ISO 13849-1 — рівні продуктивності (PLa-PLe) систем безпеки

Гід про категорії зупинки та гід про дворучне керування обидва посилаються на ISO 13849-1 щодо необхідної надійності самого кола керування (наприклад, «система безпеки категорії 3 або 4»). Ця стаття розглядає розрахункову модель, що лежить в основі: як визначається рівень продуктивності (PL) і чому «категорія 3» сама по собі ще не фіксує PL.

П'ять рівнів: від PLa до PLe

ISO 13849-1 визначає п'ять рівнів продуктивності, від низької до високої здатності зниження ризику: PLa, PLb, PLc, PLd, PLe. Потрібний PL для конкретної функції безпеки визначається за результатами оцінки ризику (тяжкість травми, частота впливу, можливість уникнення) — ця стаття не розглядає саму оцінку ризику, а описує, як встановлюється досягнутий PL обраного кола керування.

Чотири параметри визначають досягнутий PL

1. Категорія (B, 1, 2, 3 чи 4) — структура кола: одноканальна без резервування (B, 1) до двоканальної із взаємним контролем (3, 4).
2. MTTFd — середній час до небезпечної відмови (низький/середній/ високий) на канал.
3. DCavg — діагностичне покриття: відсоток небезпечних відмов, які виявляє сама система (нульове/низьке/середнє/високе).
4. CCF — заходи проти відмови за спільною причиною: для двоканальної системи має бути показано, що єдина причина (наприклад, стрибок струму) не може викликати відмову обох каналів одночасно.

Категорії B і 1 не мають діагностичної функції — тому DCavg і CCF не відіграють ролі в розрахунку PL для цих двох категорій; враховуються лише категорія та MTTFd.

Категорія → максимально досяжний PL

Вища категорія — це передумова, а не гарантія: коло категорії 3 з низьким MTTFd або недостатніми заходами CCF все ж може опинитися нижче PLd.

Зверніть увагу: ця стаття подає понятійну рамку. Точний підрахунок балів для заходів CCF та порогові значення MTTFd за категоріями детально викладені відповідно в Додатку E ISO 13849-1 та в самому основному стандарті — для реального розрахунку PL конкретного кола звертайтеся до стандарту або використовуйте перевірене програмне забезпечення виробника.

Практична значущість

При складанні функції безпеки з окремих компонентів (наприклад, кнопки аварійної зупинки за ISO 13850, реле безпеки та контактора двигуна) недостатньо, щоб кожен компонент був сертифікований окремо — необхідно визначити PL всього ланцюга (датчик → логіка → виконавчий механізм) і порівняти його з PL, необхідним за результатами оцінки ризику.

Часті помилки

1. Ототожнення понять «категорія» та «рівень продуктивності» — установка категорії 3 з низьким MTTFd або недостатніми заходами CCF не досягає PLd автоматично.
2. Забування заходів CCF у двоканальній конструкції — два резервні канали, які можуть вийти з ладу від того самого стрибка струму чи того самого неправильно розрахованого джерела живлення, на практиці забезпечують менший захист, ніж передбачає номінальна категорія.
3. Оцінка PL лише логічного компонента (ПЛК/реле безпеки) — фактично досягнутий рівень безпеки визначається PL всього ланцюга (включно з датчиком та кінцевим вимикачем/контактором), а не однієї ланки.

Пов'язані матеріали

• Категорії зупинки (NEN-EN 60204-1)
• Дворучне керування (ISO 13851)
• Конструкція кнопки аварійної зупинки (ISO 13850)