Funktionale Sicherheit von Maschinensteuerungen – Anwendung der DIN EN ISO 13849 –

Abstract

Die Norm DIN EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen“ macht Vorgaben für die Gestaltung von sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungen. Das IFA begleitet die Weiterentwicklung dieser Norm und ihre Umsetzung in die Praxis bereits seit über 25 Jahren. Dieser Report ist eine Aktualisierung des gleichnamigen IFA Reports 2/2017 und seiner beiden Vorgänger aus den Jahren 1997 und 2008. Er stellt die wesentlichen Inhalte der Norm in ihrer nunmehr vierten Ausgabe von 2023 vor und erläutert deren Anwendung an zahlreichen Beispielen aus den Bereichen Elektromechanik, Fluidtechnik, Elektronik und programmierbarer Elektronik, darunter auch Steuerungen gemischter Technologie. Der Zusammenhang der Norm mit den grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Maschinenrichtlinie wird aufgezeigt und mögliche Verfahren zur Risikoabschätzung werden vorgestellt. Zudem greift der Report neue Anforderungen aus der Maschinenverordnung auf, wenn diese Einfluss auf sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen haben. Auf der Basis dieser Informationen erlaubt der Report die Auswahl des erforderlichen Performance Levels PLr für steuerungstechnische Sicherheitsfunktionen. Die Bestimmung des tatsächlich erreichten Performance Levels PL wird detailliert erläutert. Auf die Anforderungen zum Erreichen des jeweiligen Performance Levels und seine zugehörigen Kategorien, auf die Bauteilzuverlässigkeit, Diagnosedeckungsgrade, Softwaresicherheit und Maßnahmen gegen systematische Ausfälle sowie Ausfälle gemeinsamer Ursache wird im Detail eingegangen. Hintergrundinformationen zur Umsetzung der Anforderungen in die steuerungstechnische Praxis ergänzen das Angebot. Zahlreiche Schaltungsbeispiele zeigen bis auf die Ebene der Bauteile hinunter, wie die Performance Level a bis e mit den Kategorien B bis 4 in den jeweiligen Technologien technisch umgesetzt werden können. Sie geben dabei Hinweise auf die verwendeten Sicherheitsprinzipien und sicherheitstechnisch bewährte Bauteile. Zahlreiche Literaturhinweise dienen einem tieferen Verständnis der jeweiligen Beispiele. Die komplett neu überarbeitete und erweiterte Fassung dieses Reports zeigt, wie die Anforderungen der DIN EN ISO 13849-1 in die technische Praxis umgesetzt werden können, und leistet damit einen Beitrag zur einheitlichen Anwendung und Interpretation der Norm auf nationaler und internationaler Ebene. Datei-Upload durch TIB The DIN EN ISO 13849-1 standard, Safety of machinery – Safety-related parts of control systems, contains provisions governing the design of such parts. The Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance (IFA) has monitored ongoing development of the standard and its implementation in practice for over 25 years. This report is an update of IFA Report 2/2017 with the same title, and its two predecessors, which were published in 2008 and 1997. It describes the essential subject-matter of the standard in its 2023 edition (now the fourth), and explains its application with reference to numerous examples from the fields of electromechanics, fluidics, electronics and programmable electronics, including control systems employing mixed technologies. The relationship between the standard and the essential safety requirements of the Machinery Directive is illustrated, and possible methods for risk assessment are presented. Where they have an impact on safety-related parts of control systems, the report addresses new requirements in the Machinery Directive. Based upon this information, the report can be used to select the required performance level (PLr) for safety functions in control systems. Determining of the performance level (PL) actually attained is explained in detail. The requirements for attainment of the relevant PL and its associated categories, component reliability, levels of diagnostic coverage, software safety and measures for the prevention of systematic and common-cause failures are all discussed comprehensively. Background information is also provided on implementation of the requirements in real-case control systems. Numerous example circuits show, down to component level, how performance levels of a to e can be engineered in the selected technologies with categories B to 4. The examples also provide information on the safety principles employed and on components that are well-tried with respect to their safety functionality. A comprehensive bibliography is provided from which a more detailed understanding of the examples provided can be obtained. The completely revised and expanded edition of this report shows how the requirements of DIN EN ISO 13849-1 can be implemented in engineering practice, and thus makes a contribution to consistent application and interpretation of the standard at national and international level. La norme DIN EN ISO 13849-1 « Sécurité des machines – Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité » fournit des directives quant à la conception des parties des systèmes de commande relatives à la sécurité. L’Institut de sécurité au travail de l’assurance sociale allemande contre les accidents (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, IFA) accompagne déjà le perfectionnement de la norme et sa mise en pratique depuis plus de 25 ans. Le présent rapport est une mise à jour du rapport éponyme de l’IFA datant de 02/2017 ainsi que des deux versions précédentes de 2008 et 1997. Il présente les points essentiels de la quatrième version de la norme, de 2023, et en illustre l’application à travers de nombreux exemples dans les domaines de l’électromécanique, de la technique des fluides, de l’électronique et de l’électronique programmable – ce qui inclut les systèmes de commande relevant de technologies mixtes. Il met en avant le lien existant entre la norme et les exigences essentielles de sécurité de la directive européenne relative aux machines. Par ailleurs, il cite différentes possibilités d’évaluation des risques. Le rapport reprend les nouvelles exigences de l’ordonnance sur les machines dès lors que celles-ci ont une influence sur les parties des systèmes de commande relatives à la sécurité. Sur la base de ces informations, le rapport permet de choisir le niveau de performance (PLr) requis pour les fonctions de sécurité des systèmes de commande. Il détaille le processus de détermination du niveau de performance (PL) effectivement atteint. Il approfondit également les exigences à satisfaire pour atteindre le PL requis et ses catégories correspondantes, la fiabilité des composants, le taux de couverture de diagnostic, la sécurité des logiciels, les mesures de prévention des problèmes systématiques et les défaillances de cause commune. Des informations contextuelles sur la mise en oeuvre des exigences dans le cadre de l’utilisation des systèmes complètent l’offre. De nombreux exemples de circuits montrent, jusqu’au niveau des éléments, comment réaliser la mise en oeuvre technique des PL a à e avec les catégories B à 4 dans les technologies pertinentes. Ils fournissent également des indications sur les principes de sécurité appliqués et les éléments qui ont fait leurs preuves en termes de sécurité. Enfin, de nombreuses références permettent une compréhension plus approfondie des différents exemples. La version du présent rapport, entièrement remaniée et enrichie, montre comment satisfaire en pratique les exigences de la norme DIN EN ISO 13849-1. Ce faisant, elle contribue à garantir une application et une interprétation uniformes de la norme tant au niveau national qu’international. La norma DIN EN ISO 13849-1 „Seguridad de las máquinas. Partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad.“ especifica cómo deben diseñarse las partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad. El Instituto de protección laboral (IFA, por sus siglas en alemán) del Seguro de accidentes legal alemán lleva más de 25 años apoyando el desarrollo de la norma y su aplicación en la práctica. El presente informe es una actualización del informe homónimo del IFA del 2/2017 y de sus dos predecesores de los años 2008 y 1997. Presenta los contenidos esenciales de la norma en su cuarta edición del 2023 y explica su aplicación con numerosos ejemplos de los ámbitos de electromecánica, técnica de fluidos, electrónica y electrónica programable, entre los cuales se encuentran también sistemas de mando de diferentes tecnologías. Se señala la relación entre la norma y los requisitos básicos de seguridad de la directiva de máquinas. Asimismo, se presentan posibles procedimientos para la valoración del riesgo. El informe recopila los nuevos requisitos del reglamento de máquinas cuando estos influyen en las partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad. Basándose en esta información, el informe permite elegir el Performance Level (PLr) necesario para funciones de seguridad relativas a la técnica de mando. Se explica con detalle la determinación del Performance Level (PL) que realmente se alcanza. Se abordan con detalle los requisitos para alcanzar el PL pertinente y sus respectivas categorías, la fiabilidad de los componentes, los grados de cobertura del diagnóstico, la seguridad del software y las medidas contra fallos sistemáticos y errores con una causa común. La oferta se completa con información de fondo sobre la aplicación de los requisitos a la práctica de la técnica de mando. Numerosos ejemplos de circuitos muestran, hasta el nivel de los componentes, cómo pueden aplicarse técnicamente los PL de la a a la e con las categorías B a 4 en las diferentes tecnologías. En ellos, se hace alusión a los principios de seguridad empleados y a componentes cuya técnica de seguridad está acreditada. Numerosas referencias bibliográficas ayudan a comprender mejor los diferentes ejemplos. La nueva versión del informe, ampliada y completamente revisada, muestra cómo pueden aplicarse a la práctica técnica los requisitos de la norma DIN EN ISO 13849-1, con lo que contribuye a conseguir una aplicación e interpretación unitarias de la norma a nivel nacional e internacional.