ISO 13849-1 — уровни производительности (PLa-PLe) систем безопасности

Гид по категориям останова и гид по двуручному управлению оба ссылаются на ISO 13849-1 в отношении требуемой надёжности самой схемы управления (например, «система безопасности категории 3 или 4»). Эта статья рассматривает лежащую в основе расчётную модель: как определяется уровень производительности (PL) и почему «категория 3» сама по себе ещё не фиксирует PL.

Пять уровней: от PLa до PLe

ISO 13849-1 определяет пять уровней производительности, от низкой до высокой способности снижения риска: PLa, PLb, PLc, PLd, PLe. Требуемый PL для конкретной функции безопасности определяется по результатам оценки риска (тяжесть травмы, частота воздействия, возможность избежать) — эта статья не рассматривает саму оценку риска, а описывает, как устанавливается достигнутый PL выбранной схемы управления.

Четыре параметра определяют достигнутый PL

1. Категория (B, 1, 2, 3 или 4) — структура схемы: одноканальная без резервирования (B, 1) до двухканальной со взаимным контролем (3, 4).
2. MTTFd — среднее время до опасного отказа (низкое/среднее/высокое) на канал.
3. DCavg — диагностическое покрытие: процент опасных отказов, обнаруживаемых самой системой (нулевое/низкое/среднее/высокое).
4. CCF — меры против отказа по общей причине: для двухканальной системы должно быть показано, что единственная причина (например, скачок тока) не может вызвать отказ обоих каналов одновременно.

Категории B и 1 не имеют диагностической функции — поэтому DCavg и CCF не играют роли в расчёте PL для этих двух категорий; учитываются только категория и MTTFd.

Категория → максимально достижимый PL

Более высокая категория — это предпосылка, а не гарантия: схема категории 3 с низким MTTFd или недостаточными мерами CCF всё же может оказаться ниже PLd.

Обратите внимание: эта статья даёт понятийную рамку. Точный подсчёт баллов для мер CCF и пороговые значения MTTFd по категориям подробно изложены соответственно в Приложении E ISO 13849-1 и в самом основном стандарте — для реального расчёта PL конкретной схемы обращайтесь к стандарту или используйте проверенное программное обеспечение производителя.

Практическая значимость

При сборке функции безопасности из отдельных компонентов (например, кнопки аварийного останова по ISO 13850, реле безопасности и контактора двигателя) недостаточно, чтобы каждый компонент был сертифицирован по отдельности — необходимо определить PL всей цепи (датчик → логика → исполнительный механизм) и сравнить его с PL, требуемым по результатам оценки риска.

Частые ошибки

1. Отождествление понятий «категория» и «уровень производительности» — установка категории 3 с низким MTTFd или недостаточными мерами CCF не достигает PLd автоматически.
2. Забывание мер CCF в двухканальной конструкции — два резервных канала, которые могут выйти из строя от одного и того же скачка тока или одного и того же неправильно рассчитанного источника питания, на практике обеспечивают меньшую защиту, чем предполагает номинальная категория.
3. Оценка PL только логического компонента (ПЛК/реле безопасности) — фактически достигнутый уровень безопасности определяется PL всей цепи (включая датчик и конечный выключатель/контактор), а не одного звена.

Связанные материалы

• Категории останова (NEN-EN 60204-1)
• Двуручное управление (ISO 13851)
• Конструкция кнопки аварийного останова (ISO 13850)