标 准 因 此 我 们 现 在 可 以 观 察 到 安 全 概 念 设 计 阶 段 是 由 于 机 器 类 型 和 应 用 特 性 以 及 使 用 环 境 决 定 的 机 器 制 造 商 预 计 到 了 这 些 因 素, 为 了 能 够 设 计 安 全 概 念 使 用 特 定 的 [ 即 预 期 的 ] 条 件 在 用 户 手 册 可 以 找 到 机 器 用 户 需 要 检 查 比 较 他 们 的 实 际 使 用 情 况 4

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 因 些 我 们 现 在 需 要 描 述 一 下 安 全 功 能 从 标 准 的 附 录 A 中, 我 们 可 以 得 到 控 制 系 统 [SRP/ CS] 的 安 全 零 件 所 需 的 性 能 等 级 [PLr], 该 系 统 将 会 用 于 实 施 该 功 能 现 在 我 们 需 要 设 计 系 统, 确 保 它 符 合 PLr 在 决 定 使 用 标 准 [EN ISO 13849-1 或 者 EN/IEC 62061] 的 明 显 因 素 之 一 便 是 安 全 功 能 的 复 杂 性 在 大 多 数 情 况 下, 对 于 机 械 而 言, 安 全 功 能 相 对 而 言 是 简 单 的, 标 准 EN ISO 13849-1 将 会 是 最 为 适 宜 的 为 了 评 估 PL, 它 利 用 了 已 经 提 及 的 因 素 : 可 靠 性 数 据 诊 断 覆 盖 率 [DC] 系 统 架 构 [ 类 别 ] 以 及 相 关 位 置 软 件 要 求 等 这 是 一 种 简 单 的 描 述, 意 味 着 的 只 是 概 述 理 解 标 准 结 构 中 必 须 应 用 的 全 部 条 款 是 十 分 重 要 的 不 过, 帮 助 垂 手 可 得 有 一 种 优 秀 的 软 件 工 具 可 以 帮 助 我 们 计 算 方 向 这 种 软 件 工 具 被 称 为 SISTEMA 由 在 德 国 的 BGIA 公 司 生 产 使 用 和 下 载 更 多 详 细 信 息 请 访 问 网 址 : www.dguv.de/bgia/en/pra/softwa/sistema 在 该 出 版 物 即 将 打 印 时, 它 有 德 语 和 英 语 两 个 版 本, 其 他 语 种 的 版 本 将 在 日 后 发 布 该 工 具 并 不 是 商 业 生 产 SISTEMA 的 开 发 者 BGIA 是 一 家 位 于 德 国 的, 备 受 尊 敬 的 研 究 与 实 验 机 构 依 照 德 国 的 法 定 事 故 保 险 与 保 护 准 则, 该 机 构 特 别 擅 长 处 理 与 安 全 相 关 的 科 学 与 技 术 难 题 它 与 全 球 超 过 二 十 多 家 的 职 业 健 康 与 安 全 机 构 有 合 作 关 系 BGIA 的 专 家 与 他 们 的 BG 同 事 一 起 重 点 参 与 起 草 了 EN ISO 13849-1 标 准 和 IEC/EN 62061 标 准 Rockwell Automation 带 SISTEMA 使 用 的 数 据 罗 克 韦 尔 安 全 设 备 的 library ( 文 献 库 ) 是 可 用 的 带 有 SISTEMA 性 能 等 级 计 算 工 具 为 获 得 该 文 献 请 登 陆 到 : www.discoverrockwellautomation.com/safety 无 论 是 PL 以 何 种 方 式 完 成, 从 正 确 的 基 础 开 始 是 非 常 重 要 的 我 们 需 要 以 标 准 允 许 我 们 开 始 的 相 同 方 式 浏 览 系 统 5

系 统 结 构 任 何 一 个 系 统 都 可 以 被 分 为 基 础 系 统 部 件 或 者 称 为 子 系 统 每 个 子 系 统 都 拥 有 它 自 己 的 离 散 功 能 大 多 数 系 统 可 被 分 成 三 个 基 础 功 能 : 输 入 逻 辑 求 解 和 激 活 [ 有 些 简 单 的 系 统 可 能 没 有 逻 辑 求 解 功 能 ] 实 施 这 些 功 能 的 部 件 组 称 为 子 系 统 互 锁 开 关 与 安 全 接 触 器 一 个 简 单 的 单 通 道 电 气 系 统 示 例 如 上 图 所 示 它 只 包 括 输 入 和 输 出 子 系 统 SmartGuard 600 互 锁 开 关 安 全 控 制 器 与 安 全 接 触 器 系 统 稍 微 复 杂 一 些, 因 此 也 需 要 一 些 逻 辑 安 全 控 制 器 内 部 将 会 产 生 容 错 ( 即 双 通 道 ), 但 整 体 系 统 依 然 限 制 在 单 通 道 状 态, 这 是 由 于 单 一 限 位 开 关 和 单 接 触 器 的 缘 故 6

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 SmartGuard 600 双 通 道 安 全 系 统 拿 起 以 前 图 画 中 的 基 础 架 构, 也 有 其 他 需 要 考 虑 的 地 方 首 先, 系 统 一 共 有 多 少 个 通 道? 如 果 它 的 子 系 统 失 效, 单 通 道 系 统 将 会 失 效 双 通 道 系 统 [ 也 称 冗 余 系 统 ] 需 要 拥 有 两 处 故 障, 在 系 统 失 效 之 前 每 个 通 道 中 有 一 处 因 为 它 有 两 个 通 道, 它 能 容 忍 一 个 单 独 的 故 障, 并 且 依 然 继 续 工 作 上 面 的 图 中 展 示 了 一 个 双 通 道 系 统 很 明 显, 对 于 危 险 条 件 下 时, 双 通 道 系 统 更 不 容 易 发 生 失 效, 不 是 单 通 道 系 统 如 果 我 们 包 括 故 障 检 测 的 诊 断 措 施, 我 们 可 以 让 它 变 得 更 加 可 靠 [ 在 它 的 安 全 功 能 方 面 ] 当 然, 检 测 故 障 的 同 时, 我 们 也 需 要 理 解 它, 并 将 系 统 转 换 为 安 全 状 态 下 图 显 示 包 括 通 过 监 控 技 术 实 现 的 诊 断 措 施 SmartGuard 600 带 双 通 道 安 全 系 统 的 诊 断 7

通 常 [ 但 并 不 总 是 这 样 ] 在 所 有 的 子 系 统 中, 系 统 由 两 个 通 道 组 成 因 此 我 们 可 以 看 到, 在 这 种 情 况 下, 子 系 统 有 两 个 子 通 道 标 准 中 将 它 们 描 述 为 模 块 双 通 道 子 系 统 会 有 一 个 最 小 的 双 模 块, 且 单 通 道 子 系 统 会 有 一 个 最 小 的 单 模 块 有 可 能 一 些 系 统 是 由 双 通 道 和 单 通 道 模 块 一 起 组 成 的 如 果 我 们 想 要 更 加 深 入 地 调 查 系 统, 我 们 需 要 观 看 一 下 模 块 的 部 件 零 件 SISTEMA 工 具 使 用 元 素 这 个 术 语 描 述 这 些 部 件 零 件 1 2 Linkage Contacts SmartGuard 600 带 双 通 道 安 全 系 统 诊 断 功 能 的 细 分 系 统 限 位 开 关 子 系 统 显 示 细 分 成 了 元 素 等 级 输 出 接 触 器 子 系 统 被 细 分 成 了 模 块 等 级, 且 逻 辑 子 系 统 根 本 未 被 细 分 两 个 限 位 开 关 的 监 控 功 能 和 接 触 器 用 逻 辑 控 制 器 执 行 因 此, 盒 子 代 表 限 位 开 关, 且 接 触 器 子 系 统 与 逻 辑 子 系 统 盒 体 拥 有 小 部 分 的 重 叠 系 统 细 分 的 原 则 可 在 标 准 EN ISO 13849-1 和 SISTEMA 工 具 的 基 础 系 统 结 构 原 则 指 定 的 方 法 辨 别 出 来 然 而, 注 意 有 一 些 细 微 差 别 是 十 分 重 要 的 该 标 准 并 不 限 制 具 体 方 法, 但 为 了 简 化 方 法 将 预 估 结 果 确 定 为 PL, 通 常 的 第 一 步 是 打 破 系 统 结 构, 闯 入 每 个 通 道 中 的 通 道 和 模 块 带 有 SISTEMA 工 具, 系 统 通 常 首 先 被 划 分 为 子 系 统 标 准 并 未 明 确 描 述 出 子 系 统 概 念, 但 它 在 SISTEMA 中 的 用 法 更 易 理 解 和 更 有 直 觉 方 法 的 特 点 当 然, 这 对 最 终 计 算 没 有 影 响 SISTEMA 和 标 准 都 使 用 相 同 的 原 则 和 规 则 有 趣 的 是 注 意 子 系 统 方 8

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 法 也 用 于 标 准 EN/IEC 62061 中 我 们 一 直 在 使 用 作 为 示 例 的 系 统 只 是 标 准 指 定 的 系 统 架 构 中 五 种 基 础 类 型 之 一 对 类 别 系 统 熟 悉 的 人 会 辨 别 出 表 示 类 别 3 或 者 4 的 示 例 标 准 使 用 原 来 的 EN 954-1 类 别 作 为 它 指 定 系 统 架 构 的 五 种 基 础 类 型 它 将 它 们 称 为 指 定 架 构 类 别 对 类 别 的 要 求 几 乎 都 是 相 同 的 [ 但 不 完 全 是 ], 在 标 准 EN 954-1 中 指 定 指 定 架 构 类 别 是 通 过 下 面 图 画 表 示 的 注 意 它 们 能 应 用 于 一 个 完 全 的 系 统 或 者 一 个 子 系 统, 这 是 十 分 重 要 的 这 些 框 图 不 应 被 纯 粹 视 为 物 理 结 构, 它 们 更 多 用 于 概 念 需 求 的 图 形 表 示 指 定 架 构 类 别 B 指 定 架 构 类 别 B 必 须 为 基 础 安 全 原 则 [ 参 见 EN ISO 13849-2 标 准 附 录 ] 在 发 生 单 一 故 障 时, 系 统 或 子 系 统 会 失 效 参 见 EN ISO 13849-1 标 准 的 全 部 要 求 指 定 架 构 类 别 1 指 定 架 构 类 别 1 有 着 与 类 别 B 相 同 的 结 构, 在 发 生 单 一 故 障 时 同 样 会 失 效 但 是 因 为 它 也 必 须 使 用 久 经 验 证 的 安 全 原 则 [ 参 见 EN ISO 13849-2 标 准 附 录 ], 它 比 类 别 B 更 不 容 易 失 效 参 见 EN ISO 13849-1 标 准 的 全 部 要 求 9

指 定 架 构 类 别 2 指 定 架 构 类 别 2 必 须 为 基 础 安 全 原 则 [ 参 见 EN ISO 13849-2 标 准 附 录 ] 同 样 也 必 须 通 过 系 统 或 者 子 系 统 的 功 能 测 试 进 行 诊 断 监 控 这 必 须 在 启 动 时 发 生, 然 后 周 期 性 带 频 率, 对 安 全 功 能 的 每 次 需 求 它 等 同 于 至 少 一 百 次 测 试 如 果 单 一 故 障 发 生 在 功 能 测 试 期 间, 系 统 或 子 系 统 依 然 会 失 效, 但 这 通 常 比 类 别 1 更 不 易 发 生 参 见 EN ISO 13849-1 标 准 的 全 部 要 求 指 定 架 构 类 别 3 指 定 架 构 类 别 3 必 须 为 基 础 安 全 原 则 [ 参 见 EN ISO 13849-2 标 准 附 录 ] 也 会 有 发 生 单 一 故 障 时, 系 统 / 子 系 统 不 能 失 效 的 要 求 这 意 味 着 系 统 需 要 与 安 全 功 能 相 关 的 单 一 故 障 容 错 功 能 实 现 这 个 要 求 最 常 用 的 方 法 是 部 署 一 个 双 通 道 架 构, 如 上 图 所 示 除 此 之 外, 它 也 需 要, 无 论 在 哪 里 都 可 用 的 功 能, 即 单 一 故 障 应 能 检 测 到 这 个 要 求 与 标 准 EN 954-1 的 类 别 3 的 原 始 要 求 是 相 同 的 在 短 语 无 论 在 哪 里 都 可 用 在 文 中 的 含 义 证 明 其 有 些 Monitoring 问 题 它 表 示 类 别 3 可 以 覆 盖 来 自 带 有 冗 余 的 系 统 的 一 切, 但 对 于 检 测 单 一 故 障 地 方 的 10

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 冗 余 系 统, 没 有 检 测 到 故 障 [ 通 常 用 描 述 性 且 适 合 的 术 语 称 为 糟 糕 的 冗 余 ] 这 个 问 题 在 标 准 EN ISO 13849-1 中 有 所 讨 论, 通 过 需 要 预 估 诊 断 覆 盖 率 [DC] 的 质 量 我 们 可 以 观 察 到 系 统 的 可 靠 性 [MTTFd] 越 大, 我 们 所 需 的 DC 就 会 越 少 然 而, 很 显 然 DC 需 要 类 别 3 架 构 的 至 少 60% 指 定 架 构 类 别 4 指 定 架 构 类 别 4 必 须 为 基 础 安 全 原 则 [ 参 见 EN ISO 13849-2 标 准 附 录 ] 有 关 类 别 3 拥 有 一 个 相 似 的 要 求 图, 它 需 要 的 监 控 能 力 越 大, 即 诊 断 覆 盖 率 越 高 这 是 通 过 重 虚 线 表 示 监 控 功 能 大 体 上 说, 类 别 3 和 类 别 4 之 间 差 别 是 : 类 别 3 必 须 能 检 测 到 大 多 数 情 况 下 的 故 障, 类 别 4 必 须 检 测 到 所 有 单 一 故 障 DC 需 要 至 少 99% 即 便 是 故 障 组 合, 也 不 能 导 致 危 险 故 障 Monitoring 可 靠 性 数 据 EN ISO 13849-1 标 准 使 用 可 量 化 的 可 靠 性 数 据 作 为 PL 计 算 的 一 部 分, 由 控 制 系 统 的 安 全 零 件 实 现 的 这 明 显 违 反 了 EN 954-1 标 准 引 起 的 第 一 个 问 题 便 是 我 们 从 哪 里 获 得 数 据? 有 可 能 使 用 来 自 识 别 可 靠 性 手 册 的 数 据, 但 标 准 更 为 清 楚 地 表 明 优 先 的 资 源 就 是 制 造 商 为 此 目 的, 罗 克 韦 尔 自 动 化 在 SISTEMA 数 据 文 献 库 的 表 格 中 获 得 了 相 关 信 息 在 适 当 的 时 候, 它 将 会 以 其 他 形 式 出 版 这 数 据 在 我 们 进 行 下 一 步 之 前, 我 们 应 该 考 虑 什 么 类 型 的 数 据 是 需 要 的, 同 时 也 能 明 白 它 是 如 何 产 生 的 11

所 需 数 据 的 最 终 形 式 作 为 标 准 的 PL 目 的 地 [ 以 及 SISTEMA] 为 PFH[ 每 小 时 危 险 失 效 概 率 ] 这 是 通 过 PFHd 缩 写, 用 于 IEC/EN 62061 标 准 的 相 同 数 据 PL ( 性 能 等 级 ) PFH D ( 每 小 时 危 险 故 障 的 可 能 性 ) SIL ( 安 全 完 整 性 等 级 ) A 10 5 to <10 4 无 B 3 x 10 6 to <10 5 1 C 10 6 to <3 x 10 6 1 D 10-7 to <10-6 2 E 10-8 to <10-7 3 上 面 的 图 表 表 明 了 PFH 与 PL 与 SIL 之 间 的 关 系 情 况 对 于 有 些 子 系 统 来 说,PFH 或 许 来 自 制 造 商 这 使 计 算 的 生 命 周 期 更 加 容 易 制 造 商 通 常 必 须 执 行 一 些 相 对 复 杂 的 计 算, 和 / 或 测 试 他 们 的 子 系 统 一 旦 不 适 用 的 话,EN ISO13849-1 标 准 就 会 给 我 们 一 个 以 单 通 道 的 MTTFd[ 危 险 失 效 的 平 均 时 间 ] 为 基 础 的 备 用 简 单 方 法 系 统 或 子 系 统 的 PL[ 还 有 PFH] 可 以 利 用 标 准 中 的 方 法 和 规 则 计 算 出 来 甚 至 使 用 SISTEMA 可 以 更 为 方 便 地 完 成 MTTFd 它 表 示 在 发 生 失 效 之 前, 导 致 安 全 功 能 失 效 之 前 的 平 均 时 间 它 以 年 为 单 位 表 示 它 是 每 个 通 道 的 模 块 的 MTTFd 的 平 均 值, 可 以 应 用 于 系 统 或 子 系 统 标 准 会 运 行 下 列 公 式 用 于 计 算 单 通 道 或 子 系 统 中 每 个 元 素 的 所 有 MTTFd 的 平 均 值 在 这 个 阶 段,SISTEMA 值 非 常 明 显 自 从 这 些 任 务 由 软 件 执 行 以 来, 用 户 是 在 业 余 时 间 用 于 表 格 的 咨 询 和 公 式 的 计 算 最 终 结 果 可 以 多 种 页 面 报 告 的 形 式 打 印 出 来 12

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 Ñ Ñ 1 1 MTTF d =Σ MTTF i=1 di =Σ nj MTTF j=1 dj (D.1) 这 里 MTTF d 代 表 全 部 通 道 ; MTTF di, MTTF dj 每 个 元 素 的 MTTFd, 对 安 全 功 能 起 到 了 很 大 作 用 第 一 个 和 超 过 了 每 个 单 独 的 部 件, 第 二 个 和 是 等 数, 简 单 地 来 自 于 所 有 相 同 MTTFdi 被 分 在 同 一 个 组 里 的 相 同 部 件 在 大 多 数 双 通 道 系 统 中, 两 种 通 道 是 相 同 的, 因 此 公 式 的 结 果 可 以 代 表 任 何 一 种 通 道 如 果 系 统 / 子 系 统 通 道 不 同, 标 准 提 供 公 式 去 满 足 它 2 1 MTTFd = MTTF +MTTF 3 dc1 dc2 1 1 + MTTF dc1 MTTF dc2 (D.2) 在 这 里 MTTF dc1 和 MTTF dc2 是 两 种 不 同 冗 余 通 道 的 数 值 实 际 上, 这 就 是 两 个 平 均 值 的 平 均 值 为 了 简 化, 它 也 允 许 使 用 最 差 情 况 的 通 道 值 标 准 将 MTTFd 分 为 三 个 范 围 的 组, 如 下 所 示 : 3 到 <10 年 = 低 10 到 <30 年 = 中 30 到 100 年 = 高 正 如 我 们 将 会 看 到 的,MTTFd 平 均 值 的 范 围 结 合 了 指 定 架 构 类 别 和 诊 断 覆 盖 率 [DC], 以 提 供 预 备 PL 等 级 这 个 预 备 的 术 语 用 在 这 里, 是 因 为 包 括 系 统 化 完 整 和 反 对 通 用 失 效 的 措 施 等 其 他 要 求 必 须 在 相 关 位 置 给 予 满 足 13

数 据 确 定 的 方 法 我 们 现 在 需 要 深 入 探 究 一 个 阶 段, 讨 论 制 造 商 如 何 确 定 PFHd 或 者 MTTFd 的 数 据 当 处 理 制 造 商 数 据 时, 理 解 这 些 知 识 是 必 要 的 部 件 可 以 分 成 三 个 基 本 类 型 : 机 械 学 ( 电 子 机 械 机 械 气 动 液 动 等 等 ) 电 子 ( 即 固 态 ) 软 件 在 这 三 种 技 术 类 型 的 通 用 破 坏 机 理 之 间 是 有 基 本 差 别 的 在 基 本 格 式 中, 它 可 以 被 归 纳 为 以 下 这 些 : 机 械 学 技 术 故 障 与 固 有 可 靠 性 与 使 用 率 成 正 比 使 用 率 越 大, 部 件 零 件 越 有 可 能 降 级 和 出 现 故 障 请 注 意 这 不 是 出 现 故 障 的 唯 一 原 因, 除 非 我 们 限 制 在 运 行 时 间 / 周 期 内, 它 将 是 主 要 原 因 之 一 很 明 显 的 证 明 是 每 十 秒 进 行 一 次 开 关 转 换 的 接 触 器, 它 的 运 行 比 每 天 进 行 一 次 开 关 转 换 的 接 触 器 时 间 更 短, 所 以 更 为 可 靠 机 械 学 技 术 设 备 通 常 是 由 单 个 部 件 用 于 各 自 具 体 用 途 的 部 件 组 成 的 部 件 进 行 成 型 模 块 化 铸 模 和 加 工 等 过 程 它 们 通 过 连 接 弹 簧 磁 铁 电 子 绕 组 等 步 骤 形 成 一 个 机 械 结 构 因 为 部 件 零 件 通 常 上 没 有 其 他 应 用 的 使 用 历 史, 我 们 不 能 找 到 它 它 们 预 先 的 可 靠 性 数 据 机 械 结 构 的 PFHd 或 MTTFd 的 估 计 值 通 常 都 是 基 于 测 试 进 行 的 EN/IEC 62061 标 准 和 EN ISO 13849-1 标 准 都 主 张 进 行 一 个 名 为 B10d 测 试 的 测 试 过 程 在 B10d 测 试 中, 许 多 机 器 样 品 [ 通 常 至 少 为 十 个 ] 在 适 合 的 典 型 条 件 下 进 行 测 试 操 作 周 期 的 平 均 数 目 达 到 危 险 条 件 样 品 故 障 的 10% 之 前 被 称 为 B10d 值 在 实 操 中, 通 常 会 有 全 部 样 品 在 安 全 状 态 中 全 部 故 障 的 情 况 发 生, 很 明 显 标 准 B10d[ 危 险 ] 值 是 B10[ 安 全 ] 值 的 2 倍 电 子 技 术 - 有 些 运 动 零 件 没 有 有 形 耗 损 在 指 定 的 操 作 环 境 与 相 应 电 子 电 路 的 特 定 电 气 温 度 [etc] 特 性 主 要 故 障 与 它 所 构 成 部 件 [ 或 者 没 有 ] 的 固 有 可 靠 性 成 正 比 例 关 系. 出 现 单 独 的 部 件 故 障 可 能 会 有 许 多 原 因 ; 生 产 期 间 的 错 误 引 进 过 多 的 电 压 浪 涌 机 器 连 接 等 14

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 等 通 常, 电 子 部 件 中 的 故 障 很 难 通 过 分 析 而 预 测 出 来, 它 们 似 乎 都 是 随 机 产 生 的 因 此 在 测 试 实 验 室 条 件 下 电 子 设 备 的 测 试 不 一 定 发 现 典 型 的 长 期 故 障 型 态 为 了 确 定 电 子 设 备 的 可 靠 性, 它 通 常 用 于 分 析 和 计 算 我 们 可 以 找 到 可 靠 性 数 据 手 册 中 单 个 部 件 的 良 好 数 据 我 们 可 以 利 用 分 析 确 定 部 件 哪 种 故 障 模 式 是 危 险 的 部 件 故 障 模 式 达 到 50% 安 全 和 50% 危 险 这 样 的 平 衡 是 可 接 受 和 普 通 的 这 通 常 会 造 成 相 对 而 言 较 为 保 守 的 数 据 IEC 61508 标 准 提 供 了 公 式 用 来 计 算 设 备 子 系 统 的 危 险 故 障 [PFH 或 者 PFD] 的 整 体 概 率 这 个 公 式 相 当 复 杂, 将 [ 适 用 位 置 ] 部 件 可 靠 性, 潜 在 的 故 障 原 因 [ 贝 塔 因 数 ], 诊 断 覆 盖 率 [DC], 功 能 测 试 间 隔 和 验 证 测 试 间 隔 等 等 因 素 全 部 考 虑 了 进 去 好 消 息 是 这 种 复 杂 的 计 算 通 常 是 由 设 备 制 造 商 来 完 成 的 EN/IEC 62061 标 准 和 EN ISO 13849-1 标 准 接 受 子 系 统 在 IEC 61508 标 准 的 方 式 下 进 行 计 算 PFHd 结 果 可 直 接 用 于 EN ISO 13849-1 标 准 附 录 K 或 者 ISTEMA 计 算 工 具 软 件 - 软 件 故 障 在 性 质 上 通 常 系 统 固 有 的 通 过 设 计 写 入 或 者 编 辑 的 方 式 都 可 能 导 致 故 障 因 此 全 部 故 障 是 由 系 统 生 产 的 方 式 导 致 的, 而 不 是 使 用 因 此 为 了 控 制 故 障, 我 们 必 须 控 制 系 统 IEC 61508 标 准 和 EN ISO 13849-1 标 准 可 提 供 这 方 面 的 要 求 与 方 法 我 们 不 需 要 在 此 逐 一 细 说, 除 了 说 明 一 下 他 们 使 用 是 经 典 的 V 模 型 15

软 件 开 发 的 V 模 型 嵌 入 式 软 件 对 设 备 的 设 计 者 是 一 个 重 要 问 题 常 用 方 法 是 开 发 嵌 入 式 软 件, 与 在 IEC 61508 标 准 中 第 3 部 分 布 局 的 形 式 化 方 法 相 符 合 当 提 到 应 用 代 码 时, 用 户 进 行 接 口 的 软 件, 大 部 分 的 可 编 程 安 全 设 备 都 经 过 认 证 的 功 能 模 块 或 例 程 这 简 化 了 应 用 代 码 的 验 证 任 务, 但 它 必 须 记 住 完 整 的 应 用 程 序 需 要 验 证 模 块 链 接 与 参 数 处 理 的 方 式 必 须 证 明 对 指 定 任 务 是 有 效 的 EN ISO 13849-1 标 准 和 IEC/EN 62061 标 准 都 提 供 这 个 过 程 的 指 导 准 则 16

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 诊 断 覆 盖 率 当 我 们 考 虑 到 类 别 架 构 类 别 2 3 和 4 的 时 候, 我 们 已 经 接 触 了 这 个 话 题 诊 断 覆 盖 率 这 个 术 语 [ 通 常 缩 写 为 DC] 用 于 描 述 测 试 的 有 效 性 一 定 要 认 识 到 DC 不 仅 仅 是 部 件 发 生 危 险 故 障 的 数 目, 它 还 是 占 总 危 险 故 障 率 的 百 分 比 λ 这 个 符 号 用 于 表 示 故 障 率 DC 代 表 两 种 类 型 的 危 险 故 障 发 生 率 之 间 的 关 系 ; 危 险 检 测 故 障 [λdd] 即 这 些 故 障 会 导 致 或 者 可 能 导 致 安 全 功 能 的 丢 失, 但 会 被 检 测 到 在 检 测 到 故 障 之 后, 故 障 反 应 功 能 会 令 设 备 或 系 统 进 入 安 全 状 态 危 险 故 障 [λd] 即 所 有 这 些 故 障 可 能 会 潜 在 导 致, 或 者 导 致 安 全 功 能 的 丢 失 这 包 括 已 检 测 到 的 故 障 和 未 检 测 到 的 故 障 当 然 真 正 危 险 的 故 障 就 是 那 些 未 被 检 测 到 的 故 障 [ 术 语 λdu] DC 用 公 式 表 示 为, DC = λdd/λd 表 示 为 一 个 百 分 数 这 个 术 语 DC 的 含 义 对 于 标 准 EN ISO 13849-1 很 普 通, 且 对 于 EN/IEC 62061 标 准 也 一 样 然 而 它 的 来 源 方 式 却 是 不 同 的 后 者 的 标 准 是 在 故 障 模 式 分 析 的 基 础 上 进 行 计 算 的, 但 标 准 EN ISO 13849-1 提 供 了 检 查 表 形 式 的 简 化 方 法 各 种 不 同 的 诊 断 技 术 都 与 实 现 其 用 途 的 DC 百 分 数 一 起 列 在 表 中 有 些 情 况 下, 仍 然 需 要 进 行 理 性 判 断, 例 如 有 些 实 现 DC 的 技 术 与 执 行 测 试 的 时 间 长 度 是 成 正 比 例 关 系 的 时 常 有 人 认 为 这 个 方 法 太 过 笼 统 然 而 估 计 DC 值 取 决 许 多 不 同 的 变 量, 与 其 所 使 用 的 技 术, 结 果 也 只 能 尽 量 描 述 出 大 概 的 情 况 17

EN ISO 13849-1 标 准 中 的 表 格 是 通 过 BGIA 进 行 广 泛 调 查 的 基 础 上, 由 知 名 的 实 际 诊 断 技 术 在 真 实 应 用 情 况 下 进 行 的, 理 解 这 一 点 是 十 分 重 要 的 考 虑 到 简 化 的 原 则, 标 准 将 DC 分 成 了 四 个 基 础 范 围 <60% = 无 60% to <90% = 低 90% to <99% = 中 99% = 高 以 范 围 的 方 式 处 理 而 不 是 对 待 单 个 的 百 分 数, 也 能 以 切 实 可 行 的 精 度 更 为 现 实 地 进 行 考 虑 SISTEMA 工 具 使 用 与 该 标 准 相 同 的 检 查 表 由 电 子 设 备 的 使 用 越 来 越 复 杂,DC 成 为 了 一 个 更 为 重 要 的 因 素 很 可 能 在 该 标 准 的 未 来 版 本 中 会 进 一 步 澄 清 这 个 问 题 同 时, 利 用 工 程 判 断 与 利 用 常 识 也 是 足 以 正 确 选 择 DC 范 围 的 常 见 原 因 故 障 在 大 多 数 的 双 通 道 中 [ 即 单 一 的 容 错 ] 系 统 或 者 子 系 统 中, 诊 断 原 则 是 以 两 个 通 道 不 会 同 时 出 现 危 险 故 障 为 假 设 前 提 的 术 语 同 时 比 在 诊 断 测 试 间 隔 时 间 内 的 表 达 更 为 准 确 如 果 诊 断 测 试 时 间 间 隔 相 当 地 短 [ 即 小 于 八 小 时 ], 它 就 会 合 理 假 设 两 个 分 隔 的 并 无 关 的 故 障 极 不 可 能 在 那 同 一 段 时 间 内 发 生 然 而, 标 准 清 楚 地 阐 明 我 们 需 要 谨 慎 考 虑 有 关 故 障 是 分 隔 和 无 关 的 这 一 可 能 性 例 如, 如 果 在 部 件 中 的 故 障 可 预 测 会 导 致 其 他 部 件 的 故 障, 然 后 导 致 的 故 障 总 数 被 视 为 单 一 故 障 也 有 可 能 导 致 一 个 部 件 故 障 的 事 件 或 许 也 会 导 致 其 他 部 件 的 故 障 术 语 常 见 原 因 故 障 通 常 缩 写 为 CCF CCF 发 生 的 侧 向 等 级 通 常 被 描 述 为 贝 塔 (ß) 因 素 子 系 统 和 系 统 设 计 者 要 留 意 CCF 的 可 能 性, 这 是 非 常 重 要 的 有 许 多 类 型 的 CCF, 相 应 也 有 许 多 不 同 的 方 式 去 避 免 它 的 发 生 EN ISO 13849-1 标 准 在 极 端 的 复 杂 性 与 过 于 简 单 性 之 间 作 出 了 一 定 程 序 的 合 理 调 整 与 EN/IEC 62061 标 准 一 样, 它 采 用 本 质 上 是 定 性 的 方 法 它 提 供 了 一 个 已 知 措 施 的 列 表, 其 中 列 出 可 以 有 效 避 免 CCF 的 方 法 这 些 措 施 数 目 充 足, 必 须 在 18

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 系 统 或 子 系 统 的 设 计 中 予 以 实 施 据 声 称, 根 据 有 些 证 明 结 果, 列 表 单 独 使 用 这 些 措 施 不 力 可 能 并 不 能 足 以 防 止 所 有 CCF 发 生 的 可 能 性 然 而, 如 果 合 理 考 虑 列 表 的 意 图, 使 设 计 者 分 析 CCF 的 可 能 性, 在 技 术 类 型 和 指 定 应 用 的 特 性 的 基 础 上 适 当 实 施 一 些 避 免 措 施, 就 可 以 使 它 的 要 求 变 得 更 为 清 晰 列 表 的 使 可 加 强 大 多 数 基 础 的 有 效 的 技 术 的 注 意 事 项, 如 多 样 化 的 故 障 代 码 和 设 计 能 力 BGIA SISTEMA 工 具 也 需 要 实 施 标 准 CCF 检 查 表, 让 它 们 以 方 便 的 形 式 加 以 使 用 系 统 性 故 障 我 们 已 经 讨 论 过 用 MTTFd 的 形 式 和 危 险 故 障 的 可 能 性 将 安 全 可 靠 性 数 据 定 量 化 然 而, 这 还 不 是 全 部 当 我 们 参 考 这 些 术 语 时, 我 们 真 正 考 虑 的 是 故 障 似 乎 是 随 机 发 生 的 确 实,IEC/EN 62061 标 准 具 体 地 引 用 PFHd 缩 写 的 含 义 是 随 机 硬 件 故 障 的 可 能 性 但 还 有 一 些 类 型 的 故 障 选 择 性 被 称 为 系 统 性 故 障, 它 们 的 原 因 可 归 于 设 计 或 制 造 过 程 中 产 生 的 错 误 这 个 方 面 的 经 典 例 子 就 是 软 件 代 码 的 错 误 标 准 在 标 准 附 录 G 中 列 出 了 一 些 避 免 此 类 错 误 [ 因 此 也 是 故 障 ] 的 措 施 这 些 措 施 包 括 例 如 使 用 适 用 材 料 和 生 产 技 术 评 审 分 析 以 及 计 算 机 仿 真 等 等 这 些 条 款 也 有 一 些 可 预 测 到 的 事 件 和 特 性, 除 非 效 应 是 可 控 制 的, 它 们 就 会 发 生 在 运 行 环 境 中 引 起 故 障 标 准 附 录 G 中 也 提 供 相 关 措 施 例 如, 介 面 出 现 掉 电 的 情 况 是 很 容 易 预 测 到 的 因 此 部 件 的 断 电 可 使 系 统 处 于 安 全 状 态 这 些 或 许 只 是 一 些 常 识, 确 实 它 们 也 是, 但 他 们 是 仍 然 是 必 要 的 标 准 的 所 有 其 他 要 求 没 有 意 义, 除 非 是 为 了 控 制 和 避 免 系 统 性 故 障, 可 进 行 必 要 考 虑 有 时 也 会 需 要 相 同 类 型 的 措 施 用 于 控 制 随 机 硬 件 故 障 [ 目 的 是 实 现 所 需 的 PFHd], 例 如 自 动 诊 断 测 试 和 冗 余 硬 件 19

罗 克 韦 尔 自 动 化 机 器 安 全 问 题 会 以 不 同 的 方 式 对 公 司 造 成 影 响 机 械 制 造 商 / 供 应 商, 典 型 上 被 称 为 OEM( 原 始 设 备 制 造 商 ) 需 要 遵 守 相 关 的 机 器 安 全 法 规 ( 例 如 : 在 欧 洲 要 遵 守 机 械 规 范 ), 但 他 们 也 希 望 在 为 客 户 输 送 价 值 的 同 时, 改 善 机 器 的 吞 吐 量 他 们 机 器 的 终 端 用 户 希 望 提 高 设 备 综 合 效 率 减 少 平 均 维 修 时 间 降 低 材 料 浪 费 以 及 避 免 不 需 要 的 机 器 停 止 可 有 助 于 实 现 以 上 目 标, 产 生 一 个 更 为 安 全 高 产 的 工 作 场 所, 同 时 确 保 满 足 安 全 法 规 的 要 求 通 常 的 共 识 是 法 规 应 确 保 在 安 全 环 境 内 运 行, 并 且 符 合 如 EN ISO 13849-1 这 样 的 标 准, 向 相 关 法 规 展 示 其 符 合 性 是 一 个 好 方 法 但 实 现 符 合 性 会 出 现 你 无 法 预 料 到 的 挑 战... 它 真 的 对 你 的 设 备 性 能 有 效 吗? 当 它 不 该 停 止 时 停 止 了 怎 么 办? 出 现 干 扰 脱 扣 怎 么 办? 它 的 成 本 对 你 来 说 是 不 是 太 高? 你 是 否 实 施 了 太 多 的 安 全 方 案? 你 在 错 误 实 施 的 安 全 解 决 方 案 导 致 的 问 题 管 理 其 他 安 全 供 应 商 所 需 的 成 本 安 全 方 案 正 限 制 你 的 能 力 : 是 否 在 高 产 有 效 地 运 行 机 器? 执 行 维 护 任 务 是 否 快 速 和 容 易? 你 的 客 户 是 否 能 快 速 得 到 机 器? 你 的 工 厂 的 意 外 事 件 是 否 有 所 增 加? 你 的 安 全 措 施 是 否 正 确 应 用? 是 否 有 明 显 的 意 外 保 险 和 残 废 救 济 金 这 些 问 题 在 对 机 器 应 用 安 全 方 案 时, 许 多 都 不 会 考 虑 到 然 而 有 了 EN ISO 13849-1 和 IEC 62061 这 样 的 功 能 安 全 标 准, 在 所 有 的 运 行 模 式 中 ( 生 产 维 护 启 动 调 试 等 ), 安 全 应 用 方 法 正 在 指 导 朝 着 机 器 的 整 体 运 行 特 性 应 用, 并 且 应 用 安 全 自 动 化 的 正 确 等 级, 实 现 了 最 大 的 OEE( 设 备 综 合 效 率 ) 20

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 这 会 引 起 关 于 安 全 供 应 商 能 力 的 一 个 问 题 从 以 前 的 经 验 中, 安 全 被 应 用 在 防 护 机 器 上, 是 通 过 停 止 机 器, 移 除 危 险 的 方 法 这 是 一 种 允 许 制 造 商 实 现 与 法 规 保 持 一 致 性 的 做 法 但 是 关 于 产 量 和 效 率 会 怎 么 样 呢? 这 就 是 罗 克 韦 尔 自 动 化 在 自 动 与 安 全 领 域 的 经 验 与 其 他 提 供 安 全 解 决 方 案 的 众 多 公 司 产 生 差 异 化 之 处 作 为 一 家 领 先 的 自 动 化 供 应 商, 将 安 全 集 成 到 整 体 的 自 动 化 解 决 方 案 之 中, 您 就 会 看 到 为 何 客 户 在 帮 助 他 们 遵 守 安 全 法 规, 并 且 帮 助 他 们 实 现 所 需 要 的 生 产 率 与 灵 活 性 罗 克 韦 尔 的 核 心 理 念 是 供 应 自 动 化 解 决 方 案, 采 用 功 能 安 全 标 准 确 保 功 能 安 全 您 可 以 清 晰 地 看 到 例 如 EN ISO 13849-1 这 样 的 功 能 安 全 标 准 是 如 何 助 生 产 过 程 一 臂 之 力 的 罗 克 韦 尔 自 动 化 是 一 家 理 解 安 全 理 念 的 自 动 化 公 司 开 发 出 适 用 于 机 器 控 制 运 动 和 过 程 的 一 体 化 解 决 方 案, 并 将 安 全 集 成 入 这 个 一 体 化 的 控 制 平 台 中 与 罗 克 韦 尔 自 动 化 共 同 合 作 我 们 是 理 解 自 动 化 与 安 全 的 自 动 化 供 应 商... 不 仅 仅 只 是 安 全 帮 助 您 好 获 得 需 要 的 性 能... 安 全 可 靠 成 本 帮 助 您 从 投 资 获 得 最 大 回 报 法 规 需 求 帮 助 您 实 现 与 法 规 的 一 致 性 更 加 安 全 的 自 动 化 全 方 位 服 务 与 解 决 方 案 全 面 的 产 品 组 合 ( 输 入 / 逻 辑 / 执 行 ) 同 一 个 网 络 中 的 标 准 与 安 全 (CIP 安 全 ) 安 全 服 务 ( 评 估 验 证 培 训 等 等 ) 将 安 全 功 能 集 成 到 标 准 自 动 化 解 决 方 案 中 驱 动 器,PLC,I/O, 运 动, 网 络, 编 程 软 件... 简 化 架 构 降 低 成 本 提 高 性 能 罗 克 韦 尔 自 动 化, 安 全 解 决 方 案 的 全 球 领 先 公 司, 如 果 您 想 了 解 更 多 内 容 请 联 系 当 地 办 公 处 21

输 入 设 备 互 锁 开 关 压 力 感 应 设 备 这 些 设 备 被 设 计 用 来 物 理 互 锁 防 护 门 和 设 备, 只 有 当 危 险 处 于 安 全 条 件 下 时, 才 能 提 供 接 近 潜 在 危 险 区 域 的 机 会 可 用 设 备 包 括 : 带 或 不 带 防 护 锁 定 的 互 锁 开 关, 截 留 钥 匙 系 统 和 安 全 限 位 开 关 这 些 设 备 设 计 用 于 检 测 在 危 险 区 域 是 否 有 人 或 物 体 存 在 它 们 不 提 供 有 形 屏 障, 因 此 在 安 全 条 件 下 频 繁 接 近 是 理 想 的 应 用 可 用 设 备 包 括 : 安 全 光 帘 安 全 激 光 扫 描 仪 压 力 感 应 安 全 地 毯 和 安 全 边 逻 辑 安 全 继 电 器 可 编 程 安 全 控 制 器 这 些 设 备 设 计 用 来 监 控 安 全 电 路 的 状 态, 并 且 提 供 各 种 各 样 的 配 置 它 们 可 以 是 单 一 功 能 继 电 器, 或 者 是 硬 件 配 置 的 多 功 能 继 电 器 这 些 设 备 设 计 用 来 监 控 安 全 电 路 的 状 态, 可 以 进 行 具 体 功 能 的 软 件 配 置 它 们 是 专 用 的 安 全 控 制 器, 为 安 全 电 路 控 制 特 别 设 计 输 出 设 备 安 全 接 触 器 PowerFlex 交 流 变 频 器, 带 集 成 安 全 功 能 安 全 接 触 器 用 来 移 除 执 行 器 的 电 源 在 接 触 器 上 添 加 了 特 别 功 能, 以 提 供 安 全 额 定 值 机 械 连 接 的 常 闭 触 点 用 于 对 逻 辑 设 备 的 接 触 器 状 态 作 出 反 馈, 因 此 要 确 保 安 全 功 能 PowerFlex 交 流 变 频 器 有 可 选 的 集 成 安 全 功 能, 包 括 安 全 转 矩 断 开 板 安 全 速 度 控 制 和 有 条 件 防 护 闸 控 制 目 前 PowerFlex 40P,70,700S 和 700H 提 供 安 全 转 矩 断 开 板,750 系 列 PowerFlex 变 频 器 提 供 所 有 以 上 提 及 的 安 全 功 能 22

功 能 安 全 从 标 准 EN 954-1 到 标 准 EN ISO 13849-1 的 过 渡 急 停 和 脱 扣 设 备 操 作 员 界 面 这 些 设 备 设 计 用 于 提 供 机 器 的 急 停 开 关 功 能, 且 用 于 操 作 员 身 体 范 围 内 的 位 置 控 制 这 些 设 备 包 括 : 急 停 开 关 按 钮, 启 动 绳 ( 电 缆 ) 急 停 开 关 设 备 和 带 有 急 停 开 关 功 能 的 启 用 开 关 这 些 设 备 是 设 计 用 于 提 供 操 作 员 机 器 控 制 的 安 全 相 互 作 用, 包 括 如 3 位 置 启 用 开 关 和 双 手 控 制 启 用 设 备 等 设 备 集 成 安 全 控 制 器 安 全 I/O 这 些 设 备 设 计 用 于 在 一 个 平 台 内 提 供 标 准 自 动 化 控 制 和 安 全 控 制 它 们 是 可 编 程 软 件, 允 许 在 相 同 的 编 程 环 境 中 进 行 标 准 和 安 全 功 能 的 配 置 这 些 设 备 提 供 具 有 应 用 的 灵 活 性 安 全 等 级 I/O 解 决 方 案 它 们 在 解 决 方 案 的 范 围 之 内 通 过 DeviceNet 网 络 或 者 EtherNet/IP 网 络 进 行 CIP 安 全 通 讯 这 个 家 族 系 列 产 品 包 括 :CompactBlock Guard I/O, ArmourBlock Guard I/O 和 POINT Guard I/O Kinetix 运 动 驱 动 器, 带 有 集 成 安 全 功 能 Kinetix 6000 运 动 驱 动 器 具 有 可 选 的 集 成 安 全 功 能, 包 括 安 全 转 矩 断 开 板, 即 将 发 布 的 版 本 也 将 有 安 全 速 度 控 制 和 条 件 防 护 闸 控 制 23

罗克韦尔自动化 利用产品 知识与全球基础设施的优势 帮助您好实现安全与自动化的需求 FACTORYTALK FACTORY F FACT ORYTALK YTALK K NETLINX NETLI N N ஏ ஏ ᆌᆩኪ HMI ᄽ ਦ ݛ ӄ ण Ҿඇ ਦ ݛ ӄ Ҿඇ Ҿඇஇड੦ ഗ Ҿඇ থဣཥ ҾඇWWW Ҿඇ ޜ ခ ࡀᇑՔጚኸ ڞ www.discoverrockwellautomation.com/safety www.rockwellautomation.com 24

EN ISO 13849-1 Publication SAFETY-RM004A-ZH-P November 2009 安全标准参考指南 从标准EN954-1到 标准EN ISO 13849-1的过渡.