機械CE認證

      大多數機械都依賴于物理安全措施和控制系統功能，以確保其提供維持操作員和其他人安全所需的安全功能，物理安全措施的示例是防護和警告通知，安全相關控制系統功能的示例是緊急停止和防護互鎖。具有安全相關控制功能的機械必須以確保設備在正常操作條件下以及在某些故障情況下以安全方式運行的方式運行。機器正確提供這些安全相關功能的能力被稱為“功能安全”。

 

由于部件故障，系統設計不良或電氣干擾，控制系統可能容易發生故障。如果此類故障可能導致危險情況發生，則必須對設備進行充分規定，設計和構造，以確保維持足夠的安全水平。

安全相關控制

幾乎所有機器都需要一個控制單元，通常稱為“控制系統”，用于啟動，停止和操作。控制系統的復雜性反映了機器的特征。雖然控制系統通常基于電氣或電子技術，但它們也可以依賴于其他技術，例如液壓或機械元件。

 

控制系統可以像連接驅動電機和電源的電氣開關一樣簡單，也可以像設計用于自動控制大型高度復雜機器的復雜系統一樣簡單。

 

除了操作功能之外，控制系統還可用于提供風險降低保護人員的保護措施。有助于保護人員的控制功能稱為“安全相關控制功能”（SRCF）。

 

SRCF的關鍵問題是需要確保它們足夠可靠，以便在調用時提供所需的安全功能。可靠性水平稱為“安全完整性等級”（SIL）或“性能等級”（PL）。

 

機械CE認證安全標準

      制定安全相關控制系統關鍵原則的基本標準是IEC 61508電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全。當時有許多附屬標準涉及特定應用，例如用于過程控制的EN 61511，用于核應用的IEC 61513，用于土方機械的ISO 15998和用于公路車輛的ISO 26262。

 

      所有這些標準都提供了如何根據控制系統故障造成的傷害嚴重程度，暴露于危險的頻率以及通過其他方式避免危險的可能性來選擇所需可靠性水平的指導。標準還包含確保達到所需可靠性水平的要求。

 

      對于機械，有兩個關鍵標準，EN 62061機械安全 - 安全相關的電氣，電子和可編程電子控制系統的功能安全僅涉及電子控制，而EN ISO 13849機械安全 - 控制系統的安全相關部件涉及包括其他技術的系統，如液壓和機械元件。

 

EN ISO 13849有兩部分：

第1部分：設計的一般原則（BS EN ISO 13849-1：2008）-EN ISO 13849的這一部分為參與控制系統設計和評估的人員提供了指導。

 

第2部分：驗證（BS EN ISO 13849-2：2012） - EN ISO 13849的本部分規定了控制系統安全相關部件的安全功能，類別和性能等級的驗證過程。

 

EN ISO 13849是機械指令下的協調標準。因此，符合本標準將為指令附件1中控制系統基本健康和安全要求（EHSR 1.2.1）的安全性和可靠性提供一致性假設。

 

基本術語

1. 安全功能：這是消除或降低特定危險的風險的行動，過程或操作。一個例子是當人進入危險區域時停止機器以降低纏結的風險，例如，燈的光幕光束的破壞，其發出從機器的馬達切斷的功率的信號，從而停止危險的運動。安全功能可包括緊急停止，防護互鎖功能，人員檢測，速度或范圍限制等。

 

2. 控制系統的安全相關部分（SRP / CS）是提供安全功能的控制系統的一部分。該部件響應來自機器，操作員，外部控制設備部件或這些部件的任何組合的安全相關輸入信號，并產生安全相關的輸出信號，使機器以預期的方式運行。重要的是要注意安全相關部件是提供安全功能的硬件（和軟件），因此它們包括緊急停止執行器，光幕，安全繼電器和PLC，接觸器等。任何給定的SRP / CS可能是必不可少的。提供一個或多個安全功能。

 

3. 性能等級：這規定了控制系統的安全相關部件在可預見條件下執行安全功能的能力，可靠性和安全完整性。它在BS EN ISO 13849-1中定義為每小時危險失效概率（PFH）和5個等級（a到e），每個等級都有一個確定的PFH范圍。

 

EN ISO 13849過程

      ISO 13849提供了一種方法，用于識別任何給定安全功能所需的性能水平（PLr），并確定機器控制系統所達到的性能水平（PLa）是否足夠。最簡單的是，標準向用戶顯示如何識別PLr并給出計算PLa的方法。只要PLa大于或等于PLr，那么設計就足夠了; 如果PLa小于PLr，則需要采取額外措施。

 

該標準通過以下過程解決了這個問題：

1.進行風險評估以確定所需的安全功能; 

2.根據安全功能需要提供的保護級別以及確定性能級別要求（PLr）可能需要的頻率來分析安全功能。

3.制定了規范 - 安全要求規范 - 詳細說明了每個安全功能所需的功能和性能水平。確保規范仔細定義所需軟件的要求尤為重要。

4.開發了控制系統的初步設計，并確定了提供每個安全功能的組件。

5.根據標識輸入，邏輯和輸出的框圖描述組件的布置。

6.使用標準中的指導和規則，確定擬議設計（PLa）的性能水平。

7.將PLa與PLr進行比較，如果PLa太低，請修改設計以提供更高的可靠性。

8.記錄步驟和設計，包括收集所需的組件信息并確保其安全存儲。

9.驗證過程的所有方面，以確認符合標準的要求。

 

軟件的特殊要求

SRP / CS中基本上使用兩種類型的軟件：安全相關的嵌入式軟件（SRESW）和安全相關的應用軟件（SRASW）：

1. SRESW - 這是根據制造商的管理流程開發的專有軟件，為用戶配置應用軟件提供框架。

2. SRASW - 這是軟件或配置 - 邏輯，計算，序列等 - 專門為特定的SRP / CS編寫。

 

結論

      EN ISO 13849是一個復雜的標準，許多人認為它是一個“破解堅果的大錘”。對于僅具有基本安全功能的簡單機械，例如開/關控制和單個緊急停止按鈕，必須應用整個過程可能有點過分。還有一個強有力的理由說，標準的90％的好處可以通過最初識別安全功能和提供它們的組件來獲得，并且額外10％的收益來自計算PFH需要90％的努力。總的來說，很難說明對控制系統可靠性的關注實際上對事故統計有影響。

 

      盡管如此，安全相關控制現在已成為大多數機械設計的一部分，從簡單的家用電器（如洗衣機）到廣泛的機器人生產線。除非設計者理解并應用功能安全原則，否則這些系統將提供足夠和可靠的安全水平尚不確定。顯然，需要一種定義和測量控制可靠性的方法，因此可以證明機械指令（和其他要求）的法律要求已得到滿足。

 

      一般機器安全標準最初開始出現在50多年前，相比之下，功能安全標準仍然相對較新。即便如此，標準編寫者仍在努力跟上電子技術發展的速度，并開發出用戶對設備功能的期望。如果您需要幫助來掌握這些復雜的要求，請聯系我們。