Wenn Sicherheitsvorschriften die Einhaltung der ISO 13849 fordern, wird jede Komponente in Ihrem Sicherheitskreis zum entscheidenden Faktor für den Schutz von Menschenleben. Eine einzige nicht konforme Drehantriebsintegration kann Ihre Anlage einer katastrophalen Haftung, behördlichen Abschaltungen und vor allem schweren Verletzungen von Mitarbeitern aussetzen, die hätten verhindert werden können.
Die Integration eines ISO 13849-konformen Drehantriebs erfordert eine systematische Risikobewertung, eine angemessene Bestimmung des Performance Levels (PL), eine validierte Implementierung der Sicherheitsfunktion und eine umfassende Dokumentation.1-mit der Auswahl des Betätigungselements auf der Grundlage des erforderlichen Safety Integrity Levels und der ausfallsicheren Betriebsarten.
Als Chuck von Bepto Pneumatics habe ich zahlreiche Einrichtungen bei komplexen Projekten zur Einhaltung von Sicherheitsvorschriften begleitet. Kürzlich habe ich einer Roboter-Montageanlage in Ohio geholfen, die PLe-Konformität für ihre kritischen Sicherheitsschaltungen zu erreichen und ihre Risikobewertungswerte um 75% zu senken, während die volle Produktionseffizienz beibehalten wurde. ️
Inhaltsverzeichnis
- Was sind die wichtigsten Anforderungen der ISO 13849 für die Sicherheitsintegration von Drehantrieben?
- Wie bestimmen Sie den erforderlichen Performance Level für Ihre Sicherheitsanwendung?
- Welche Merkmale ermöglichen einen ausfallsicheren Betrieb in Sicherheitsstromkreisen?
- Warum ist eine ordnungsgemäße Dokumentation für Audits zur Einhaltung der ISO 13849 von entscheidender Bedeutung?
Was sind die wichtigsten Anforderungen der ISO 13849 für die Sicherheitsintegration von Drehantrieben?
Die Kenntnis der Anforderungen der ISO 13849 stellt sicher, dass Ihr Sicherheitsschaltkreisdesign von Anfang an den gesetzlichen Normen entspricht.
Die ISO 13849 fordert eine systematische Risikobewertung, die Bestimmung des Performance Levels (PLa bis PLe), die Validierung von Sicherheitsfunktionen, die Implementierung von Diagnosedeckungsgraden und Proof-Test-Intervallen - wobei Drehantriebe durch die richtige Auswahl und Integration einen Beitrag zur Zuverlässigkeit des Gesamtsystems leisten.
Grundlegende Prinzipien der ISO 13849
Die Norm legt fünf Leistungsstufen (PL) von PLa (niedrigste) bis PLe (höchste) fest, die jeweils bestimmte architektonische Einschränkungen, Diagnoseabdeckungen und Proof-Test-Intervalle erfordern.2
Kategorien der Sicherheitsschaltkreisarchitektur
- Kategorie B: Grundlegende Sicherheitsfunktion mit bewährten Komponenten
- Kategorie 1: Kategorie B plus bewährte Sicherheitsprinzipien
- Kategorie 2: Regelmäßige Prüfung der Sicherheitsfunktion
- Kategorie 3: Einzelfehlertoleranz mit Fehlererkennung
- Kategorie 4: Einzelfehlertoleranz mit Fehlererkennung und -vermeidung
Integrationspunkte für Drehantriebe
Sicherheitskritische Drehantriebe müssen sich mit:
- Überwachung der Position: Feedback-Systeme für die Überprüfung der Sicherheitsposition
- Kraftbegrenzung: Kontrollierte Drehmomentabgabe zur Vermeidung von Verletzungen
- Not-Aus-Funktionen: Unmittelbares Erreichen des sicheren Zustands
- Diagnostische Systeme: Kontinuierliche Überwachung des Zustands des Aktuators
Ich habe mit Jennifer zusammengearbeitet, einer Sicherheitsingenieurin in einer Verpackungsanlage in Michigan. Ihr Team benötigte PLd-Konformität für Drehantriebe, die Sicherheitstore steuern. Wir haben eine zweikanalige Positionsrückmeldung mit unseren speziellen kolbenstangenlosen Zylindern implementiert und damit die erforderliche Diagnosedeckung erreicht, während die Verfügbarkeit von 99,91 TP3T beibehalten wurde.
| Anforderungen der Leistungsstufe | PLc | PLd | PLe |
|---|---|---|---|
| PFHD (pro Stunde) | ≥3×10-⁶ bis <10-⁵ | ≥10-⁶ bis <3×10-⁶ | ≥10-⁷ bis <10-⁶ |
| Architektur | Kat. 1,2,3 | Kat. 2,3,4 | Kat. 3,4 |
| Diagnostische Abdeckung | Niedrig bis mittel | Mittel bis Hoch | Hoch |
Wie bestimmen Sie den erforderlichen Performance Level für Ihre Sicherheitsanwendung?
Die ordnungsgemäße Bestimmung des Performance Levels bildet die Grundlage für die Entwicklung konformer Sicherheitsschaltungen.
Bestimmung des erforderlichen Performance Levels durch systematische Risikobewertung unter Berücksichtigung der Schwere der Verletzung (S1-S2), der Häufigkeit der Exposition (F1-F2) und der Möglichkeit der Vermeidung (P1-P2)3-mit der Methodik des Risikographen, die klare PL-Anforderungen von PLa bis PLe liefert.
Methodik der Risikobewertung
- Bewertung des Schweregrads: Mögliche Verletzungsfolgen abschätzen
- Expositionshäufigkeit: Bestimmen, wie oft das Personal gefährdet ist
- Vermeidungsmöglichkeit: Beurteilung der Fähigkeit, gefährliche Situationen zu vermeiden
- Risikodiagramm Anwendung: Verwenden Sie das Risikodiagramm nach ISO 13849 für die PL-Bestimmung
Praktische Beispiele zur Risikobewertung
- Mit hoher Geschwindigkeit rotierende Geräte: Erfordert in der Regel PLd oder PLe
- Kollaborative Roboteranwendungen: Normalerweise PLc oder PLd je nach Kraft
- Materialtransportsysteme: Häufig PLb oder PLc je nach Exposition
- Not-Aus-Schaltungen: Häufig PLd oder PLe für kritische Anwendungen
Anforderungen an die Dokumentation
Jede Risikobewertung muss Folgendes umfassen:
- Identifizierung und Analyse von Gefährdungen
- Risikoeinschätzung mit klarer Begründung
- Begründung für die Bestimmung der Leistungsstufe
- Spezifikationen der Sicherheitsfunktionen
Welche Merkmale ermöglichen einen ausfallsicheren Betrieb in Sicherheitsstromkreisen?
Der ausfallsichere Betrieb gewährleistet, dass Ihre Drehantriebe zur Zuverlässigkeit des gesamten Sicherheitskreises beitragen.
Zu den Merkmalen der ausfallsicheren Drehantriebe gehören Federrückstellmechanismen für vorhersehbare Fehlermodi, zweikanalige Positionsrückmeldung für Diagnosezwecke, kraftbegrenzende Konstruktionen zur Vermeidung von Verletzungen und eine bewährte Komponentenauswahl mit nachgewiesenen Zuverlässigkeitsdaten.4
Wesentliche ausfallsichere Merkmale
- Rückkehr im Frühling: Automatische Rückkehr in die sichere Position bei Stromausfall
- Überwachung der Position: Zweikanalige Rückmeldung zur Fehlererkennung
- Kraftbegrenzung: Kontrolliertes Ausgangsdrehmoment verhindert Verletzungen
- Diagnostische Integration: Gesundheitsüberwachung in Echtzeit
Bepto Sicherheitsgeprüfte Lösungen
Unsere kolbenstangenlosen Zylinder für Sicherheitsanwendungen haben folgende Merkmale:
- Bewährte Zuverlässigkeit: B10d-Werte von mehr als 20 Millionen Zyklen
- Diagnostische Kompatibilität: Integration mit Sicherheits-PLCs und Steuerungen
- Ausfallsichere Konstruktion: Federrücklaufoptionen für kritische Anwendungen
- Zertifizierte Komponenten: Bewährte Teile mit etablierten Sicherheitsdaten
Bewährte Praktiken bei der Umsetzung
- Redundante Abtastung: Mehrere Kanäle zur Positionsrückmeldung
- Cross-Monitoring: Vergleich von Sensorausgängen zur Fehlererkennung
- Nachweisliche Prüfung: Regelmäßige Überprüfung des Betriebs der Sicherheitsfunktion
- Wartungsterminierung: Vorbeugende Wartung je nach Einsatzzeit
In einem Automobilwerk in Tennessee haben wir dem Sicherheitsbeauftragten Robert dabei geholfen, PLe-konforme Drehantriebe für die Sicherheitssysteme der Abkantpressen zu implementieren. Die von uns bereitgestellten Funktionen zur zweikanaligen Positionsüberwachung und Federrückstellung beseitigten einzelne Fehlerquellen und erfüllten gleichzeitig die strenge Anforderung von 10⁻⁷ PFHD.
Warum ist eine ordnungsgemäße Dokumentation für Audits zur Einhaltung der ISO 13849 von entscheidender Bedeutung?
Umfassende Dokumentation beweist die Einhaltung der Vorschriften und ermöglicht ein effektives Sicherheitsmanagement während des gesamten Lebenszyklus der Ausrüstung.
Eine ordnungsgemäße Dokumentation nach ISO 13849 umfasst validierte Spezifikationen für Sicherheitsanforderungen, Daten zur Zuverlässigkeit von Komponenten, Verfahren für Proof-Tests, Wartungsanweisungen und Änderungskontrollverfahren5-Schaffung eines prüfbaren Nachweises, der die laufende Einhaltung der Vorschriften belegt.
Erforderliche Dokumentationselemente
- Spezifikation der Sicherheitsanforderungen (SRS): Detaillierte Beschreibungen der Sicherheitsfunktionen
- Datenblätter der Komponenten: Zuverlässigkeitswerte und Daten zum Ausfallmodus
- Validierungsberichte: Testergebnisse zum Nachweis der Leistung der Sicherheitsfunktion
- Wartungsverfahren: Anforderungen an planmäßige Inspektionen und Prüfungen
- Kontrolle der Modifikation: Änderungsmanagement für die Aktualisierung von Sicherheitsschaltungen
Systeme zur Verwaltung der Dokumentation
Eine wirksame Einhaltung erfordert:
- Versionskontrolle: Nachverfolgung aller Dokumentüberarbeitungen und -genehmigungen
- Zugangskontrolle: Sicherstellen, dass autorisiertes Personal auf aktuelle Versionen zugreifen kann
- Prüfpfade: Aufzeichnung aller Änderungen und ihrer Begründungen
- Regelmäßige Bewertungen: Geplante Aktualisierungen auf der Grundlage von Betriebserfahrungen
Unterstützung der Bepto-Dokumentation
Für unsere sicherheitsbewerteten Komponenten stellen wir eine umfassende technische Dokumentation zur Verfügung:
- Daten zur Verlässlichkeit: B10d-Werte und Fehlermöglichkeitsanalyse
- Integrationsleitfäden: Schritt-für-Schritt-Implementierung der Sicherheitsschaltung
- Unterstützung bei der Validierung: Prüfverfahren und erwartete Ergebnisse
- Konformitätsbescheinigungen: Validierung der Sicherheitsleistung durch Dritte
Häufige Fallstricke bei der Dokumentation
- Unvollständige Risikobewertungen: Fehlende Gefahrenerkennung oder unzureichende Analyse
- Unzureichende Komponentendaten: Fehlende Zuverlässigkeitswerte oder Informationen zum Ausfallmodus
- Schlechte Änderungskontrolle: Undokumentierte Änderungen, die Sicherheitsfunktionen betreffen
- Unzureichende Nachweisprüfung: Fehlende oder unvollständige Überprüfung der Sicherheitsfunktion
Schlussfolgerung
Die Integration von ISO 13849-konformen Drehantrieben erfordert einen systematischen Ansatz, der eine angemessene Risikobewertung, die Auswahl geeigneter Komponenten, eine ausfallsichere Konstruktion und ein umfassendes Dokumentationsmanagement umfasst.
Häufig gestellte Fragen zur Integration von Drehantrieben nach ISO 13849
F: Können vorhandene Drehantriebe für die Einhaltung der ISO 13849 aufgerüstet werden?
A: Bestehende Antriebe können oft durch zusätzliche Sicherheitsüberwachungen, Positionsrückmeldesysteme und ordnungsgemäße Dokumentation aufgerüstet werden, obwohl ein kompletter Austausch bei höheren Performance Levels kostengünstiger sein kann.
F: Wie oft müssen die Sicherheitsfunktionen in ISO 13849-Systemen getestet werden?
A: Die Intervalle für Proof-Tests hängen von den Anforderungen der Leistungsstufe ab und reichen in der Regel von monatlich für PLe-Anwendungen bis jährlich für PLc-Systeme, wobei die spezifischen Intervalle auf der Grundlage der Zuverlässigkeitsdaten der Komponenten berechnet werden.
F: Was passiert, wenn ein Drehantrieb während des Betriebs des Sicherheitskreises ausfällt?
A: Richtig konzipierte Sicherheitsschaltungen erkennen Aktuatorausfälle durch Diagnoseabdeckung und gehen automatisch in einen sicheren Zustand über, wobei die spezifische Reaktion von der Ausfallart und der Schaltungsarchitektur abhängt.
F: Sind für Drehantriebe in Sicherheitsanwendungen Zertifizierungen durch Dritte erforderlich?
A: Zertifizierungen durch Dritte sind zwar nicht immer obligatorisch, vereinfachen aber den Nachweis der Konformität erheblich und werden häufig für Anwendungen mit höherer Leistungsstufe oder für bestimmte Industriezweige verlangt.
F: Wie berechnet man den gesamten Performance Level für einen Sicherheitskreis mit mehreren Drehantrieben?
A: Bei der Berechnung des Gesamtleistungsniveaus werden die Architektur, der Diagnosedeckungsgrad und die Zuverlässigkeitsdaten aller Komponenten in der Sicherheitskette berücksichtigt, wobei das schwächste Glied in der Regel den erreichbaren PL bestimmt.
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“ISO 13849-1:2023 Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze”,
https://www.iso.org/standard/73481.html. Die ISO-Zusammenfassung besagt, dass die Norm Methoden, Anforderungen, Empfehlungen und Anleitungen für den Entwurf und die Integration von sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungssystemen, die Sicherheitsfunktionen ausführen, bereitstellt. Nachweisrolle: general_support; Quellentyp: Norm. Unterstützt: Die Integration eines ISO 13849-konformen Drehantriebs erfordert eine systematische Risikobewertung, eine angemessene Bestimmung des Performance Levels, eine validierte Implementierung der Sicherheitsfunktion und eine umfassende Dokumentation. ↩ -
“Funktionale Sicherheit von Maschinensteuerungen (IFA-Report 2/2017e)”,
https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2017/ifa-report-2-2017/index-2.jsp. Die DGUV/IFA erläutert die Anwendung der EN ISO 13849, einschließlich der Performance Level a bis e, der Kategorien B bis 4, des Diagnosedeckungsgrades, der Bauteilzuverlässigkeit und Beispiele für technische Sicherheitsfunktionen. Rolle des Nachweises: general_support; Quellenart: research. Unterstützt: Die Norm legt fünf Performance Levels von PLa bis PLe mit Auswirkungen auf die Architektur, den Diagnosedeckungsgrad und die Nachweisprüfung fest. ↩ -
“ISO 12100:2010 Sicherheit von Maschinen - Allgemeine Gestaltungsleitsätze - Risikobeurteilung und Risikominderung”,
https://www.iso.org/cms/%20render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/05/15/51528.html?browse=tc. Die ISO-Zusammenfassung beschreibt eine Methodik zur Risikobewertung und Risikominderung, einschließlich der Ermittlung von Gefahren und der Abschätzung und Bewertung von Risiken während des Lebenszyklus einer Maschine. Rolle des Nachweises: Mechanismus; Quellenart: Norm. Unterstützt: Systematische Risikobewertung unter Berücksichtigung der Schwere der Verletzung, der Häufigkeit der Exposition und der Vermeidungsmöglichkeiten. ↩ -
“ISO 14118:2017 Sicherheit von Maschinen - Vermeidung von unerwartetem Anlauf”,
https://www.iso.org/standard/66460.html. Die ISO-Abstimmung spezifiziert eingebaute Mittel zur Verhinderung eines unerwarteten Maschinenanlaufs durch Stromversorgungen, pneumatische Energie, gespeicherte Energie und andere Quellen während menschlicher Eingriffe in Gefahrenzonen. Nachweisfunktion: Mechanismus; Quellenart: Norm. Unterstützt: Zu den Merkmalen ausfallsicherer Drehantriebe gehören vorhersehbare Fehlermodi, Positionsrückmeldung, Kraftbegrenzung und eine bewährte Komponentenauswahl. ↩ -
“ISO 13849-2:2012 Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 2: Validierung”,
https://www.iso.org/standard/53640.html. Die ISO-Abstimmung legt Verfahren und Bedingungen für die Validierung von Sicherheitsfunktionen, erreichten Kategorien und erreichten Leistungsstufen durch Analyse und Prüfung fest. Nachweisrolle: general_support; Quellentyp: Norm. Unterstützt: Validierte Sicherheitsanforderungsspezifikationen, Zuverlässigkeitsdaten von Komponenten, Nachweisprüfverfahren, Wartungsanweisungen und Änderungskontrollprozesse. ↩
