EN ISO 13849-1: Performance Level (PL)

Hoe hoger het risico, des te hoger zijn de eisen aan besturingssystemen. De gevaarlijke situatie wordt daarbij onderverdeeld in vijf niveaus, zogenaamde Performance Levels (PL), van PL "a" (laag) tot en met PL "e" (hoog). Het vereiste PL wordt in het kader van de risicobeoordeling volgens EN ISO 13849-1 bepaald of toegewezen.

EN ISO 13849-1 is als opvolger van EN 954-1 de centrale veiligheidsnorm voor de constructie van veiligheidsgerichte besturingen voor machines.

EN ISO 138491 is in tegenstelling tot de deterministische (reproduceerbaar bepaalbare) benadering van de voorgaande norm EN 954-1 gebaseerd op een probabilistische (met de waarschijnlijkheid rekening houdende) benadering bij de beoordeling van veiligheidsgerichte besturingssystemen.

Behalve elektrische, elektronische en programmeerbare elektronische systemen behandelt de norm ook andere besturingstechnologieën zoals de vloeistoftechniek. De beproefde categorieën van de EN 954-1 zijn behouden, maar tevens worden veiligheidsrelevante eigenschappen kwantitatief door statistische berekeningsmethoden beoordeeld. Op basis van de categorieën wordt daartoe het Performance Level bepaald, dat door de volgende parameters wordt beschreven:

• categorie (structurele eis)
• gemiddelde tijd tot een gevaarlijke uitval (MTTFd)
• diagnosedekkingsgraad (DC) en
• storingen met een gemeenschappelijke oorzaak (CCF)

Onder validering wordt een geëvalueerde controle inclusief analyse en test van de veiligheidsfuncties en categorieën van onderdelen van besturingssystemen met een veiligheidsfunctie verstaan.

De EN 954-1 heeft in principe het vermoeden van overeenstemming met de Machinerichtlijn 2006/42/EG op 31 december 2011 verloren en mag daarom eigenlijk niet meer in een conformiteitsbeoordelingsprocedure bij 2006/42/EG worden toegepast.

Uitzondering: in sommige productnormen voor bepaalde soorten machines/machinetypes (bijvoorbeeld gereedschapsmachines) is de toepassing nog steeds onder twee voorwaarden toegestaan:

1) EN 954-1 moet in de normatieve verwijzingen van de C-norm met de uitgiftedatum vermeld zijn

• EN 954-1:1996
  Voorbeeld: EN 12417:2001 + A2:2009 Gereedschapsmachines – Veiligheid – Bewerkingscentra

2) EN 954-1 en EN ISO 13849-1 zijn allebei tegelijk in de normatieve verwijzingen met uitgiftedatum vermeld

• EN 954-1:1996 en EN ISO 13849-1:2006
  Voorbeeld: EN ISO 23125:2015 – Gereedschapsmachines – Veiligheid – Draaimachines

Met de introductie van EN ISO 13849-1 ontstaan er ook voor de machineconstructie nieuwe eisen bij de werkwijze. Het ontwerpen van de onderdelen van besturingssystemen met een veiligheidsfunctie is een iteratief proces dat in meerdere stappen wordt uitgevoerd.

Stap 1 - Definiëren van eisen aan veiligheidsfuncties

Dit is de belangrijkste stap. Allereerst moeten de vereiste eigenschappen voor de veiligheidsfuncties worden vastgelegd. Voor een hekbeveiliging op een machine moeten bijvoorbeeld bij het openen van het hek gevaarlijke bewegingen worden uitgeschakeld. Het opnieuw op gang brengen bij een geopend hek mag niet mogelijk zijn.

Stap 2 - Bepalen van het vereiste Performance Level (PL)

Hoe hoger het risico, des te hoger zijn de eisen aan het besturingssysteem. De bijdrage die de betrouwbaarheid en structuur daaraan leveren, kan al naargelang de gebruikte technologie variëren. De ernst van elke gevaarlijke situatie wordt ingedeeld in vijf niveaus van "a" tot en met "e". Bij "a" is de bijdrage van de besturingsfunctie aan de risicoreductie laag, bij PL "e" hoog. Aan de hand van de risicograaf wordt het vereiste Performance Level (PL r) voor de hiervoor beschreven veiligheidsfunctie bepaald.

Ernst van het letsel (S)
S1 = gering (normaliter reversibel) letsel
S2 = ernstig (normaliter irreversibel) letsel met inbegrip van de dood

Frequentie en/of duur van de blootstelling aan het gevaar (F)
F1 = zelden tot vrij vaak en/of voor korte duur
F2 = vaak tot voortdurend en/of langdurig

Mogelijkheden om het gevaar te vermijden (P)
P1 = mogelijk onder bepaalde omstandigheden
P2 = nauwelijks mogelijk

Stap 3 - Ontwerp en technische realisatie van de veiligheidsfuncties

De onder stap 1 beschreven veiligheidsfunctie "Hekvergrendeling" wordt besturingstechnisch gerealiseerd. Voor de hekvergrendeling wordt een gecodeerde naderingsschakelaar zoals PSENcode gebruikt. Daardoor bestaat de mogelijkheid om ook meerdere hekken in serie te schakelen zonder dat de effectiviteit van de bewakingsfuncties wordt aangetast. Bovendien biedt de codering een uitgebreide beveiliging tegen manipulatie. De desbetreffende evaluatie van de sensoren vindt plaats aan de hand van een multifunctioneel veiligheidssysteem zoals PNOZmulti. De uitschakeling van de aandrijving vindt plaats via twee relais met mechanisch gedwongen contacten.

Stap 4 – Bepalen van het Performance Level en kwantitatieve beschouwing

Om het bereikte Performance Level te bepalen, wordt de veiligheidsfunctie in de delen sensor, logica en actuator opgesplitst. Elk van deze deelsystemen levert een bijdrage aan de veiligheidsfunctie. Voor Pilz-componenten zijn alle vereiste karakteristieke parameters beschikbaar. Pilz stelt hiervoor een comfortabele berekeningstool (PAScal) ter beschikking.

Stap 5 – Verificatie

Bij deze stap wordt gekeken in hoeverre het bereikte Performance Level overeenstemt met het vereiste Performance Level. Het bereikte PL moet hetzelfde als of beter dan het op basis van de risicobeoordeling vereiste PL r zijn. Dat betekent "groen licht" voor de machineconstructie.

Stap 6 – Validering

Behalve puur kwalitatieve eisen aan het ontwerp van veiligheidssystemen is het belangrijk om ook systematische fouten te vermijden. Dit gebeurt bij de validering.