안전 규정에서 ISO 13849 준수를 요구하는 경우, 안전 회로의 모든 구성 요소는 사람의 생명을 보호하는 데 매우 중요합니다. 규정을 준수하지 않는 단일 로터리 액추에이터 통합으로 인해 시설이 치명적인 책임과 규제에 따른 가동 중단, 그리고 무엇보다도 예방할 수 있었던 심각한 작업자 부상에 노출될 수 있습니다.
ISO 13849를 준수하는 로터리 액추에이터 통합에는 체계적인 위험 평가, 적절한 PL(성능 수준) 결정, 검증된 안전 기능 구현 및 포괄적인 문서화가 필요합니다.1-필요한 안전 무결성 수준 및 페일 세이프 작동 모드에 따라 액추에이터를 선택할 수 있습니다.
벱토 뉴매틱스의 척으로서 저는 복잡한 안전 규정 준수 프로젝트를 통해 수많은 시설을 안내했습니다. 최근에는 오하이오의 한 로봇 조립 공장에서 중요 안전 회로에 대한 PLe 규정 준수를 지원하여 생산 효율성을 최대한 유지하면서 위험 평가 점수를 75%까지 낮췄습니다. ️
목차
- 로터리 액추에이터 안전 통합을 위한 주요 ISO 13849 요구 사항은 무엇인가요?
- 안전 애플리케이션에 필요한 성능 수준을 어떻게 결정하나요?
- 안전 회로에서 페일 세이프 작동을 가능하게 하는 로터리 액추에이터 기능은 무엇입니까?
- ISO 13849 규정 준수 감사에서 적절한 문서화가 중요한 이유는 무엇인가요?
로터리 액추에이터 안전 통합을 위한 주요 ISO 13849 요구 사항은 무엇인가요?
ISO 13849 요구 사항을 이해하면 안전 회로 설계가 처음부터 규제 표준을 충족할 수 있습니다.
ISO 13849는 로터리 액추에이터의 적절한 선택과 통합을 통해 전반적인 시스템 신뢰성에 기여하는 체계적인 위험 평가, 성능 수준 결정(PLa~PLe), 안전 기능 검증, 진단 범위 구현 및 증명 테스트 주기를 요구합니다.
ISO 13849 기본 원칙
이 표준은 PLa(최저)부터 PLe(최고)까지 5개의 성능 수준(PL)을 설정하며, 각 수준에는 특정 아키텍처 제약, 진단 범위 및 증명 테스트 간격이 필요합니다.2
안전 회로 아키텍처 카테고리
- 카테고리 B: 검증된 부품을 사용한 기본 안전 기능
- 카테고리 1: 카테고리 B + 검증된 안전 원칙
- 카테고리 2: 안전 기능의 주기적 테스트
- 카테고리 3: 결함 감지 기능을 갖춘 단일 결함 허용 오차
- 카테고리 4: 장애 감지 및 회피 기능을 갖춘 단일 장애 허용 오차 범위
로터리 액추에이터 통합 포인트
안전이 중요한 로터리 액추에이터는 다음과 통합되어야 합니다:
- 위치 모니터링: 안전 위치 확인을 위한 피드백 시스템
- 힘 제한: 부상을 방지하기 위해 토크 출력 제어
- 비상 정지 기능: 즉각적인 안전 상태 달성
- 진단 시스템: 액추에이터 상태의 지속적인 모니터링
저는 미시간에 있는 포장 시설의 안전 엔지니어인 Jennifer와 함께 일했습니다. 그녀의 팀은 안전 게이트를 제어하는 로터리 액추에이터에 대한 PLd 규정 준수가 필요했습니다. 우리는 특수 로드리스 실린더로 듀얼 채널 위치 피드백을 구현하여 99.9% 가용성을 유지하면서 필요한 진단 범위를 달성했습니다.
| 성능 수준 요구 사항 | PLc | PLd | PLe |
|---|---|---|---|
| PFHD(시간당) | ≥3×10-⁶ ~ <10-⁵ | ≥10-⁶ ~ <3×10-⁶ | ≥10-⁷ ~ <10-⁶ |
| 아키텍처 | 고양이 1,2,3 | 고양이 2,3,4 | 고양이 3,4 |
| 진단 범위 | 낮음에서 중간 | 중간에서 높음 | 높음 |
안전 애플리케이션에 필요한 성능 수준을 어떻게 결정하나요?
적절한 성능 수준 결정은 규정을 준수하는 안전 회로 설계의 기초가 됩니다.
다음을 통해 필요한 성능 수준을 결정합니다. 상해의 심각성(S1-S2), 노출 빈도(F1-F2), 회피 가능성(P1-P2)을 고려한 체계적인 위험 평가3-위험 그래프 방법론을 통해 PLa부터 PLe까지 명확한 PL 요구 사항을 제공합니다.
위험 평가 방법론
- 심각도 평가: 잠재적 부상 결과 평가
- 노출 빈도: 직원이 얼마나 자주 위험에 노출되는지 파악
- 회피 가능성: 위험한 상황을 피하는 능력 평가
- 위험 그래프 애플리케이션: PL 결정에 ISO 13849 위험 그래프 사용
실제 위험 평가 예시
- 고속 회전 장비: 일반적으로 PLd 또는 PLe 필요
- 협업 로봇 애플리케이션: 일반적으로 힘에 따라 PLc 또는 PLd
- 자재 취급 시스템: 노출에 따라 PLb 또는 PLc를 사용하는 경우가 많습니다.
- 비상 정지 회로: 중요 애플리케이션을 위한 PLd 또는 PLe 사용 빈도가 높음
문서 요구 사항
모든 위험 평가에는 다음이 포함되어야 합니다:
- 위험 식별 및 분석
- 명확한 근거가 있는 위험 추정
- 성능 수준 결정 근거
- 안전 기능 사양
안전 회로에서 페일 세이프 작동을 가능하게 하는 로터리 액추에이터 기능은 무엇입니까?
페일 세이프 작동은 로터리 액추에이터가 전반적인 안전 회로 신뢰성에 기여하도록 보장합니다.
고장 모드를 예측할 수 있는 스프링 리턴 메커니즘, 진단 범위를 위한 듀얼 채널 위치 피드백, 부상을 방지하는 힘 제한 설계, 신뢰성 데이터가 입증된 검증된 부품 선택 등 고장 방지 로터리 액추에이터의 특징이 있습니다.4
필수 페일 세이프 기능
- 봄의 귀환: 전원 손실 시 안전 위치로 자동 복귀
- 위치 모니터링: 오류 감지를 위한 듀얼 채널 피드백
- 힘 제한: 제어된 출력 토크로 부상 방지
- 진단 통합: 실시간 상태 모니터링 기능
벱토 안전 등급 솔루션
안전 애플리케이션을 위해 설계된 로드리스 실린더의 특징입니다:
- 입증된 신뢰성: 2,000만 사이클을 초과하는 B10d 값
- 진단 호환성: 안전 PLC 및 컨트롤러와의 통합
- 페일 세이프 설계: 중요한 애플리케이션을 위한 스프링 리턴 옵션
- 인증된 구성 요소: 안전 데이터가 입증된 검증된 부품
구현 모범 사례
- 중복 감지: 여러 위치 피드백 채널
- 교차 모니터링: 오류 감지를 위한 센서 출력 비교
- 증명 테스트: 안전 기능 작동에 대한 정기적인 검증
- 유지 관리 예약: 미션 시간에 따른 예방적 유지보수
테네시주의 한 자동차 제조 공장에서 안전 관리자인 Robert가 프레스 브레이크 안전 시스템을 위해 PLe를 준수하는 로터리 액추에이터를 구현하는 데 도움을 주었습니다. 우리가 제공한 듀얼 채널 위치 모니터링 및 스프링 리턴 기능은 엄격한 10-⁷ PFHD 요구 사항을 충족하면서 단일 고장 지점을 제거했습니다.
ISO 13849 규정 준수 감사에서 적절한 문서화가 중요한 이유는 무엇인가요?
포괄적인 문서화를 통해 규정 준수를 입증하고 장비 수명 주기 전반에 걸쳐 효과적인 안전 관리가 가능합니다.
적절한 ISO 13849 문서에는 다음이 포함됩니다. 검증된 안전 요구사항 사양, 부품 신뢰성 데이터, 증명 테스트 절차, 유지보수 지침 및 수정 관리 프로세스5-지속적인 규정 준수를 입증하는 감사 가능한 추적 생성.
필수 문서 요소
- 안전 요구 사항 사양(SRS): 자세한 안전 기능 설명
- 컴포넌트 데이터 시트: 신뢰도 값 및 장애 모드 데이터
- 유효성 검사 보고서: 안전 기능 성능을 입증하는 테스트 결과
- 유지 관리 절차: 예약된 검사 및 테스트 요구 사항
- 수정 제어: 안전 회로 업데이트를 위한 변경 관리
문서 관리 시스템
효과적인 규정 준수가 필요합니다:
- 버전 관리: 모든 문서 수정 및 승인 추적
- 액세스 제어: 권한이 있는 직원이 최신 버전에 액세스할 수 있도록 보장
- 감사 추적: 모든 변경 사항과 그 정당성 기록
- 정기 리뷰: 운영 경험에 기반한 예약 업데이트
벱토 문서 지원
안전 등급을 받은 구성 요소에 대한 포괄적인 기술 문서를 제공합니다:
- 신뢰성 데이터: B10d 값 및 장애 모드 분석
- 통합 가이드: 단계별 안전 회로 구현
- 유효성 검사 지원: 테스트 절차 및 예상 결과
- 규정 준수 인증서: 안전 성능에 대한 제3자 검증
일반적인 문서화 함정
- 불완전한 위험 평가: 위험 식별 누락 또는 부적절한 분석
- 불충분한 구성 요소 데이터: 신뢰도 값 또는 장애 모드 정보 부족
- 열악한 변경 관리: 안전 기능에 영향을 미치는 문서화되지 않은 수정 사항
- 부적절한 증명 테스트: 안전 기능 검증이 누락되었거나 불완전합니다.
결론
ISO 13849를 준수하는 로터리 액추에이터 통합에는 적절한 위험 평가, 적절한 구성 요소 선택, 안전 설계 구현, 포괄적인 문서 관리가 결합된 체계적인 접근 방식이 필요합니다.
ISO 13849 로터리 액추에이터 통합에 관한 자주 묻는 질문
Q: ISO 13849 준수를 위해 기존 로터리 액추에이터를 업그레이드할 수 있나요?
A: 기존 액추에이터는 추가적인 안전 모니터링, 위치 피드백 시스템, 적절한 문서화를 통해 업그레이드할 수 있지만, 성능 수준이 높은 경우 전면 교체하는 것이 더 비용 효율적일 수 있습니다.
Q: ISO 13849 시스템에서 안전 기능은 얼마나 자주 증명 테스트를 받아야 하나요?
A: 증명 테스트 간격은 성능 수준 요구 사항에 따라 달라지며, 일반적으로 PLe 애플리케이션의 경우 매월에서 PLc 시스템의 경우 매년까지 구성 요소 신뢰성 데이터를 기반으로 계산된 특정 간격으로 이루어집니다.
Q: 안전 회로 작동 중 로터리 액추에이터가 고장 나면 어떻게 되나요?
A: 적절하게 설계된 안전 회로는 진단 범위를 통해 액추에이터 고장을 감지하고 자동으로 안전 상태로 전환하며, 고장 모드와 회로 아키텍처에 따라 특정 대응을 합니다.
Q: 안전 애플리케이션의 로터리 액추에이터에 타사 인증이 필요합니까?
A: 항상 의무 사항은 아니지만, 타사 인증은 규정 준수 증명을 크게 간소화하며 더 높은 성능 수준의 애플리케이션이나 특정 산업 부문에 필요한 경우가 많습니다.
Q: 여러 개의 로터리 액추에이터가 있는 안전 회로의 전체 성능 수준은 어떻게 계산하나요?
A: 종합 성능 수준 계산은 안전 체인에 있는 모든 구성 요소의 아키텍처, 진단 범위 및 안정성 데이터를 고려하여 가장 약한 링크가 일반적으로 달성 가능한 PL을 결정합니다.
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“ISO 13849-1:2023 기계류의 안전 - 제어 시스템의 안전 관련 부품 - 파트 1: 설계에 대한 일반 원칙”,
https://www.iso.org/standard/73481.html. ISO 초록에는 이 표준이 안전 기능을 수행하는 안전 관련 제어 시스템 부품을 설계하고 통합하기 위한 방법론, 요구 사항, 권장 사항 및 지침을 제공한다고 명시되어 있습니다. 증거 역할: 일반_지원; 소스 유형: 표준. 지원: ISO 13849를 준수하는 로터리 액추에이터 통합에는 체계적인 위험 평가, 적절한 성능 수준 결정, 검증된 안전 기능 구현 및 포괄적인 문서화가 필요합니다. ↩ -
“기계 제어의 기능적 안전성(IFA 보고서 2/2017e)”,
https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2017/ifa-report-2-2017/index-2.jsp. DGUV/IFA는 성능 수준 a~e, 카테고리 B~4, 진단 범위, 구성 요소 신뢰성 및 엔지니어링 안전 기능의 예시를 포함하여 EN ISO 13849의 적용에 대해 설명합니다. 증거 역할: 일반_지원, 출처 유형: 연구. 지원: 이 표준은 아키텍처, 진단 범위 및 증명 테스트 의미와 함께 PLa부터 PLe까지 5가지 성능 레벨을 설정합니다. ↩ -
“ISO 12100:2010 기계류의 안전 - 설계에 대한 일반 원칙 - 위험 평가 및 위험 감소”,
https://www.iso.org/cms/%20render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/05/15/51528.html?browse=tc. ISO 초록은 기계 수명 주기 동안 위험을 식별하고 위험을 추정 및 평가하는 것을 포함하여 위험 평가 및 위험 감소를 위한 방법론을 설명합니다. 증거 역할: 메커니즘, 출처 유형: 표준. 지원: 부상의 심각성, 노출 빈도 및 회피 가능성을 고려한 체계적인 위험 평가. ↩ -
“ISO 14118:2017 기계류의 안전 - 예기치 않은 시동 방지”,
https://www.iso.org/standard/66460.html. ISO 초록은 위험 구역에서 사람이 개입하는 동안 전원 공급 장치, 공압 에너지, 저장 에너지 및 기타 소스에서 예기치 않은 기계 시동을 방지하기 위해 설계된 수단을 명시합니다. 증거 역할: 메커니즘, 출처 유형: 표준. 지원: 페일 세이프 로터리 액추에이터 기능에는 예측 가능한 고장 모드, 위치 피드백, 힘 제한 및 검증된 부품 선택이 포함됩니다. ↩ -
“ISO 13849-2:2012 기계류의 안전 - 제어 시스템의 안전 관련 부품 - 파트 2: 검증”,
https://www.iso.org/standard/53640.html. ISO 초록은 분석 및 테스트를 통해 안전 기능, 달성 범주 및 달성된 성능 수준을 검증하는 절차와 조건을 명시합니다. 증거 역할: 일반_지원, 소스 유형: 표준. 지원: 검증된 안전 요구 사항 사양, 구성 요소 신뢰성 데이터, 증명 테스트 절차, 유지 관리 지침 및 수정 제어 프로세스. ↩
