机械安全标准及风险评估.ppt
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1、机械安全标准及风险评估,徐 凯 Safety Consultant,CSM,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,Contents,2. 机械安全标准ISO 13849-1,3. 风险评估及风险减少,1. 机械安全标准EN954-1,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,Contents,1. 机械安全标准EN954-1,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights
2、reserved.,控制系统防护措施 EN 954 1,S_ 伤害的程度: 1 = 轻伤 2 = 重伤或死亡 F_ 面临危险的时间和频率: 1 = 从无到经常发生 2 = 从经常发生到持续发生 P_ 避免危险的可能性: 1 = 在特定条件下可能 2 = 几乎不可能,根据EN954-1进行风险评估 (控制系统安全部分失效),Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,等级描述, EN 954-1,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
3、,等级描述, EN 954-1,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,接线示例一,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,接线示列二,等级 4 输出接线 接触器,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,安全控制电路设计 一,急停按钮的直接串联 主回路 不带辅助控制回路,Copyright 2007 Rockwell Automation, In
4、c. All rights reserved.,M 3,K1,K2,K2,START,STOP,K1,E-Stop,不允许, K1 并没有冗余和监控的安全措施. K1的一个主要的故障就会导致危险状态的出现。,急停按钮通过控制辅助回路里中间继电器,来控制主回路里的交流接触器。,安全控制电路设计 二,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,EN 954-1: 等级 2,2,符合 等级 B 的要求,并且使用适当的、可靠的安全设计法则: 在机器启动的时候,执行一个安全检测功能,若有必要可以周期性的执行该检测功能,只有系
5、统是安全的,机器才能够启动 . 通过一个频繁的检测,故障可以被检测出来 也就是 高等级的安全特性,单通道输入 使用启动检测功能的控制器件,等级,基本要求,系统特性,典型应用,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,外部接线的分类 等级 2,急停按钮的应用(等级2),安全触点,根据 EN 60204 安全相关控制部分,根据 VDE 0100 电源控制部分,故障评估 可检测接地故障 可检测安全回路故障,E-Stop,on,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All ri
6、ghts reserved.,EN 954-1: 等级 3,等级,基本要求,系统特性,典型应用,3,符合 等级 B 的要求,并且使用适当的、可靠的安全设计法则 安全相关部分必须按照以下设计: - 在任何部分的单一故障不会导致安全功能的丢失 并且 - 任何时候,使用适当的方法,单一故障能够被检测出来,双通道触点 (或两个分 离的)安全输入 设备, 连接至两个独立的电路 单元。,一个单一故障的出现不会 导致安全功能的丢失 在下一次安全功能实施 前,能够检测出该单一 故障 但并不是所有的故障都 会被检测出来,一个累 计的故障会导致安全功 能的丢失,Copyright 2007 Rockwell Au
7、tomation, Inc. All rights reserved.,外部接线的分类 等级 3,急停按钮的应用(等级3),安全触点,反馈回路,反馈回路,E-Stop,on,根据 EN 60204 安全相关控制部分,根据 VDE 0100 电源控制部分,故障评估 可检测接地故障 可检测安全电路中的故障 可检测急停按钮的故障,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,EN 954-1: 等级 4,等级,基本要求,系统特性,典型应用,4,符合 等级 B 的要求,并且使用 适当的、可靠的安全设计法则 安全相关部分必须按
8、照以下设 计: - 在任何部分的单一故障不会 导致安全功能的丢失 并且 任何时候,使用适当的方法, 单一故障能够被检测出来 一个累计的故障不会导致安 全功能的丢失,能够及时检测出单一故障 以防止安全功能的丢失. 先前的、累计的故障不会 导致安全功能的丢失,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,反馈回路,安全触点,反馈回路,安全触点,E-Stop,on,故障评估 可检测接地故障 可检测安全电路中的故障 可检测急停按钮的故障 可检测急停按钮接线的故障,急停按钮的应用(等级4),外部接线的分类 等级 4,根据 EN
9、 60204 安全相关控制部分,根据 VDE 0100 电源控制部分,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,Contents,2. 机械安全标准ISO 13849-1,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,机器控制系统的安全标准,2005.9.27,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,确定性和可能性之间的平衡关系,Copyright 20
10、07 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,PL的定义及其与SIL的关系,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,PL,EN ISO 13849-1的关键:性能水平PL,安全功能 PLr: 必需的性能 水平 确定SRP/CS 确定PL值 PL PLr? 验证,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,简单的方法:通过风险图表进行风险分析,S: 伤害的程度 F: 危险暴露的频率
11、 和/或时间 P: 避免危险或限制 伤害的可能性,风险评估,的起点,低风险,必需的性能水平PLr,高风险,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,对于类型发生了什么?,类型 (冗余,测试),EN 954-1 (1997),Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,每个类型的特定结构,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,MTTFd 到(危险)故障
12、的平均时间,MTTFd: 系统的单个通道预计不发生危险故障的平均操作 时间,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,MTTFd 到(危险)故障的平均时间,MTTFd: 系统的单个通道预计不发生危险故障的平均操作 时间,典型值,元件,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,MTTFd: 系统的单个通道预计不发生危险故障的平均操作 时间,典型值,元件,通道,MTTFd 到(危险)故障的平均时间,Copyright 2007 Rock
13、well Automation, Inc. All rights reserved.,MTTFd: 系统的单个通道预计不发生危险故障的平均操作 时间,典型值,综合,元件,通道,系统,MTTFd 到(危险)故障的平均时间,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,MTTFd: 系统的单个通道预计不发生危险故障的平均操作 时间,典型值,综合,等级,元件,通道,系统,MTTFd 到(危险)故障的平均时间,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserv
14、ed.,DC 诊断覆盖率,已发现的危险故障的概率 所有的危险故障的概率,DC =,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,已发现的危险故障的概率 所有的危险故障的概率,DC =,元件,DC 诊断覆盖率,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,已发现的危险故障的概率 所有的危险故障的概率,DC =,元件,系统,DC 诊断覆盖率,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights
15、reserved.,已发现的危险故障的概率 所有的危险故障的概率,DC =,系统,元件,DC 诊断覆盖率,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,CCF 共同原因的故障,适用于 多通道结构 (2, 3, 4类),CCF: 以65分为起点的评分方法,25,20,10,15,5,5,5,多样性,过压等,EMC,温度等,85,O.K.,CCF,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,性能水平与类型,B 无,1 无,2 低,2 中,3
16、低,3 中,4 高,类型: DCavg:,低 中 高,性能水平,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,B 无,1 无,2 低,2 中,3 低,3 中,4 高,类型: DCavg:,低 中 高,性能水平与类型,Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.,3类 MTTFd= 202年 DC=90% CCF PL d,4类 MTTFd= 856年 DC=99% CCF PL e,安全 互锁,安全 继电器 #2,光耦合器,方向阀,主阀,安
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- 机械 安全标准 风险 评估
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