Funk ní bezpe nost P edpisy a normy Siemens s.r.o. 2015
Mezinárodní normy a p edpisy Pravidla pro safety technologie jsou vyjád ena formou norem Rozhodující jsou p edpisy a normy platné v míst provozování Evropa: USA, Kanada: IEC, EN UL, ANSI, CSA Japonsko: JIS Australie: C-Tick, A-Tick Bezpe né výrobky spl ující na ízení EU p evážn spl ují rovn ž požadavky ostatních zemí Letní akademie Strana 2 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní koncepce v EU... Zahrnuje požadavky na produkty i sociální aspekty Bezpe nostní požadavky l.95 Smlouvy o ES (volný pohyb zboží) Nap. stroje l.137 Smlouvy o ES (Bezpe nost práce) Bezpe nost práce -rámcová sm rnice (89/391/EHS) Sm rnice o strojních za ízeních (2006/42/ES) * Další sm rnice Používání pracovních za ízení (86/655/EHS) Harmonizované evropské normy Výrobce Národní právní p edpisy Uživatel * Sm rnice 2006/42/ES nahrazuje od konce r. 2009 dosavadní 98/37/ES. Letní akademie Strana 3 Siemens s.r.o. 2015
SM RNICE EU ( NEW APPROACH ) Definuje mechanizmy pro eliminování bariér pro volný pohyb zboží (i služeb, kapitálu, lidí ) EU sm rnice obsahují jen obecné bezpe nostní cíle a definují základní požadavky Definování technických detail je v kompetenci pov ených asociací tvo ících normy (CEN, CENELEC). Tyto normy jsou harmonizovány zvláštní sm rnicí a uvedeny na zvl. seznamu (Ú ední v stník EU) Jsou-li spln ny harmonizované normy, p edpokládá se, že je vyhov no i bezpe nostním sm rnicím EU. EU Sm rnice mají stejný stupe d ležitosti, tj. pokud pro jedno za ízení platí více sm rnic sou asn, je t eba jim vyhov t (nap. stroj s elektrovýbavou musí vyhov t sm rnici pro stroje i pro nízkonap ovou techniku). Letní akademie Strana 4 Siemens s.r.o. 2015
Harmonizované normy Harmonizované normy jsou uvedeny na seznamu odpovídající sm rnice EU: http://www.newapproach.org // http://eur-lex.europa.eu Na seznamu sm rnice EU nejsou uvedeny další d ležité normy které mohou mít základní technický význam, protože popisují stav techniky (v dob tvorby normy) kterými lze prokázat, že je respektován stav techniky, ale nelze se na ni p ímo odkazovat pro získání zna ky CE Letní akademie Strana 5 Siemens s.r.o. 2015
Prohlášení o shod a zna ka CE Prohlášení o ES shod musí obsahovat následující údaje: Popis stroje nebo vybavení (ozna ení, typ, sériové íslo...) použité harmonizované normy (nap. EN60204-1, produktové bezpe nostní normy ) právn závazný podpis s údaji o podpisujícím Zna ka CE volného pohybu zboží", která je p edepsaná v rámci EU pro všechny výrobky, které spadají pod jednu nebo více sm rnic EU zaru uje shodu výrobku s jednou nebo více sm rnicemi EU Letní akademie Strana 6 Siemens s.r.o. 2015
Sm rnice o strojních za ízeních: Základní bezpe nostní požadavky Výrobce je povinen provézt analýzu nebezpe í, aby mohl ur it.. Ochranná opat ení proti mechanickým nebezpe ím (Stabilita, nebezpe í prasknutí, pohyblivé ásti) Ochranná opat ení proti nebezpe ím zp sobeným el. energií, požárem/výbuchem, zá ením, uvol ováním plyn, prachu apod.. Požadavky a cíle ochrany týkající se sestavování a údržby stroje, uživatelské informace o možném riziku Požadavky na ídicí a ovládací prvky pro spušt ní a zastavení Poskytnout dokumentaci a návody Letní akademie Strana 7 Siemens s.r.o. 2015
P edpoklad spln ní požadavk (Sm rnice o strojních za ízeních): Je-li stroj nebo bezpe nostní prvek vyroben v souladu s harmonizovanou evropskou normou, p edpokládá se, že odpovídá požadavk m Sm rnice Odchylky od norem: jiná technická ešená jsou dovolena, pokud bude dosaženo rovnocenné bezpe nosti (problém s prokazováním) Odpov dnost: p i dodržení norem lze vycházet z p edpokladu, že se výrobce nedopustil hrubé nedbalosti v p ípad škodní události budou postihy omezeny na minimum Letní akademie Strana 8 Siemens s.r.o. 2015
Instituce tvo ící normy ISO = Mezinárodní organizace pro normalizaci (International Organization for Standardization), Ženeva IEC = Mezinárodní elektrotechnická komise (International Electrotechnical Commission), Ženeva CEN = CEN je Evropský výbor pro normalizaci (Comité Européen de Normalisation), Brusel CENELEC = Evropský výbor pro normalizaci v elektrotechnice (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique), Brusel ( EN = Evropské normy) NI = eský normaliza ní institut Letní akademie Strana 9 Siemens s.r.o. 2015
Hierarchická struktura norem EN Obecné bezpe nostní normy Skupinové bezpe nostní normy TYP A Základní konstruk ní pokyny a základní terminologie TYP B B1 normy: Obecné bezpe. aspekty B2 normy: Zvláštní ochrané p ístroje EN ISO 12100 EN ISO 14121 (IEC 61508) EN 954 (do r.2009) EN ISO 13849 EN IEC 60204 EN IEC 62061 EN IEC 61511 EN 13850 (E-STOP) Specifické normy TYP C Specifické bezpe nostní znaky pro jednotlivé skupiny stroj EN 692 (mech. Lisy) Letní akademie Strana 10 Siemens s.r.o. 2015
Hierarchická struktura norem EN Typ A ISO 12100:2010 EN ISO 12100 (EN292) OF MACHINERY Základní terminologie a principy EN ISO 14121(1050) OF MACHINERY Principy hodnocení rizika (IEC 61508) Typ B1 Typ B2 Typ C EN 954/ISO/13849-1 OF MACHINERY Safety-related parts of control systems EN 574 TWO-HAND CIRCUIT Bezpe. normy pro konkrétní produkty (lisy, n žky, výtahy ) IEC EN 62061 OF MACHINERY Functional safety EN ISO 13850 (EN 418) EMERGENCY STOP EQUIPMENT EN 60204-1 ELECTRICAL EQUIPMENT OF MACHINES EN 61496 LIGHT BARIERS, LIGHT CURTAINS Pokud existují pro ur itý produkt harmonizované normy typu C, mají prioritu p ed B i A Letní akademie Strana 11 Siemens s.r.o. 2015
Nová terminologie ve vztahu k safety D íve normy ne inily terminologické rozdíly v oblasti bezpe nosti. Nyní se diferencuje bezpe nost vzhledem k r zným zdroj m nebezpe ných situací, nap. electrical safety vyžaduje ochranu proti úrazu elekt inou functional safety vyžaduje ochranu proti nebezpe í v d sledku nesprávné funkce... Nebezpe í nefunk ností Letní akademie Strana 12 Siemens s.r.o. 2015
Typy chyb Rozlišování na bezpe né a nebezpe né chyby Fun ní bezpe nost je docilována potla ením nebezpe ných chyb. Bezpe né chyby mají nap. vliv na ekonomiku provozu. Definice (IEC 61508-4): dangerous failure failure which has the potential to put the safety-related system in a hazardous or fail-to-function state safe failure failure which does not have the potential to put the safety-related system in a hazardous or fail-to-function state Letní akademie Strana 13 Siemens s.r.o. 2015
Analýza a minimalizace rizik Oce ování Omezování rizika podle ISO ISO 14121 12100:2010 (EN 1050) Metody pro vyhodnocení rizika jsou popsány v normách: EN ISO 12100 (d íve EN 292-2) + ISO 14121 (d íve EN 1050) = ISO 12100:2010 Kategorie EN 954 PL kategorie EN ISO EN 13849 954-1, SIL IEC 62061 SIL IEC 62061 definování omezení identifikace nebezpe í odhad rizika ocen ní rizika dostate n nízké riziko? yes analýza rizika konec hodnocení rizika OPAT ENÍ IMPLEMENTOVÁNA Letní akademie Strana 14 Siemens s.r.o. 2015 no omezení rizika (pren ISO 12100-2)
Riziko Riziko existuje tam,... kde chybná funkce m že zp sobit újmu (poškození, úraz..) Klí ové prvky pro ohodnocení rizika: závažnost zran ní pravd podobnost, že nastane nebezpe ná situace RIZIKO j e f unkcí ZÁVAŽNOSTI PRAVD PODOBNOSTI tohoto zran ní nebo škody A - Frevence a doba, po kterou je perzonál vystaven nebezpe í - - Pravd podobnost výskytu nebezpe né události Možnost vyhnou se nebo omezit zran ní/škod Letní akademie Strana 15 Siemens s.r.o. 2015
Ohodnocení rizika (podle EN 954-1) S1 EN 954-1 B1234 S2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 Závažnost zran ní S1: lehké zran ní S2: vážné, trvalé zran ní nebo smrt jedné nebo více osob Závažnost zran ní etnost/doba v nebezpe né zón Možnost vyhnout se nebezpe í etnost/doba v nebezpe né zón F1: z ídka až ob as F2: asto až trvale Možnost vyhnout se nebezpe í P1: možné za ur itých podmínek P2: sotva možné Letní akademie Strana 16 Siemens s.r.o. 2015
ISO 13849-1: graf pro stanovení rizika Ur ení požadované úrovn PL r bezpe nostní funkce Výchozí bod pro odhad minimalizace rizika S1 S2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 nízké riziko požadovaná Performance Level PLr a b c d e vysoké riziko PLr = Performance Level required Letní akademie Strana 17 Siemens s.r.o. 2015
IEC 62061: Ur ení SIL Risikobeurteilung und Sicherheitsmaßnahmen Dokument Nr.: Teil: Produkt: Ausgestellt von: Datum: Vorab Risibobeurteilung Zwischenriskobeurteilung Folgerisikobeurteilung Auswirkungen Schadensausmaß Cl Aufenthaltsdauer des Gefährdungsereignis Vermeidung Klasse Häufigkeit und/oder Eintrittswahrscheinlichkeit Möglichkeit zur Se 3-4 5-7 8-10 11-13 14-15 Fr Pr Av Tod, Verlust von Auge oder Arm 4 SIL 2 SIL 2 SIL 2 SIL 3 SIL 3 1 h 5 sehr hoch 5 Permanent, Verlust von Fingern 3 OM SIL 1 SIL 2 SIL 3 > 1 h to 1 day 5 hoch 4 Reversibel, medizinische Behandlung 2 OM SIL 1 SIL 2 > 1 day to 2 weeks 4 möglich 3 unmöglich 5 Reversibel, Erste Hilfe 1 OM SIL 1 > 2 weeks to 1 year 3 selten 2 selten 3 > 1 year 2 unwahrscheinlich 1 möglich 1 Ser. Gefahr Nr. Nr. Gefährdung Se Fr Pr Av Cl Sicherheitsmaßnahmen Sicher Nebezpe í úrazu Monitorování dví ek, Vypnutí motoru 3 5 + 4 + 3= 12 SIL2 Kommentare Letní akademie Strana 18 Siemens s.r.o. 2015
Omezení rizika (ISO 12100:2010 ) Zbylé riziko Tolerovatelné riziko Riziko ovládaného za ízení RIZIKO Pot ebné omezení rizika Skute né omezení rizika ást rizika omezená elektronickým, elektrickým systémem ást rizika omezená jinými než elektronickým, elektrickým systémem ást rizika omezená externími opat eními Letní akademie Strana 19 Siemens s.r.o. 2015
Funk ní bezpe nost (functional safety) Bezpe nost znamená ochranu p ed... Electrickým úrazem Žárem a ohn m Nebezpe ným zá ením Nesprávnou funkcí Funk ní bezpe nost: správné fungování bezpe nostního ( ídicího) systému. Letní akademie Strana 20 Siemens s.r.o. 2015
Fun ní bezpe nost Co to znamená? Fuk ní bezpe nost je ta ást celkové bezpe nosti, která závisí na správné innosti za ízení a ídících systém zajiš ujících bezpe nost. Definice (IEC 61508-4): functional safety part of the overall safety relating to the EUC and the EUC control system which depends on the correct functioning of the E/E/PE safety-related systems, other technology safety-related systems and external risk reduction facilities Letní akademie Strana 21 Siemens s.r.o. 2015
Jak docílit funk ní bezpe nosti? Bezpe nostní ízení musí pracovat za všech podmínek. To vyžaduje d kladnost p i vývoji, implementaci a údržb. odpovídající architekturu ale bezpe nostní architektura je nákladná Co je p im ené? Co je nezbytné? Normy definují pravidla pro odpovídající vlastnosti bezpe nostních ídicích systém. Základní normy IEC 61508 Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems (E/E/PES) EN ISO 13849 (954 ) Safety of machinery Safety-related parts of control systems IEC 62061 Safety of machinery Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable electronic control systems Letní akademie Strana 22 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní funkce Senzor Bin. I Anal. I Logické zpracování Bin. O Aktuátor bezpe nostní funkce vždy obsahuje celý et zec odsb ru a zpracování informace až k p íslušné akci Získání bezpe nostní informace Zpracování bezpe nostní informace Provedení bezpe nostní odezvy Definice IEC 62061: safety function: function of a machine whose failure can result in an immediate increase of the risk(s). safety-related control function (SRCF): control function with a specified integrity level (to be implemented by a SRECS) that is intended to maintain the safe condition of the machine or prevent an immediate increase of the risk(s) EN 954: safety function of control systems: Function initiated by an input signal and processed by the safety-related parts of the control system to enable the machine (as a system) to achieve a safe state Letní akademie Strana 23 Siemens s.r.o. 2015
R zné normy pro bezpe nostní ízení ISO 13849 (IEC 62061) IEC 61508 ISO 13849 IEC 61508 (IEC 62061) IEC 61496 IEC 61508 (IEC 62061) IEC 60204 Letní akademie Strana 24 Siemens s.r.o. 2015
Koncepce použití bezpe nostního PLC podle IEC 61508 Manuál Uživateský SW Vývojový systém Systémový SW HW Senzor Safety funkce Ak ní prvek ásti a komponenty použité v safety funkcích musí jako celek vyhov t IEC 61508. Letní akademie Strana 25 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní výkonnost rozdílné p ístupy: ISO 13849: Kategorie / Performance Level IEC 61508/ IEC 62061: Safety Integrity Level (SIL) CÍL: nízká pravd podobnost nebezpe né chyby IEC 62061: Požadavky založeny na t ech principech: omezená pravd podobnost nebezpe né chyby (bezpe nostní integrita HW) vhodná odolnost HW proti chybám (omezení daná architekturou HW) p edcházení systematickým chybám (systematická bezpe nostní integrita) ISO 13849: Požadavky založeny na deterministických principech požadavky na kvalitu snížují chybovost struktura systému umož ující kontrolu chyb Letní akademie Strana 26 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní výkonnost ISO 13849 IEC 62061 Letní akademie Strana 27 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní výkonnost ISO 13849 IEC 62061 Letní akademie Strana 28 Siemens s.r.o. 2015
Požadavky pro jednotlivé kategorie - ISO 13849 Chování systému Princip + + 4 3 Bezpe nostní fukce se vždy vykonávají. Chyba jsou v as detekovány. P i jedné chyb je bezpe nostní funkce vždy zachována Nedetekují se všechny chyby. Nahromad ní nedetekovaných chyb m že vézt ke ztrát bezpe nostní funkce P edevším ovlivn no strukturou + 2 Výskyt chyby m že vézt ke ztrát bezpe nostní funkce mezi kontrolami. ztráta bezpe nostní funce je detekována p i kontrole. + 1 B Výskyt chyby m že vét ke ztrát bezpe nostní funkce ale pravd podobnost výskytu je nižší než u kategorie B Výskyt chyby m že vézt ke ztrát bezpe nostní funkce P edevším ovlivn no volbou komponent Letní akademie Strana 29 Siemens s.r.o. 2015
Modelové architektury (struktury) podle ISO 13849 Letní akademie Strana 30 Siemens s.r.o. 2015
Diagnostické pokrytí (ISO 13849) Letní akademie Strana 31 Siemens s.r.o. 2015
Vyhodnocení úrovn PL Letní akademie Strana 32 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní výkonnost ISO 13849 IEC 62061 Letní akademie Strana 33 Siemens s.r.o. 2015
Cíle IEC 62061 IEC 62061 podává vysv tlení Jak postupovat p i stavb fail-safe ídicího systému z jednotlivých F-p ístroj a jak docílit bezpe nostních požadavk plánované aplikace? Jaké požadavky musí spl ovat jednotlivé p ístroje? Jak kombinovat p ístroje k dosažení žádaného stupn bezpe nosti?. Letní akademie Strana 34 Siemens s.r.o. 2015
Stupn bezpe nostní výkonnosti IEC 61508/ IEC 62061 definuje úrovn bezpe nostní integrity Safety Integrity Level (SIL): SIL1: Ne více než jedna nebezpe ná chyba v bezpe nostní funkci za 10 let SIL2: Ne více než jedna nebezpe ná chyba v bezpe nostní funkci za 100 let SIL3: Ne více než jedna nebezpe ná chyba v bezpe nostní funkci za 1000 let SIL4: Ne více než jedna nebezpe ná chyba v bezpe nostní funkci za 10000 let EN 954 / EN ISO 13849 t ídí bezpe nostn relevantní ásti systému do kategorií Definice (IEC 61508-4): safety integrity probability of a safety-related system satisfactorily performing the required safety functions under all the stated conditions within a stated period of time. Definice (EN 954-1): category Classification of the safety-related parts of a control system in respect of its resistance to faults and its subsequent behaviour in the fault condition, and which is achieved by the structural arrangement of the parts and/or by their reliability Letní akademie Strana 35 Siemens s.r.o. 2015
Základ pro vyhodnocení SIL Max. SIL safety funkce je omezena minimální SILCL v et zci, nejen vypo tenou pravd podobností nebezpe né chyby! Letní akademie Strana 36 Siemens s.r.o. 2015
IEC 62061: Díl í systémy bezpe nostní funkce F-DI F-CPU spína B10, C SS1.1 SIL 3 D DC Safety PLC CPU F-motor.startér F-m ni D Motor SS2 SIL 3 SS1.2 SIL 3 SS3 SIL 3 SS4 SIL 2 Letní akademie Strana 37 Siemens s.r.o. 2015
IEC 62061: SIL a SIL Claim SIL claim limit: SS1.1 SS1.2 SS2 SS3 SS4 SIL3 SIL3 SIL3 SIL3 SIL2 SIL2 PFH und SIL: SS1.1 SS1.2 SS2 SS3 SS4 2,0 E-9 + 1,0 E-10 + 1,2 E-8 + 5,42 E-10 + 1,8 E-9 = 1,64 E-8 SIL3??? Kvalitativní posouzení SILSystem <= SIL_Díl ího_systému, nejnižší SIL2!!! Letní akademie Strana 38 Siemens s.r.o. 2015
Safety Evaluation Tool www.siemens.com/safety-evaluation-tool www.siemens.com/f-cpu Letní akademie Strana 39 Siemens s.r.o. 2015
Rozsah p sobnosti norem IEC 62061 ISO 13849 IEC 62061 Použitelná pro všechny elektrické a elektronické architektury (SIL 1 až 3) Programovatelná za ízení musí vyhov t IEC 61508 ISO 13849-1 Použitelná pro hydraulické, pneumatické a elektromechanické systémy bez omezení Pro programovatelné el. systémy je použitelná s omezením (nap. ur ite architektury) Programovatelné ovládání PL e (nap. PLC) musí vyhov t IEC 61508 Letní akademie Strana 40 Siemens s.r.o. 2015
Porovnání Kat. (EN 954-1) / PL (ISO 13849) / SIL (IEC 62061) Kat. (EN 954-1) PL (ISO 13849) SIL (IEC 62061) Kat. B Kat. 1 Kat. 2 Kat. 3 Kat. 4 PL a PL b PL c PL d PL e Bez požadavk SIL 1 SIL 1 SIL 2 SIL 3 Letní akademie Strana 41 Siemens s.r.o. 2015
IEC 62061 a ISO 13849-1: Safety Performance SIL (IEC 62061) a PL (ISO 13849-1) definují jednozna n hierarchicky odstup ované úrovn bezpe nostní výkonnosti. PL (ISO 13849-1) Performance level (PL) pr m rná pravd podobnost nebezpe né chyby za hodinu[1/h] SIL (IEC 62061) Safety Integrity Level (SIL) a b c d e 10-5 to < 10-4 3 x 10-6 to < 10-5 10-6 to < 3 x 10-6 10-7 to < 10-6 10-8 to < 10-7 1 1 2 3 SIL a PL jsou vzájemn jednozna n p i aditelné Letní akademie Strana 42 Siemens s.r.o. 2015
Bezpe nostní funkce u strojních za ízení Typické bezpe nostní funkce zastavení akce v nouzových situacích zábrana necht nému rozb hu Složit jší bezpe nostní funkce omezení na bezpe nou rychlost blokování v závislosti na okamžitém stavu vymezení mezních poloh ízené zastavení aj. Klasické funkce definuje EN 60204-1, kde byly donedávna p epokládány jen (elektro-)mechanické prvky. Elektronické programovatelné systémy mohou být také použity, pokud vyhovují odpovídajícím normám (IEC 61508, EN 954 / ISO 13849, IEC 61800-5-2). Letní akademie Strana 43 Siemens s.r.o. 2015
Stop-kategorie podle EN 60204-1 Stop-kategorie 0 Ne ízené zastavení okamžitým odpojením energie pohoným element m stroje. Stop-kategorie 1 ízené zastavení; p ívod energie je p erušen až po zastavení pohybu. Stop-kategorie 2 ízené zastavení; p ívod energie do stroje není p erušen ani po zastavení (jen tam, kde m že dojít k pohybu). Letní akademie Strana 44 Siemens s.r.o. 2015
EN 60204: Akce v nouzových situacích Nouzové zastavení (Emergency Stop); Nouzové vypnutí Nouzové zastavení Nouzový rozb h (Emergency Start); Nouzové vypnutí (Emergency Switching-Off); Nouzové zapnutí (Emergency Switching-On). Nebezpe í v d sledku Elektrického proudu - nouzov vypnout Pohybu mechanizmu - nouzov zastavit Letní akademie Strana 45 Siemens s.r.o. 2015
Modifikace bezpe nostních funkcí Systematické výpadky Zkušenosti p i nehodách Požadavky na zm nu Požadavky provozu Zm ny zákon Úprava stroje Zm ny bezpe. požadavk Analýza nebezpe í a rizik Analýza d sledk Zpráva o analýze Zp t k odpovídající fázi Schválení návrhu zm ny Letní akademie Strana 46 Siemens s.r.o. 2015