Jste zde

Bezpečnost strojů - 2. díl - PL vs. SIL

Antonín Vojáček, 23. Listopad 2015 - 0:00

Druhý díl je již úvod do norem ČSN ISO 13849 i ČSN EN 62 061, jejich porovnání, co je spojuje a co naopak rozděluje, co mají podobné a co naopak zcela odlišné. A také za jakých podmínek lze jednu či druhou použít.

V minulém 1. díle (Bezpečnost strojů - 1. díl - úvod, normy, posouzení rizika) to byl zatím jen takový základní úvod do problematiky bezpečnosti strojů a zařízení, přičemž měl za cíl ukázat, že celá praktická problematika bezpečnosti není pouze o dvou dnes nejznámnějších normách ČSN ISO 13849 i ČSN EN 62 061, ale zahrnuje daleko širší pole působnosti a i mnoho dalších norem, které jsou neméně důležité, tj. A-norem ČSN EN ISO 12100 a ČSN EN ISO 14121.

Dnes se však již přímo vrhneme do norem ČSN ISO 13849 a ČSN EN 62 061, co je spojuje a co naopak rozděluje, co mají podobné a co naopak zcela odlišné. A také za jakých podmínek lze jednu či druhou použít.

Stanovení požadované úrovně bezpečnosti

Zpravidla je požadovaná bezpečnostní úroveň udána v C-normách. Požadovanou bezpečnostní úroveň je nutno stanovit samostatně pro každou bezpečnostní funkci zvlášť, a platí pak pro všechny navázané přístroje, jako např. pro senzor/ochranné zařízení, vyhodnocovací logickou jednotku, aktuátor (např. stykač). Pokud pro daný stroj není k dispozici žádná C-norma, nebo v odpovídající C-normě neexistují v této souvislosti žádné údaje, pak je požadovaná bezpečnostní úroveň stanovena na základě jedné z následujících norem:

  • ČSN ISO 13849-1:2006
  • ČSN EN 62 061:2005

Použitím norem je zajištěno, že náklady na realizaci budou v přiměřeném poměru ke stanovenému riziku. Ochrana obsluhy, která ručně zakládá díly do lisu, resp. je vyjímá, vyžaduje jiný úhel posouzení, než ochrana osoby, pracující na stroji, u nějž maximálním rizikem je přiskřípnutí prstů. Nadto může jeden a týž stroj v různých fázích životního cyklu vykazovat různá nebezpečná místa a odlišná rizika. V takovém případě je nutno stanovit bezpečnostní funkce pro každou fázi životního cyklu a pro každé nebezpečí zvlášť.

Základem pro všechny normy jsou následující parametry posouzení rizika:

  • Závažnost možného poranění/poškození zdraví.
  • Četnost a/nebo doba trvání vystavení riziku.
  • Možnost vyvarování se nebezpečí

Kombinace těchto parametrů určuje požadovanou bezpečnostní úroveň. Při použití postupů pro určení bezpečnostní úrovně je stroj posuzován bez bezpečnostního opatření. 

Porovnání norem ČSN ISO 13849 a ČSN EN 62061

Jak ČSN ISO 13849-1, tak i ČSN EN 62061 definují požadavky  na návrh a provedení bezpečnostních částí řídícího systému.

Norma  ČSN EN 62061, však využívající numerický postup vyčíslení rizika/bezpečnosti, kde výsledkem je hodnota SIL, a je zaměřena hlavně na elektrické a elektronické řešení bezpečnosti strojů. 

Norma ČSN EN ISO 13849-1 používající pro určené požadované bezpečnostní úrovně, podobně jako předcházející norma ČSN EN 954-1, rizikové grafy a kde je výsledkem postupu požadovaná "Performance Level“ (PLr), zahrnuje širší spektrum možností realizace, protože v sobě zahrnuje a uvažuje použití i mechanických, pneumatických a hydraulických prvků.  

Klasifikace parametru "Performance Level“ PL bezpečnostní normy ČSN ISO 13849 a parametru "Safety Integrity Level" SIL normy ČSN EN 62061 podle v obou normách vedeného podobného parametru pravděpodobnosti výskytu poruchy za 1 hodinu.

Spojujícím prvkem mezi oběma normami, resp. jejich hodnotami PL a SIL je úroveň "Průměrná pravděpodobnost nebezpečné poruchy za 1 hodinu".

Přímé porovnání úrovní parametrů PL normy ČSN ISO 13849 a SIL normy ČSN EN 62061 podle úrovně pravděpodobnosti poruchy za 1 hodinu.

Přestože v případech obou norem však požadovanou bezpečnostní úroveň určují parametry „Závažnost možného poranění“, „Četnost a doba trvání vystavení nebezpečí“ a „Možnost prevence nebezpečí” a mezi oběma normami existuje "spojovací - přepočítávající" prvek "Průměrná pravděpodobnost poruchy za hodinu", je zakázáno použít současně obě normy a vzájemně je kombinovat. Konstruktér / vývojář stroje či výrobní linky si musí vždy vybrat odpovídající normu v závislosti na použité technologii podle údajů v následující tabulce:

Z tabulky je patrné, že normy ČSN ISO 13849 a ČSN EN 62061 nejsou zcela zástupné a je tedy již před návrhem samotného zařízení vhodně rozhodnout, která norma se bude v daném projektu / konstrukci stroje nebo linky aplikovat. 

Určení cílové "bezpečnostní" hodnoty PL normy ČSN EN ISO 13849-1

Úroveň vlastností PL představuje diskrétní úroveň k určení schopností bezpečnostních částí ovládacích systémů k vykonávání bezpečnostní funkce. Tyto úrovně jsou v normě (ČSN EN ISO 13849-1) definovány ve formě pravděpodobnosti nebezpečné poruchy za hodinu. Stanovení Performance Level PL podle ČSN EN ISO 13849-1 se používá pro stanovení požadované úrovně bezpečnosti také rizikové grafy. Pro určení výše rizika pracuje se stejnými parametry S, F a P, jako ČSN EN 954-1.

PL je definována v pěti stupních. Je závislá na struktuře řídícího systému, spolehlivosti použitých součástí, schopnosti detekovat chyby, stejně jako odolnost proti poruchám se společnou příčinou ve vícekanálových systémech řízení. Navíc jsou požadována další opatření pro zamezení konstrukčních závad.

Požadované úrovně vlastností PLr představuje úroveň, při které bylo dosaženo pro každou bezpečnostní funkci požadovaného snížení rizika. Pro každou zvolenou bezpečnostní funkci, která je vykonávána bezpečnostními částmi ovládacího řídícího systému musí být tedy určena a zadokumentována hodnota PLr. Určení PLr je výsledkem posouzení rizika a týká se rozsahu snížení rizika, které má být dosaženo bezpečnostními částmi řídícího systému. Odhad rizikovosti strojních zařízení lze provádět např. dle ČSN EN 1050 i pomocí grafické tabulky s následným bodovým ohodnocením úrovně rizikovosti dle 4 kvalitativních parametrů (závažnost poranění S, doba pobytu F, možnost vyvarování a pravděpodobnost výskytu P). Je zřejmé, že čím větší je požadovaný rozsah snížení rizika bezpečnostními částmi ovládacího systému, tím vyšší musí být PLr.

Vyhledávací diagram pro určení parametru PL normy ČSN EN ISO 13849.

Potom se musí přistoupit k opakovacímu procesu navržení bezpečnostních částí ovládacích systémů, který sestává z následujících kroků:

  • Identifikace bezpečnostních funkcí prováděných bezpečnostními částmi ovládacího nebo řídicího systému.
  • Specifikace požadovaných vlastností pro každou identifikovanou bezpečnostní funkci.
  • Určení požadované úrovně vlastnosti (PLr) na základě:
    • uvážení závažnosti zranění (S1 lehké, S2 těžké),
    • četnosti vystavení nebezpečí (F1 řídká až málo častá, F2 častá až nepřetržitá),
    • možnosti vyloučení nebezpečí (P1 možné za určitých podmínek, P2 sotva možné).

 

Příklad vyhledání úrovně parametru PL normy  EN ISO 13849 s anglickým popisem.

Určené cílové "bezpečnostní" hodnoty SIL normy ČSN EN 62061

Hodnota SIL je definována ve třech stupních. Je závislá na struktuře řídícího systému, spolehlivosti použitých součástí, schopnosti detekovat chyby, stejně jako odolnost proti poruchám se společnou příčinou ve vícekanálových systémech řízení. Navíc jsou požadována další opatření pro zamezení konstrukčních závad.

Stanovení SIL dle ČSN EN 62 061 se používá postup tvořený numerickým procesem. Vyhodnocován je rozsah škod, četnost a délka pobytu v nebezpečné oblasti a možnosti prevence. Navíc je zohledněna pravděpodobnost výskytu nebezpečné události.

Výpočetní tabulka pro určení parametru SIL normy ČSN EN 62 061.

Stanovení SIL bude provedeno následovně:

  • Stanovení rozsahu škod S.
  • Určení bodů za četnost F, pravděpodobnost W a prevenci P.
  • Vypočtení třídy K ze sumy F + W + P
  • Nalézt požadovanou SIL jako průsečík řádku „Rozsah škod S“ a sloupce „Třída K“ .

 

Příklad vyhledání úrovně parametru SIL normy  EN 62 061 s anglickým popisem.

Závěr 2. dílu

V tomto druhém díle jsme již přesunuli pohled na dvě dnes všeobecně z oblasti bezpečnosti strojů nejznámnějších a nejuváděnější normy ČSN ISO 13849 a ČSN EN 62 061. Pokusil jsem se o krátké porovnání obou jejich hlavních bezpečnostních parametrů, tedy PL a SIL, možnost jejich teoretického převedení mezi sebou přes pravděpodobnost výskytu poruchy. Nakonec i stručný postup odhadu jejich cílové / žádané hodnoty, na kterou je následně nutné realizovat zabezpečení zařízení, stroje či celého systému dané zvolené normy. Tímto však celá problematika zabezpečení teprve začíná...

Co bude v 3. dílu?

V 3. díle se pak zaměřím na bližší popis normy ČSN EN ISO 13849 a problematiku jejího konkrétního použití v návrhu bezpečnosti systému tak, aby bylo dosaženo požadované PL hodnoty zjištěné z působících rizik. 

Již brzy na serveru http://automatizace.hw.cz ...

Předchozí díly:

Použité odkazy:

Použitá literatura:

  • Jakub Kotek: ZHODNOCENÍ SOUČASNÝCH TECHNOLOGIÍ V ZAJIŠŤOVÁNÍ FUNKČNÍ BEZPEČNOSTI STROJNÍCH ZAŘÍZENÍ", VUT v Brně, 2014, Bakalářská práce
  • ČSN EN 62061 + změna A1. Bezpečnost strojních zařízení - Funkční bezpečnost elektrických, elektronických a programovatelných elektronických řídicích systémů souvisejících s bezpečností. Praha: Český normalizační institut, 2013. 92 s.
  • ČSN EN ISO 13849-1. Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečnostní části ovládacích systémů – Část 1: Všeobecné zásady pro konstrukci. Praha: Český normalizační institut, 2008. 84 s.
  • ČSN EN ISO 13849-2. Bezpečnost strojních zařízení - Bezpečnostní části ovládacích systémů -
Hodnocení článku: