# 將旋轉式致動器整合至安全電路時，如何達到 ISO 13849 規範？

> 來源: https://rodlesspneumatic.com/zh/blog/how-can-you-achieve-iso-13849-compliance-when-integrating-rotary-actuators-into-safety-circuits/
> 已發佈: 2025-09-21T01:49:19+00:00
> 已修改: 2026-05-16T03:41:00+00:00
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## 摘要

ISO 13849 旋轉驅動器整合需要風險評估、性能等級選擇、故障安全設計、驗證和生命週期文件。本文將解釋旋轉式致動器的安全功能如何與 PL 要求、診斷涵蓋範圍、驗證測試和審計就緒的合規記錄相連結。.

## 文章

![MSUB 系列葉片式氣動旋轉台](https://rodlesspneumatic.com/wp-content/uploads/2025/05/MSUB-Series-Vane-Type-Pneumatic-Rotary-Table.jpg)

[MSUB 系列葉片式氣動旋轉台](https://rodlesspneumatic.com/zh/products/pneumatic-cylinders/msub-series-vane-type-pneumatic-rotary-table/)

當安全規範要求符合 ISO 13849 時，安全電路中的每個元件對於保護人類生命都變得至關重要。單一不符合規範的旋轉式致動器整合，就可能使您的設備面臨災難性的責任、規範性的停工，更重要的是，可能導致原本可以避免的嚴重工人傷害。

**[符合 ISO 13849 標準的旋轉式致動器整合需要有系統性的風險評估、適當的效能等級 (PL) 決定、經驗證的安全功能實作，以及完整的文件記錄](https://www.iso.org/standard/73481.html)[1](#fn-1)-可根據所需的安全完整性等級和故障安全操作模式選擇致動器。.**

身為 Bepto Pneumatics 的 Chuck，我曾指導許多設備完成複雜的安全合規專案。最近，我幫助俄亥俄州的一家機器人組裝廠實現了其關鍵安全電路的PLe合規性，使其風險評估得分降低了75%，同時保持了完整的生產效率。️

## 目錄

- [旋轉式致動器安全整合的主要 ISO 13849 要求為何？](#what-are-the-key-iso-13849-requirements-for-rotary-actuator-safety-integration)
- [如何確定安全應用所需的效能等級？](#how-do-you-determine-the-required-performance-level-for-your-safety-application)
- [哪些旋轉式推桿功能可在安全電路中實現故障安全操作？](#which-rotary-actuator-features-enable-fail-safe-operation-in-safety-circuits)
- [為什麼正確的文件是 ISO 13849 符合性稽核的關鍵？](#why-is-proper-documentation-critical-for-iso-13849-compliance-audits)

## 旋轉式致動器安全整合的主要 ISO 13849 要求為何？

瞭解 ISO 13849 要求可確保您的安全電路設計從一開始就符合法規標準。

**ISO 13849 要求進行系統性風險評估、性能等級釐定 (PLa 至 PLe)、安全功能驗證、診斷覆蓋範圍執行及驗證測試間隔，而旋轉式致動器可透過適當的選擇與整合，為整體系統可靠性做出貢獻。**

![詳細的流程圖概述了旋轉動作器系統的 ISO 13849 功能安全要求，顯示了從風險評估和性能等級 (PL) 決定到安全電路類別、診斷涵蓋範圍和驗證測試間隔的過程。圖表整合了機械手臂與突出的旋轉式致動器，說明其在安全框架中的角色，所有文字與標籤均為英文。](https://rodlesspneumatic.com/wp-content/uploads/2025/09/ISO-13849-Functional-Safety-for-Rotary-Actuator-Systems.jpg)

ISO 13849 旋轉執行器系統的功能安全性

### ISO 13849 基本原則

[該標準建立了從 PLa (最低) 到 PLe (最高) 的五個效能等級 (PL)，每個等級都要求特定的架構限制、診斷涵蓋範圍和驗證測試間隔。](https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2017/ifa-report-2-2017/index-2.jsp)[2](#fn-2)

### 安全電路架構類別

- **類別 B**:基本的安全功能，搭配久經考驗的組件
- **類別 1**:B 類加行之有效的安全原則
- **類別 2**:定期測試安全功能
- **類別 3**:單一故障容錯與故障偵測
- **類別 4**:具有故障偵測與避免功能的單一故障容錯

### 旋轉致動器整合點

安全關鍵旋轉執行器必須與下列裝置整合：

- **位置監控**:安全位置驗證的回饋系統
- **力的限制**:可控制的扭力輸出，防止受傷
- **緊急停止功能**:立即達到安全狀態
- **診斷系統**:持續監控執行器的健康狀況

我曾與密西根州一家包裝廠的安全工程師 Jennifer 合作。她的團隊需要控制安全閘門的旋轉式致動器符合 PLd 規範。我們利用專用的無桿式氣缸實現了雙通道位置回饋，在保持 99.9% 可用性的同時，達到了所需的診斷範圍。

| 效能等級要求 | PLc | PLd | PLe |
| PFHD (每小時) | ≥3×10⁻⁶ 至 | ≥10⁻⁶ 至 | ≥10⁻⁷ 至 |
| 建築 | Cat 1,2,3 | Cat 2,3,4 | Cat 3,4 |
| 診斷範圍 | 低到中等 | 中到高 | 高 |

## 如何確定安全應用所需的效能等級？

正確的性能等級確定是合規安全電路設計的基礎。.

**透過下列方式確定所需的效能等級 [考慮傷害嚴重性 (S1-S2)、接觸頻率 (F1-F2) 及避免可能性 (P1-P2) 的系統風險評估](https://www.iso.org/cms/%20render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/05/15/51528.html?browse=tc)[3](#fn-3)-風險圖表方法提供從 PLa 到 PLe 的明確 PL 要求。.**

### 風險評估方法

1. **嚴重性評估**評估潛在傷害後果
2. **: 暴露頻率**: 判斷人員暴露於風險的頻率
3. **避免可能性**: 評估避免危險情況的能力
4. **風險圖應用**: 使用 ISO 13849 風險圖確定 PL

### 實際風險評估範例

- **高速旋轉設備**:通常需要 PLd 或 PLe
- **協作機器人應用**: 通常取決於力的 PLc 或 PLd
- **物料搬運系統**:通常是 PLb 或 PLc，根據接觸情況而定
- **緊急停止電路**:常用於關鍵應用的 PLd 或 PLe

### 文件要求

每項風險評估必須包括

- **危害識別與分析**
- **具備明確理由的風險評估**
- **績效等級判定理由**
- **安全功能規格**

## 哪些旋轉式推桿功能可在安全電路中實現故障安全操作？

故障安全操作可確保您的旋轉式推桿有助於提高整體安全電路的可靠性。

**[故障安全旋轉致動器的特點包括可預測故障模式的彈簧回位機制、診斷覆蓋範圍的雙通道位置回饋、防止損傷的限力設計，以及具有經過驗證的可靠性數據的成熟元件選擇。](https://www.iso.org/standard/66460.html)[4](#fn-4)**

### 基本故障安全功能

- **春季回歸**:斷電時自動回到安全位置
- **位置監控**:用於故障檢測的雙通道反饋
- **力的限制**:受控制的輸出扭力可防止受傷
- **診斷整合**:即時健康監控功能

### Bepto 安全等級解決方案

我們專為安全應用而設計的無桿式氣缸具有以下特點：

- **經過驗證的可靠性**:B10d 值超過 2,000 萬次循環
- **診斷相容性**:與安全 PLC 和控制器整合
- **故障安全設計**:適用於關鍵應用的彈簧回程選項
- **認證元件**:安全數據可靠

### 實施最佳實踐

- **備援感測**:多個位置回饋通道
- **交叉監控**:用於故障檢測的傳感器輸出比較
- **驗證測試**:定期驗證安全功能的運作
- **維護排程**:根據任務時間進行預防性維護

在田納西州的一家汽車製造廠中，我們協助安全經理 Robert 為其壓力煞車安全系統導入符合 PLe 標準的旋轉式致動器。我們提供的雙通道位置監控和彈簧回位功能消除了單點故障，同時滿足嚴格的 10⁷ PFHD 要求。

## 為什麼正確的文件是 ISO 13849 符合性稽核的關鍵？

全面的文件可證明符合性，並在設備的整個生命週期中實現有效的安全管理。

**正確的 ISO 13849 文件包括 [經驗證的安全需求規格、元件可靠性資料、驗證測試程序、維修說明書和修改控制流程](https://www.iso.org/standard/53640.html)[5](#fn-5)-建立可稽核的軌跡，以證明持續的合規性。.**

### 所需的文件要素

- **安全需求規格 (SRS)**:詳細安全功能說明
- **元件資料表**:可靠度值與故障模式資料
- **驗證報告**:證明安全功能效能的測試結果
- **保養程序**:定期檢查和測試要求
- **修改控制**:安全電路更新的變更管理

### 文件管理系統

有效的合規要求：

- **版本控制**:追蹤所有文件的修訂與核准
- **存取控制**:確保經授權的人員可以存取目前的版本
- **稽核追蹤**:記錄所有變更及其理由
- **定期評論**:根據作業經驗排程更新

### Bepto 文件支援

我們為安全等級元件提供全面的技術文件：

- **可靠性資料**:B10d 值和故障模式分析
- **整合指南**:逐步實現安全電路
- **驗證支援**:測試程序和預期結果
- **合規認證**:第三方驗證安全績效

### 常見的文件陷阱

- **不完整的風險評估**:危害識別缺失或分析不足
- **元件資料不足**:缺乏可靠性值或故障模式資訊
- **變更控制不佳**:影響安全功能的未記錄修改
- **證明測試不足**:缺失或不完整的安全功能驗證

## 總結

符合 ISO 13849 標準的旋轉式致動器整合需要有系統的方法，結合適當的風險評估、適當的元件選擇、故障安全設計的實施，以及全面的文件管理。

## 關於 ISO 13849 旋轉執行器整合的常見問題解答

### **問：現有的旋轉式推動器能否升級以符合 ISO 13849 規範？**

**A:**現有的致動器通常可以透過額外的安全監控、位置回饋系統和適當的文件記錄進行升級，但對於更高的性能等級而言，完全更換可能更具成本效益。

### **問：在 ISO 13849 系統中，安全功能必須多久進行一次驗證測試？**

**A:**驗證測試的間隔取決於性能等級要求，通常從 PLe 應用的每月一次到 PLc 系統的每年一次不等，具體間隔根據元件可靠性資料計算。

### **問：如果旋轉致動器在安全電路操作期間發生故障，會發生什麼情況？**

**A:**設計適當的安全電路可透過診斷範圍偵測致動器故障，並自動轉換至安全狀態，具體的回應方式取決於故障模式和電路架構。

### **問：安全應用中的旋轉式推桿是否需要第三方認證？**

**A:**第三方認證雖然不一定是強制性的，但卻能大幅簡化合規性的證明，而且通常是較高性能等級的應用或特定產業所必須的。

### **問：如何計算具有多個旋轉執行器的安全電路的整體性能等級？**

**A:**整體效能等級的計算會考慮安全鏈中所有元件的架構、診斷範圍和可靠度資料，最弱的一環通常會決定可達到的 PL。

1. “ISO 13849-1:2023 機械安全 - 控制系統的安全相關零件 - 第 1 部分：設計的一般原則”、, `https://www.iso.org/standard/73481.html`. .ISO 摘要指出，該標準提供了設計和整合執行安全功能的安全相關控制系統零件的方法、要求、建議和指導。證據作用: general_support；資料來源類型: 標準。支援：符合 ISO 13849 的旋轉式致動器整合需要有系統性的風險評估、適當的性能等級判定、經驗證的安全功能實作，以及完整的文件。. [↩](#fnref-1_ref)
2. “「機器控制的功能安全 (IFA Report 2/2017e)」、, `https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2017/ifa-report-2-2017/index-2.jsp`. .DGUV/IFA 解釋 EN ISO 13849 的應用，包括性能等級 a 至 e、類別 B 至 4、診斷涵蓋範圍、元件可靠性，以及工程安全功能的範例。證據作用: general_support; 資料來源類型: 研究。支援：本標準建立了從 PLa 到 PLe 的五個效能等級，以及架構、診斷涵蓋範圍和驗證測試的影響。. [↩](#fnref-2_ref)
3. “「ISO 12100:2010 機械安全 - 設計的一般原則 - 風險評估與風險降低」、, `https://www.iso.org/cms/%20render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/05/15/51528.html?browse=tc`. .ISO 摘要描述了風險評估和降低風險的方法，包括識別危害以及估計和評估機器生命週期中的風險。證據作用：機制；來源類型：標準。支援：考慮傷害嚴重性、接觸頻率和避免可能性的系統風險評估。. [↩](#fnref-3_ref)
4. “「ISO 14118:2017 機械安全 - 防止意外啟動」、, `https://www.iso.org/standard/66460.html`. .ISO 摘要規定了在人為干預危險區域時，防止機器從電源、氣動能量、儲存能量和其他來源意外啟動的設計方式。證據作用：機制；來源類型：標準。支援：故障安全旋轉致動器的功能包括可預測的故障模式、位置回饋、力限制，以及久經考驗的元件選擇。. [↩](#fnref-4_ref)
5. “「ISO 13849-2:2012 機械安全 - 控制系統的安全相關部分 - 第 2 部分：驗證」、, `https://www.iso.org/standard/53640.html`. .ISO 摘要規定了透過分析和測試來驗證安全功能、已達到的類別和已達到的效能等級的程序和條件。證據作用：general_support；資料來源類型：標準。支援：已驗證的安全需求規格、元件可靠度資料、驗證測試程序、維護說明書以及修改控制流程。. [↩](#fnref-5_ref)