根據歐盟法律法規,通常的機電設備在歐盟市場流通時都需要滿足CE認證,涉及到的是機械指令(Machinery Directive)和電磁兼容指令(Electromagnetic Compatibility)以達到安全使用的目的。在評估機械指令時,很多人可能會忽略一項重要指標,就是機電設備中安全相關系統的PL(Performance Level),即性能等級。對于機電設備的安全相關電路性能等級的評估計算使用的標準就是EN 13849-1(等同于ISO 13849-1),它是很多機械指令相關標準中經常提及的一個重要標準。
ISO 13849是ISO(國際標準化組織)頒布的標準,主要是對控制系統的安全相關部分的要求。當然,ISO 13849主要適用于對低復雜度的機械設備進行功能安全評估,對于高復雜度的機械設備一般采用IEC 62061,而對于復雜電路,比如復雜子系統一般采用IEC 61508(我們通常說的SIL功能安全認證)。PL性能等級:即在可預期的條件下,控制系統安全相關部件執行安全功能的離散等級。如果以平均每小時危險失效概率來對照SIL等級,見下表:
PL | PFHD | SIL |
a | > 10-5 to <10-4 | / |
b | > 3 x 10-6 to <10-5 | 1 |
c | > 10-6 to < 3 x 10-6 | 1 |
d | > 10-7 to <10-6 | 2 |
e | > 10-6 to <10-7 | 3 |
對于機械設備,風險評估是PL性能等級評估之前的一個必要步驟。在機械經過必要的安全設計分析和風險降低達到要求后,方能獲得各個控制系統有關安全部件(SRP/CS)設計迭代過程所需的PLr值(系統要求的性能等級)。隨后對安全部件(系統)進行PL評價,最終目的是滿足PLr≤PL。
在實施風險評估時,有必要識別機械完成的模式、操作人員執行的任務,同時考慮不同部分的功能、加工物料的特征以及機器使用的環境等。如:上料、啟動、下料、停機、恢復運轉、緊急停機、故障排除、清潔保養等。
與PL值相關的四個參數:
(1)Category硬件回路架構的安全類別,分為Category B, 1, 2, 3, 4;
(2)MTTFd平均危險故障時間;
(3)DC診斷覆蓋率;
(4)CCF公因失效。
通過查表、計算、妥當性確認、直接或間接的監控可以獲得這些參數值,然后代入下方圖表可以確認系統的PL值,并與PLr進行比較從而得到Pass或Fail的結論。如果失敗,一般需要重新加強設計,從以上參數的一個或多個入手,使得PL值最終能夠滿足PLr,圖示如下:
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