Kat. 2 ISO 13849-1 | Tests der Sicherheitsfunktion

daniel80

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Hallo Zusammen,

gem. Anforderungen an Kat. 2 (Kap. 6.2.5), müssen die Sicherheitsfunktionen durch die Maschinensteuerung geprüft werden.

Weiter unten steht, dass die Einleitung des Tests automatisch erfolgen KANN.

Was bedeutet das? Dass die Sicherheitsfunktion auch manuell geprüft werden kann?

Im aktuellen Fall geht es um die Überwachung eines pneumatischen Roboter-Greifers im Hinblick darauf, ob ein Bauteil gegriffen wurde oder nicht. Da dieser Vorgang sichtbar ist, könnte der Test auch manuell erfolgen.
 
OP
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daniel80

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Ergänzung - Testraten:

Gem. EN ISO 13849-2, Kap. 9.2.3, wird die Testrate mit > 100 der Anforderungsrate angegeben. Das würde in meinem Fall bedeuten: Testrate 100 größer als ein Zyklus (Greifer auf / zu). Macht für eine manuelle Betätigung keinen Sinn. ABER: In der Anmerkung 1 steht auch, dass die Notwendigkeit / Umfang von Tests durch die RBU festgelegt werden. Welche Kriterien würdet ihr für die RBU ansetzen, damit die Testrate auch deutlich kleiner ausfällt?
 

Blockmove

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Welche Kriterien würdet ihr für die RBU ansetzen, damit die Testrate auch deutlich kleiner ausfällt?
Keine :)

Wenn ich wirklich Kat.2 mit niedrigerer Testrate brauchen sollte, dann würde ich das mit einem externen Sicherheitsdienstleister ausarbeiten.
Macht man sowas selber, dann gibt sowas erfahrungsgemäß Diskussionen.
 

s_kraut

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Ergänzung - Testraten:

Gem. EN ISO 13849-2, Kap. 9.2.3, wird die Testrate mit > 100 der Anforderungsrate angegeben. Das würde in meinem Fall bedeuten: Testrate 100 größer als ein Zyklus (Greifer auf / zu). Macht für eine manuelle Betätigung keinen Sinn. ABER: In der Anmerkung 1 steht auch, dass die Notwendigkeit / Umfang von Tests durch die RBU festgelegt werden. Welche Kriterien würdet ihr für die RBU ansetzen, damit die Testrate auch deutlich kleiner ausfällt?
Wenn z.B. durch Ausfall des Greifers keine Gefährdung entsteht und man mit Schutzzaun o.ä. Einhausung verhindern kann, dass Teile herausgeschleudert werden, dann käme man vermutlich bei der RBU bei PLb oder noch weniger raus und dann ist nicht schlimm wenn du den PLd aufgrund niedriger Testrate nicht erreichst.
Dann kann man trotzdem noch überlegen ob man das wirtschaftliche Risiko in Kauf nimmt, dass es halt ab und zu mal in der Zelle scheppert, und die Anlage in Reparatur überführt wird und der Kundendienst wird sich auch freuen wenn er mal wieder raus darf.

Davon abgesehen wird dich jeder für verrückt erklären wenn der Greifer in jedem Takt 100x auf und zu gehen muss für Testzwecke :D
 
OP
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daniel80

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Problem dabei ist, dass ich Mitigieren kann wie ich will (Einhausen etc.), der Kunde schreibt für jede Sicherheitsfunktion PLd vor...

Mal abgesehen von der Testrate: Wäre der manuelle Test (1x pro Schicht o.ä.) auch möglich? Siehe Hinweis, dass die Einleitung des Tests auch automatisch erfolgen kann.
 

s_kraut

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Problem dabei ist, dass ich Mitigieren kann wie ich will (Einhausen etc.), der Kunde schreibt für jede Sicherheitsfunktion PLd vor...
geht halt nicht alles ohne Weiteres in PLd oder e.

Kannst z.B. am Greifer den Druck überwachen, der müsste ja beim Greifvorgang gegen Null gehen, wenn du federkraftschließend greifst.
Und verriegeln, dass der nicht angesteuert wird, das müsste beides im geforderten PL problemlos gehen.
Noch die sichere Endlage am Greifer überwachen und verriegeln (wenn er nicht gescheit zu ist bzw. die sichere Endlage überfährt) als Weiterschaltbedingung.
Mal abgesehen von der Testrate: Wäre der manuelle Test (1x pro Schicht o.ä.) auch möglich? Siehe Hinweis, dass die Einleitung des Tests auch automatisch erfolgen kann.
wenn es Kat 2 sein muss, dann ist die häufige Testung vorgeschrieben.
 
OP
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daniel80

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Kat. 2 muss es ja mindestens schon sein, da PLmin=d gefordert.

Bzgl. der Endlagen-Überwachung am Greifer: Wäre auch mein Ansatz gewesen (auch für den zyklischen Test), ABER: Wir verbauen Standard-SMC-Zylinder bzw. -Endschalter. Inwieweit sind die Schalter für die Überwachung bzw. Einhaltung des geforderten PL geeignet? Bzw. allgemeine Verständnisfrage: Müssen die Schalter in die Verifikation der Sicherheitsfunktion mit aufgenommen werden?
 

Tommi

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Hallo,

in der 13849 steht auch Folgendes:

für Kategorie 2, Anforderungsrate ≤ 1/100 der Testrate (siehe auch die Anmerkung in Anhang K); oder die Prüfung erfolgt unmittelbar bei Anforderung der Sicherheitsfunktion und die Gesamtzeit zum Erkennen des Ausfalls und zur Überführung der Maschine in einen nicht gefahrbringenden Zustand (in der Regel wird die Maschine angehalten) ist kürzer als die Zeit bis zum Erreichen der Gefährdung (siehe auch ISO 13855);
das mit dem 1/100stel habe ich irgendwie noch nie begriffen, kann mich mal jemand aufklären?

 

s_kraut

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Kat. 2 muss es ja mindestens schon sein, da PLmin=d gefordert.

Bzgl. der Endlagen-Überwachung am Greifer: Wäre auch mein Ansatz gewesen (auch für den zyklischen Test), ABER: Wir verbauen Standard-SMC-Zylinder bzw. -Endschalter. Inwieweit sind die Schalter für die Überwachung bzw. Einhaltung des geforderten PL geeignet? Bzw. allgemeine Verständnisfrage: Müssen die Schalter in die Verifikation der Sicherheitsfunktion mit aufgenommen werden?
Was macht der Zylinder bzw. Greifer bei Leckage oder Druckverlust?
 

Blockmove

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Mir ist nicht klar welche Sicherheitsfunktion du am Greifer brauchst.
Normalerweise versucht man Greifer mechanisch sicher zu gestalten.
Also - wie schon angesprochen - durch Federkraft geschlossen.
Pneumatik am Roboter ist für Sicherheitsanwendungen immer kritisch.
Wenn deine Ventile am Arm montiert sind, dann frag mal beim Hersteller, ob wie es da mit Sicherheit aussieht :)

Die SMC-Zylinder haben doch mehrere Nuten. Da kannst du doch auch mehrere Zylinderschalter montieren.
Wenn du z.B. 2 Schalter für geschlossen und 2 Schalter für offen hast, dann kannst du auch ziemlich problemlos eine sichere Auswertung mit Standardbauelementen machen. Am besten noch Zylinderschalter von unterschiedlichen Herstellern.
Ist sicher weniger Aufwand als Kat.2
 

s_kraut

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Hallo,

in der 13849 steht auch Folgendes:


das mit dem 1/100stel habe ich irgendwie noch nie begriffen, kann mich mal jemand aufklären?

da hat es Holgermaik ganz nett erklärt.
 

s_kraut

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Mir ist nicht klar welche Sicherheitsfunktion du am Greifer brauchst.
Normalerweise versucht man Greifer mechanisch sicher zu gestalten.
Also - wie schon angesprochen - durch Federkraft geschlossen.
Pneumatik am Roboter ist für Sicherheitsanwendungen immer kritisch.
Wenn deine Ventile am Arm montiert sind, dann frag mal beim Hersteller, ob wie es da mit Sicherheit aussieht :)

Die SMC-Zylinder haben doch mehrere Nuten. Da kannst du doch auch mehrere Zylinderschalter montieren.
Wenn du z.B. 2 Schalter für geschlossen und 2 Schalter für offen hast, dann kannst du auch ziemlich problemlos eine sichere Auswertung mit Standardbauelementen machen. Am besten noch Zylinderschalter von unterschiedlichen Herstellern.
Ist sicher weniger Aufwand als Kat.2
Hab da grad noch eine nette Folie aus dem 2020er SIL-Slam gefunden 🤠
1629988651863.png
Schreit immer jeder nach SIL und PL und meint, dass seine Fehlkonstruktion dadurch besser wird (ist jetzt auf niemand persönlich bezogen!)
 
Zuletzt bearbeitet:
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daniel80

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Nochmal zurück zur Ausgangsfrage: Ist für Kat. 2 ein zyklischer Test erforderlich? Muss der zwangsweise (durch die Steuerung) durchgeführt werden, oder geht das auch manuell, zB beim Start der Anlage?

Ich habe in der Literatur Verweise darauf gefunden, dass der Test auch manuell (durch den Bediener) durchgeführt werden kann. Natürlich ausserhalb der von der Norm vorgegebenen Zyklen.

Gerne hierzu Erfahrungsberichte.
 

s_kraut

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Nochmal zurück zur Ausgangsfrage: Ist für Kat. 2 ein zyklischer Test erforderlich? Muss der zwangsweise (durch die Steuerung) durchgeführt werden, oder geht das auch manuell, zB beim Start der Anlage?

Ich habe in der Literatur Verweise darauf gefunden, dass der Test auch manuell (durch den Bediener) durchgeführt werden kann. Natürlich ausserhalb der von der Norm vorgegebenen Zyklen.

Gerne hierzu Erfahrungsberichte.
Ja, Kat. 2 ist bekannt für ihre hohen Anforderungen an Tests.

Kannst dich hier recht eingehend informieren inkl. Schaltungsbeispiele:

Seite 52 steht was du wissen musst.
 

Elektriko

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Nochmal zurück zur Ausgangsfrage: Ist für Kat. 2 ein zyklischer Test erforderlich? Muss der zwangsweise (durch die Steuerung) durchgeführt werden, oder geht das auch manuell, zB beim Start der Anlage?

Ich habe in der Literatur Verweise darauf gefunden, dass der Test auch manuell (durch den Bediener) durchgeführt werden kann. Natürlich ausserhalb der von der Norm vorgegebenen Zyklen.

Gerne hierzu Erfahrungsberichte.
Kat.2 ist schwierig zu verstehen und zu verwenden. Ich glaube, dass viele Leute verstehen sie nicht genau. Ich bin eine von denen. Die beste Erklärung die ich bekommen habe ist die folgende:
Ich würde wie @stevenn auch empfehlen den IFA Report und dort vor allem die Beispiel-Schaltungen durchzugehen. Da findest du zumindest für die jeweiligen Subsysteme ganz konkrete Beispiele (siehe z.B. 8.2.11 Beispiel 11 zeigt dir wie die Umsetzung von Kat. 2 in einem Aktoren-Subsystem ausschauen könnte).

Das man Kategorie 2 für eine Komplette Sicherheitsfunktion (also alle drei I-L-O Subsysteme) eher selten sieht, warum und das man meistens versucht das zu umgehen wurde glaube ich im Thread schon detailliert behandelt. Wenn man sich anschaut wie viel man allein in einem Subsystem "drumrum" basteln muss um die Anforderungen an Kat 2 einhalten zu können ist das meiner Meinung nach auch mehr als einleuchtend.

Was die 100fache Testrate zur Anforderung der SF betrifft würde ich mich auf die Formulierung aus einer TÜV Süd Schulung referenzieren die ich vor Jahren absolviert hab. Der Vergleich ist mir im Gedächtnis geblieben ist und vielleicht hilfreich:
Anforderung einer SF: die SF wird benötigt um einen Unfall zu vermeiden
Betätigung der SF: die SF soll zwar keinen Unfall vermeiden, wird aber trotzdem geschaltet z.B. zu Testzwecken.

Wenn wir beim Pneumatikventil mit direkter Wegüberwachung aus Beispiel 11 bleiben:
Wenn wir davon ausgehen das du die Sicherheitsfunktion in der das Ventil den Aktor darstellt 10 Mal pro Jahr anforderst kannst du deine Testrate erreichen indem du durch z.B. eine 1.000 fache Betätigung in festgelegten Abständen seine Funktionsfähigkeit testest und dabei das Signal des Sensors entsprechen auswertest . Im besten Fall kannst du diese Betätigungen während des Betriebs machen da das Ventil währenddessen mit der Funktion die du für die Sicherheitsfunktion benötigst geschaltet werden muss.

Die Wegüberwachung läuft konstant auch im Standardbetrieb und gibt ein Signal aus ob das Ventil schaltet wie es soll. Du musst das Signal deiner Testeinrichtung ja auch irgendwie auswerten und eine entsprechende Abschaltung im Testkanal einbauen um den PLd zu erreichen. Also brauchst du eine Steuerung dafür in deinem Testkanal. Wenn du dir das Beispiel 11 aus dem Report anschaust wirst du bei den konstruktiven Merkmalen feststellen das man für die Verarbeitung der Wegüberwachung im Testkanal eine zweite Steuerung braucht, da das Ventil (das sich ja im Funktionskanal befindet) nicht von der Steuerung geschaltet werden darf, das das Testsignal verarbeiten soll. Die ganzen Anforderungen bezüglich der notwendigen Fehlerreaktionszeiten musst du natürlich auch einhalten.

Da ist es wie schon von den Vorrednern mehrfach erwähnt oft einfacher gleich eine Kat. 3 abzubilden.
 

Blockmove

Supermoderator und User des Jahres 2019
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2.311
Mir hat mal jemand erzählt, dass die Kat.2 ursprünglich von den Verpackungsmaschinenherstellern gefordert wurde.
Wenn du 10000 Dosen in der Schicht zumachst, dann hast du kein Problem mit der hunderfachen Testung von irgendwelchen Aktoren im laufenden Prozess. Ist ja auch im Prinzip nachvollziehbar.
Im Laufe des Normierungsprozesses wurde dann immer weiter nachgeschärft (Betrachtung aller Betriebsarten / Zustände) so dass nun die Kat.2 auch in der Branche nicht mehr verwendet wird.
 
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