根据欧盟法律法规,通常的机电设备在欧盟市场流通时都需要满足CE认证,涉及到的是机械指令(Machinery Directive)和电磁兼容指令(Electromagnetic Compatibility)以达到安全使用的目的。在评估机械指令时,很多人可能会忽略一项重要指标,就是机电设备中安全相关系统的PL(Performance Level),即性能等级。对于机电设备的安全相关电路性能等级的评估计算使用的标准就是EN 13849-1(等同于ISO 13849-1),它是很多机械指令相关标准中经常提及的一个重要标准。
ISO 13849是ISO(国际标准化组织)颁布的标准,主要是对控制系统的安全相关部分的要求。当然,ISO 13849主要适用于对低复杂度的机械设备进行功能安全评估,对于高复杂度的机械设备一般采用IEC 62061,而对于复杂电路,比如复杂子系统一般采用IEC 61508(我们通常说的SIL功能安全认证)。PL性能等级:即在可预期的条件下,控制系统安全相关部件执行安全功能的离散等级。如果以平均每小时危险失效概率来对照SIL等级,见下表:
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 |
对于机械设备,风险评估是PL性能等级评估之前的一个必要步骤。在机械经过必要的安全设计分析和风险降低达到要求后,方能获得各个控制系统有关安全部件(SRP/CS)设计迭代过程所需的PLr值(系统要求的性能等级)。随后对安全部件(系统)进行PL评价,最终目的是满足PLr≤PL。
在实施风险评估时,有必要识别机械完成的模式、操作人员执行的任务,同时考虑不同部分的功能、加工物料的特征以及机器使用的环境等。如:上料、启动、下料、停机、恢复运转、紧急停机、故障排除、清洁保养等。
与PL值相关的四个参数:
(1)Category硬件回路架构的安全类别,分为Category B, 1, 2, 3, 4;
(2)MTTFd平均危险故障时间;
(3)DC诊断覆盖率;
(4)CCF公因失效。
通过查表、计算、妥当性确认、直接或间接的监控可以获得这些参数值,然后代入下方图表可以确认系统的PL值,并与PLr进行比较从而得到Pass或Fail的结论。如果失败,一般需要重新加强设计,从以上参数的一个或多个入手,使得PL值最终能够满足PLr,图示如下:
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