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Thema: Maschinensicherheit (13849) - DCavg (Schon wieder...)

  1. #1
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    Guten Morgen!

    Erstmal muss ich euer Forum loben. Ich hab hier schon viel Nützliches im Bezug auf SPS gefunden, doch jetzt geht es um Normen!


    Ich arbeite gerade an meiner Bachelorarbeit im Zuge eines kleinen Projekts. Es geht um einen Personenlift. Der Aufzug ist nach der Aufzugsnorm gebaut (EN 81-xx) und da diese harmonisiert ist, brauche ich die Maschinenrichtlinie an sich nicht zu betrachten.

    Nun ist der Aufzug aber auch eine Hubmaschine, darum könnte es für mich trotzdem von Interesse sein. Erreicht werden sollte PLr-d, also zumindest Kat2, eher 3.


    Allerdings ist die Sicherheitskette nur einkanalig und hat keine Testfunktionalität (bestehendes Produkt).


    Die Sicherheitskette besteht aus:

    Einigen Öffnern – Allesamt Sicherheits-Zwangsöffnend (zertifiziert nach IEC/EN 60947-5-1)
    und 1 Schließer (Freigabe der SPS, keine safetySPS) in Reihenschaltung.

    Danach dann 2 Schütze – Redundant ausgeführt, unterbrechen Stromzufuhr (Gefahrbringende Bewegung des Motors, Ruhestrom) sofort im Fall des Auslösens eines Sicherheitsschalters.

    Die Kette wird bei jedem Bewegungsstart in den Etagen aufs Neue mit 24V versorgt. Schützabfallkontrolle ist auch enthalten. Ein Auslösen 2er Sicherheitseinrichtungen zugleich ist sehr unwahrscheinlich.


    Also nun die Fragen:
    1. Braucht man ab Kat2 zwingend eine Testung (Zweikanalig bei Kat3 ist ja auch nicht zwingend)?? Ich glaub ich hab irgendwo das Wort "muss" gelesen...

    2. Hat da wer ein Beispiel für einen gefahrbringenden Fehler? Hab so was noch nie gemacht, drum bin da irgendwie sehr Unkreativ… Muss mir die 13849-2 mit der Fehlerliste noch kaufen wenn ichs denn brauch.

    3. Ich hab gelesen dass man einen DC von 60% bei Reihenschaltung einfacher elektromechanischer Einzelgeräte annehmen kann (Quelle: ZVEI.org)??

    4. Bei den zwangsöffnenden Schaltern kann ich den Fehler "Nichtöffnen von Kontakten" ausschließen. Alles restliche muss ich schon noch berücksichtigen oder?

    Wäre super wenn mir jemand etwas weiterhelfen könnte, mit Buch und Internet komme ich nicht Richtig weiter. Insbesondere Frage 1 wäre wichtig
    Geändert von LehnerTh (27.04.2011 um 15:23 Uhr)
    Zitieren Zitieren Maschinensicherheit (13849) - DCavg (Schon wieder...)  

  2. #2
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    Hallo LehnerTh,

    Zitat Zitat von LehnerTh Beitrag anzeigen
    Der Aufzug ist nach der Aufzugsnorm gebaut (EN 81-xx) und da diese harmonisiert ist, brauche ich die Maschinenrichtlinie an sich nicht zu betrachten
    Ist das so zu verstehen, dass der Aufzug unter die Anwendung der Aufzugsrichtlinie fällt?
    Aufzüge können entweder unter die Anwendung der Maschinenrichtlinie (MRL) oder der Aufzugsrichtline fallen.
    Die Abgrenzung kannst du Artikel 24 der MRL entnehmen:
    Zitat Zitat von Maschinenrichtlinie
    Die Richtlinie 95/16/EG wird wie folgt geändert:
    1. In Artikel 1 erhalten die Absätze 2 und 3 folgende Fassung:
    „(2) Im Sinne dieser Richtlinie gilt als ‚Aufzug‘ ein Hebezeug,
    das zwischen festgelegten Ebenen mittels eines Lastträgers
    verkehrt, der sich an starren, gegenüber der Horizontalen
    um mehr als 15° geneigten Führungen entlang fortbewegt
    und bestimmt ist
    — zur Personenbeförderung,
    — zur Personen- und Güterbeförderung,
    — nur zur Güterbeförderung, sofern der Lastträger betretbar
    ist, d. h. wenn eine Person ohne Schwierigkeit in
    den Lastträger einsteigen kann, und über Steuereinrichtungen
    verfügt, die im Innern des Lastträgers oder in
    Reichweite einer dort befindlichen Person angeordnet
    sind.
    Hebeeinrichtungen, die sich nicht an starren Führungen entlang,
    aber in einer räumlich vollständig festgelegten Bahn

    bewegen, gelten ebenfalls als Aufzüge im Sinne dieser Richtlinie.
    Die Antworten zu deinen Fragen findest du zum einen im BGIA Report 2/2008
    http://www.dguv.de/ifa/de/pub/rep/re...0208/index.jsp:
    und zum anderen in den Normen ISO 13849-1 und ISO 13849-2:

    Zitat Zitat von LehnerTh Beitrag anzeigen
    1. Braucht man ab Kat2 zwingend eine Testung (Zweikanalig bei Kat3 ist ja auch nicht zwingend)?
    BGIA Report 2/2008 Kapitel 6.2.5 -> Testung ist erforderlich.

    Zitat Zitat von LehnerTh Beitrag anzeigen
    2. Hat da wer ein Beispiel für einen gefahrbringenden Fehler? Hab so was noch nie gemacht, drum bin da irgendwie sehr Unkreativ…
    BGIA Report 2/2008 Kapitel 6.2.10 -> Welche Bauteilfehler auftreten können, erläutert DIN EN ISO 13849-2

    Zitat Zitat von LehnerTh Beitrag anzeigen
    3. Ich hab gelesen dass man einen DC von 60% bei Reihenschaltung einfacher elektromechanischer Einzelgeräte annehmen kann (Quelle: ZVEI.org)??
    EN ISO 13849-1 -> enthält Abschätzungen des DCs für Funktionen und Module

    Zitat Zitat von LehnerTh Beitrag anzeigen

    4. Da die Öffner und Schützen EN 60947 zertifiziert sind, können sie unter „Fehlerausschluss von Bauteilen“ fallen.
    Aber ich glaube kaum dass ich fast die komplette Kette ausschließen kann (Es sind auch auf den Datenblättern keine Werte für MTTF bzw. Bd10 angegeben, nur die Zertifizierung)??
    EN ISO 13849-2 -> Gibt im Anhang D.5 einige Fehlerausschlüsse und die zugehörige Begründung an.
    Um MTTF und B10d Werte zu erhalten solltst du mal auf IFA Homepage stöbern
    http://www.dguv.de/ifa/de/pra/softwa...eken/index.jsp



    Gruß
    Geändert von reliability (28.04.2011 um 00:41 Uhr) Grund: Maschinenrichtlinie zitiert, da ein Link nicht erstellt werden kann

  3. Folgende 2 Benutzer sagen Danke zu reliability für den nützlichen Beitrag:

    LehnerTh (27.04.2011),Tommi (27.04.2011)

  4. #3
    LehnerTh ist offline Neuer Benutzer
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    Servus!

    Ja der Lift wurde nach der Aufzugsrichtlinie gebaut und erfüllt diese. Allerdings muss die Abgrenzung zur Hubmaschine (welche Mrl wäre) erst gemacht werden, das Ding ist etwas speziell.

    Ist aber nebensächlich, das ist nur der Grund warum ich die DIN EN ISO 13849-1 bzw -2 noch nicht gekauft habe und so viele blöde Fragen stell!

    Den Report hab ich durch, im Endeffekt wollte ich nur Bestätigung für meine Annahmen. Mal eben 2 Tage reinlesen und sich voll auskennen is halt nich...

    Hab Dank, reliability!

  5. #4
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    Hallo, ich würde mir noch mal die Geltungsbereiche der Aufzugs- und Maschinenrichtlinie genau durchlesen, und in Deiner Dokumentation schriftlich begründen welche Richtlinie und warum Du als für Dein Gerät als Gültig ansiehst.
    Falls Du die MRL anwendest, musst Du eigentlich (und ab 2012 sowieso) auch die ISO 13849 anwenden. Damit fällt Kat. 2 flach (Testung lt 13849 100x öfter erforderlich als Anforderung der Sicherheitsfunktion).
    Eine Kat. 3 ist nun aber auch nich soo schlimm, obwohl man mit der 13849 nun bei den Schützen mehr nachdenken muss (z.B. Überdimensionieren bei Siemens Schützen kann den B10d auf 10 Mio steigern, da musst Du aber mit Deinen Kennwerten bei Siemens direkt anfragen, die 1, 33 Mio was die so angeben ist worst case...)

    DIN EN ISO 13849-1 brauchst Du für so einen Einzelfall nicht kaufen, wenn Du den oben verlinkten Report der BGIA runterlädst. Wenn du eine konkrete Frage hast, kann ich da auch recherchieren....

  6. #5
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    Hallo LehnerTh,

    sieh dir bitte die Abgrenzung von Maschinenrichtlinie und Aufzugsrichtlinie im Detail an:

    Den Anwendungsbereich der Aufzugsrichtlinie habe ich ja bereits in meinem ersten Beitrag gepostet, wann diese nicht anzuwenden ist findest du nachfolgend:

    Zitat Zitat von Maschinenrichtlinie, Artikel 24

    Die Richtlinie 95/16/EG wird wie folgt geändert:
    ...
    (3) Diese Richtlinie gilt nicht für
    — Hebezeuge mit einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu 0,15 m/s,
    — Baustellenaufzüge,
    — seilgeführte Einrichtungen einschließlich Seilbahnen,
    — speziell für militärische Zwecke oder zur Aufrechterhaltung der öffentlichen Ordnung konzipierte und gebaute Aufzüge,
    — Hebezeuge, von denen aus Arbeiten durchgeführt werden können,
    — Schachtförderanlagen,
    — Hebezeuge zur Beförderung von Darstellern während künstlerischer Vorführungen,
    — in Beförderungsmitteln eingebaute Hebezeuge,
    — mit einer Maschine verbundene Hebezeuge, die ausschließlich für den Zugang zu Arbeitsplätzen
    — einschließlich Wartungs- und Inspektionspunkte an Maschinen
    — bestimmt sind,
    — Zahnradbahnen,
    — Fahrtreppen und Fahrsteige.“
    Trifft keines der Ausschluss-Kriterien zu, so ist nur die Aufzugsrichtlinie anzwenden.
    Hast du z.B. eine Fahrgeschwindigkeit kleiner 0,15 m/s, so ist dieser Aufzug aus dem Geltungsbereich der Aufzugsrichtlinie ausgeschlossen und der Maschinenrichtlinie zugeordnet.
    http://www.lift-report.de/index.php/...zugsrichtlinie

    Da du ja an deiner Bachelorarbeit arbeitest ist nachfolgender Link vielleicht hilfreich:
    http://www.beuth.de/Normen-vor-Ort-e...nZWlkPWRl.html
    Vielleicht ist ja bei Dir in der nähe eine Auslegestelle für Normen, wo du benötigte Normen einsehen kannst.

    Gruß
    Geändert von reliability (28.04.2011 um 01:10 Uhr)

  7. #6
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    Danke für die Infos!

    Abgrenzung ist kein Thema mehr, Fahrgeschwindigkeit < 0,15 m/s = MRL!
    Das ist auch gewollt so, denn mit der Aufzugsrichtlinie kommen viele bautechnische Maßnahmen zum Tragen, die besonders beim Nachrüsten eines Lifts schwierig sind (Schachtgrubentiefen, ...).


    Jetzt hätte ich noch eine Frage zum elektronischen Aufbau:

    Kategorie 2 sieht eine Testung der Sicherheitsfunktionen vor, ich hab dafür schon Geräte von Pilz (PNOZ) bzw. Jokab ins Auge gefasst.

    Nun gibt es die Möglichkeit meine (ca 30 Stück) zwangsöffnenden Schalter in Reihe an einen Testausgang zu hängen, einkanalig, und einen DC von 60% anzunehmen. Oder gilt die Annahme nur bei zweikanaliger Ausführung??

    Ich fänds ohnehin nicht sehr sinnvoll, das selbe hat die Schaltung ohne PNOZ auch gekonnt.

  8. #7
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    Hallo,
    also sehen wir uns die Struktur der Kategorie 2 genauer an.
    Erst mal versuche in eigenen Worten:
    Es ist eine Struktur mit einem Funktionskanal wenn dieser ausfällt ist die Sicherheit nicht mehr gegeben. Also muss mit einem Testkanal erkannt werden das der Funktionskanal ausgefallen ist zwar bevor eine Gefährdung dadurch entstehen kann und somit also ein sicherer Zustand bzw. wenn möglich eine Warnung ausgegeben werden. Was dazu führen kann dass der Testkanal zu einer Abschaltung führt und somit wieder einen Aktor besitzen kann.
    So jetzt sehen wir uns mal die Normen an.
    DIN EN ISO 13849-1
    6.2.5 Kategorie 2
    Für Kategorie 2 müssen die gleichen Anforderungen erfüllt sein wie diese nach 6.2.3 für Kategorie B.
    Bewährten Sicherheitsprinzipien nach 6.2.4 muss ebenfalls gefolgt werden. Zusätzlich gilt Folgendes.
    SRP/CS der Kategorie 2 müssen so gestaltet werden, dass ihre Funktionen in angemessenen Zeitabständen durch die Maschinensteuerung getestet werden. Der Test der Sicherheitsfunktion(en) muss durchgeführt werden:
    - beim Anlauf der Maschine, und
    - vor dem Einleiten einer Gefährdungssituation, z. B. Start eines neuen Zyklus, Start anderer Bewegungen und/oder periodisch während des Betriebs, wenn die Risikobeurteilung und die Betriebsart zeigen, dass dies notwendig ist.
    Die Einleitung dieses Tests kann automatisch erfolgen. Jeder Test der Sicherheitsfunktion(en) muss entweder
    - den Betrieb zulassen, wenn keine Fehler erkannt wurden, oder
    - einen Ausgang für die Einleitung geeigneter Steuerungsmaßnahmen erzeugen, wenn ein Fehler erkannt wurde.
    Wenn immer möglich, muss dieser Ausgang einen sicheren Zustand einleiten. Dieser sichere Zustand muss aufrechterhalten bleiben bis der Fehler behoben ist. Wenn die Einleitung eines sicheren Zustands nicht möglich ist (z. B. durch Verschweißen des Kontakts eines Schaltglieds), muss der Ausgang die Warnung vor der Gefährdung bereitstellen.
    Für die in Bild 10 gezeigte vorgesehene Architektur der Kategorie 2 berücksichtigt die Berechnung der MTTFd und des DC„, nur die Blöcke des Funktionskanals (d. h. I, L und 0 im Bild 10) und nicht die Blöcke des Testkanals (d. h. TE und OTE im Bild 10).
    Der Diagnosedeckungsgrad (DC„,) der gesamten SRPICS einschließlich der Fehlererkennung muss niedrig sein. Die MTTFd jedes Kanals muss, abhängig vom erforderlichen Performance Level (PL,), niedrig bis hoch sein. Maßnahmen gegen CCF müssen angewendet werden (siehe Anhang F).
    Der Test darf selbst nicht zu einer Gefährdungssituation führen (z. B. aufgrund einer Erhöhung der
    Ansprechzeit). Die Testeinrichtung darf als Bestandteil des die Sicherheitsfunktion ausführenden
    sicherheitsbezogenen Teile(s) oder getrennt davon vorgesehen sein.
    Der maximale PL, der mit Kategorie 2 erreicht werden kann, ist PL = d.
    ANMERKUNG 1 In einigen Fällen ist die Kategorie 2 nicht anwendbar, da sich der Test der Sicherheitsfunktionen nicht bei allen Bauteilen durchführen Iässt.
    ANMERKUNG 2 Das Systemverhalten der Kategorie 2 Iässt zu, dass
    - zwischen den Tests das Auftreten eines Fehlers zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen kann,
    - der Verlust der Sicherheitsfunktion durch den Test erkannt wird.
    ANMERKUNG 3 Das Prinzip, das die Gültigkeit einer Kategorie-2-Funktion stützt, ist, dass die angewendeten
    Festlegungen, z. B. die Wahl der Testhäufigkeit, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Gefährdungssituation verringert.

    DIN EN ISO 13849-2
    9.2.3 Kategorie 2
    SRP/CS der Kategorie 2 müssen validiert werden, um aufzuzeigen, dass:
    a) sie die Anforderungen der Kategorie B erfüllen;
    b) die angewendeten bewährten Sicherheitsprinzipien (sofern anwendbar) die Anforderungen von 9.2.2 c)erfüllen;
    c) die Prüfeinrichtung alle relevanten Fehler erkennt, die nacheinander während des Prüfablaufs berücksichtigt werden, und eine angemessene Reaktion der Steuerung bewirkt, die:
    1) einen sicheren Zustand einleitet, oder wenn das nicht möglich ist,
    2) eine Warnung vor der Gefährdung vorsieht;
    d) die mit der Prüfeinrichtung durchgeführten Prüfungen nicht in einen unsicheren Zustand führen;
    e) die Einleitung der Prüfung durchgeführt wird:
    1) beim Anlauf der Maschine und vor der Einleitung einer gefährlichen Situation, und
    2) periodisch während des Betriebs, wenn die Risikobeurteilung und die Art des Betriebs zeigen, dass
    dies notwendig ist.
    f) die MTTF d des funktionellen Kanals (MTTF d,L) mindestens drei Jahre beträgt;
    g) die MTTF d,TE größer ist als die Hälfte der MTTF d,L;
    h) die Anforderungsrate ~ Testrate/100 ist;
    i) der DCavg mindestens 60 % beträgt;
    j) die Ausfälle infolge gemeinsamer Ursache (siehe ISO 13849-1 :2006, Anhang F) ausreichend verringert wurden.
    ANMERKUNG In besonderen Fällen können höhere Werte der MTTF d erforderlich sein, zum Beispiel wegen eines hohen PLr.

    So jetzt zu Deiner Frage.
    Jetzt hätte ich noch eine Frage zum elektronischen Aufbau:

    Kategorie 2 sieht eine Testung der Sicherheitsfunktionen vor, ich hab dafür schon Geräte von Pilz (PNOZ) bzw. Jokab ins Auge gefasst.

    Nun gibt es die Möglichkeit meine (ca 30 Stück) zwangsöffnenden Schalter in Reihe an einen Testausgang zu hängen, einkanalig, und einen DC von 60% anzunehmen. Oder gilt die Annahme nur bei zweikanaliger Ausführung??

    Ich fänds ohnehin nicht sehr sinnvoll, das selbe hat die Schaltung ohne PNOZ auch gekonnt.
    1. Du hast eine Einkanalige Mechanik den Bauart 1 oder 2 Schaltern diese können versagen also musst hier einen Fehlerausschluss machen oder eben die Bedingungen der Kategorie 2 ausführen. Fehlerausschluss wäre möglich unter ganz bestimmten Bedingungen aber sehr schwer. Testung, wie soll man sowas testen und dann noch 100x mehr als die Anforderung?
    2. Fehler der Kontakte, kann man ausschließen wenn die Mechanik nicht versagt also siehe 1. Begründung: Da diese Zwangsöffnend sind.
    3. Die Testung der Querschlüsse auf der Leitung könnte mit einem weiteren Kontakt machen welcher dann z.B. auf eine Sicherheits-SPS geht oder auf eine Normale SPS. Was für Probleme ergeben sich dadurch?
    3.1 Mit einer Sicherheits-SPS sind die Werte „die MTTF d,TE größer ist als die Hälfte der MTTF d,L;“ erreichbar. Die Software muss natürlich Validiert werden. Die Test rate könnte man argumentieren dass bei einem Querschluss dieser sofort erkannt wird durch die Plausibilitätsprüfung. Aber dann ist es schon eine Kategorie 3 wenn man es entsprechend aufbaut. Warum also so ausführen.
    3.2 Mit einer Standard SPS hat man noch mehr Ärger da die Anforderungen „die MTTF d,TE größer ist als die Hälfte der MTTF d,L;“ nicht erfüllt werden und man jetzt auch noch ein Sicheres Programm auf einer Standard SPS schreiben will.
    4. Wie sieht Dein Aktor aus? Schütz? Wie willst Du einen Schütz 100 x mehr testen wie die Anforderung der Sicherheitsfunktion?

    Alles in allem ist die Kategorie 2 nur noch bei Vollelektronischen Systemen einsetzbar.

    Also such Dir ein System das wenn möglich Berührungslos arbeitet und einen Reihenschaltung mit mindestens Kategorie 3 zulässt beide von Dir genannte Hersteller haben entsprechende Produkte.

  9. #8
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    Zitat Zitat von Safety Beitrag anzeigen
    Wie willst Du einen Schütz 100 x mehr testen wie die Anforderung der Sicherheitsfunktion?

    Alles in allem ist die Kategorie 2 nur noch bei Vollelektronischen Systemen einsetzbar.
    Hallo Dieter,

    die Sache mit den 100mal mehr testen als anfordern, macht die 13849 bzgl. Hardware überflüssig, jetzt mal provozierend ausgedrückt!
    Aber das hatte ich glaub' ich schon mal geschrieben.

    Gruß
    Tommi

  10. #9
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    Hallo Tommi,
    als erstes muss man meiner Meinung nach mal verstehen, dass mit einer Kategorie 2 ein PLd erreicht werden kann. Was bedeutet das Risiko muss in hohem Maße gemindert werden und dies war auch schon bei der 954-1 so. Wenn man sich jetzt mal die Ausführungen vieler Sicherheitsfunktionen mit Kategorie 2 in der Realität ansieht, dann erkennt man schnell es ist in Wirklichkeit nur eine Kategorie 1 und da hier keine bewährten Bauteile verwendet wurden nicht einmal dies. Und das vereinfachte Verfahren der DIN EN ISO 13849-1 und die damit verbundenen Berechungen die im Hintergrund mit der Kategorie 2 gemacht wurden, gehen eben davon aus das die Testung erheblich öfter ausgeführt wird als die Anforderung. Alles andere macht auch keinen Sinn den was nützt es wenn beim öffnen einer Tür der Ausfall erkannt wird aber die Energie noch auf der Maschine bleibt.

    Wir reden bei PLd von möglicherweise tödlichen Gefährdungen, als keine Blauenflecken.

  11. #10
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    Moin Dieter,

    ich will mal so sagen:

    Für uns als Anlagenersteller stellen wir z.Zt. nur fest, daß wir unsere alten
    Kat.3 und 4 Schaltungen weiter einsetzen können, wenn ich sie durch "Sistema" laufen lasse. Hurra!!!!!

    Ich verstehe was Du meinst, mit PLd und Kat.2.

    Aber dann können wir die 13849 nicht sinnvoll einsetzen, haben nur Mehraufwand, den irgendwelche schlauen Auditoren sich dann mal gnädig ansehen werden.

    Mag sein, dass Komponentenhersteller von Sicherheitselektronik Vorteile haben.

    Wie gesagt, meine Kritik betrifft die Hardware, die Softwarevalidierung der 13849 finde ich gut!
    Da habe ich schon Fehler aufgedeckt, die sonst untergegangen wären und auch die Kollegen finden das gut!

    Gruß
    Tommi

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