Teollisuusautomaation standardit - Koneiden ohjausjärjestelmät - IEC 62061

0 %
100 %
Information about Teollisuusautomaation standardit - Koneiden ohjausjärjestelmät - IEC 62061
Education

Published on September 16, 2014

Author: SeskoRy

Source: slideshare.net

Description

Koneiden ohjausjärjestelmät - Teollisuusautomaation standardit - Standardi IEC 62061

matti.sundquist@sundcon.fi 1 Teollisuusautomaation standarditOsio 4 Osio 1:SESKOn Komitea SK 65: Teollisuusprosessien ohjaus Osio 2:Toiminnallinen turvallisuus: periaatteet Osio 3:Toiminnallinen turvallisuus: standardisarja IEC 61508 Osio 4:Koneiden ohjausjärjestelmät: standardi IEC 62061 Osio 5:Riskin arviointi ja turvallisuuden eheyden tason SIL määrittäminen: standardit IEC 61508-5 ja IEC 62061 Osio 6: Koneiden ohjausjärjestelmien suunnittelutyökalu SISTEMA Osio 7:Hätäpysäytys: standardit ISO 13850 ja IEC 60947-5-5 Osio 8:Turvaväylät ja niiden valinta: tekninen raportti IEC/TR 62513 Osio 9:Logiikat: standardi IEC 61131-1 ja 61131-3 Osio 10: Turvallisuuteen liittyvän elektroniikan asennus-ja muutostyöt

matti.sundquist@sundcon.fi 2 Koneiden ohjausjärjestelmät: standardi IEC 62061 Matti Sundquist Sundcon Oy

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 3  IEC 62061 on ”kattostandardin” IEC 61508 sovellusstandardi.  Standardin tarkoituksena on • auttaa koneiden ja niiden sähköisen/elektronisen ohjausjärjestelmien suunnittelijoita, kone-ja laitetoimittaja ja vaatimustenmukaisuuden arviointilaitoksia suunnittelemaan ja arvioimaan turvallisuuteen liittyviä ohjausjärjestelmiä • esittää riskin arviointimenetelmä ja sen tulosten perusteella määrittää tarvittava turvallisuuden eheystason SIL jokaiselle turvatoiminnolle. Standardin IEC 62061 tarkoitus #1

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 4  Standardin tarkoituksena on lisäksi • esittää ohjeita sähköisen/elektronisen ohjausjärjestelmän suunnitteluun • yhdistää standardin SFS-ISO EN 13849-1 mukaisesti suunniteltuja ohjausjärjestelmän osia yhdeksi kokonaisuudeksi • esittää ohjausjärjestelmälle asetettujen vaatimusten todentamisen ja kelpuutuksen vaatimukset ja ohjeet. Standardin IEC 62061 tarkoitus #2

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 5  Toiminnalliset vaatimukset: • toimintatavan valinta (mm. turvatoiminnot automaattisesti valinnan mukana) • hallintalaitteet (mm. ergonomiset vaatimukset) • käynnistystoiminto (mm. odottamattoman käynnistyksen estämisen toimenpiteet) • pysäytystoiminto (mm. turvalliseen tilaan saattaminen) • ohjelmistojen toiminnot (mm. oikeellisuus). Konedirektiivin toiminnalliset vaatimukset koneiden hallintajärjestelmille

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 6  Laitteiden toiminnalliset vaatimukset: • turvallisuus ja luotettavuus (mm. suurin sallittu vaarallisten vikaantumisten taajuus) • energiansyötön häiriöt (mm. tehonsyötön valvonta) • ohjauspiirin häiriöt (mm. ohjausjärjestelmän luotettavuus, diagnostiikka). Konedirektiivin vaatimukset koneiden hallintajärjestelmän laitteistolle

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 7  Kone tai laite: tavallisesti tiheiden tai jatkuvien vaateiden toimintamuoto. Seuraukset työtapaturmia.  Prosessit: tavallisesti harvojen vaateiden toimintamuoto. Seuraukset voivat olla suuronnettomuuksia. Rajana on vaade kerran vuodessa (kerran 104 tunnissa) eli koneet kuuluvat pääsääntöisesti tiheiden tai jatkuvien vaateiden toimintatapaan. Ohjausjärjestelmien erot: koneet vs. prosessit

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 8 Todennäköisyys sille, että turvallisuuteen liittyvä järjestelmä toteuttaa hyväksyttävästi vaadittavat turvatoiminnat kaikissa määritellyissä olosuhteissa ja määriteltynä ajanjaksona. ”Turvallisuuden luotettavuus” Turvallisuuden eheys SIL(Safety Integrity Level)

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 9  Konesovelluksissa käytetään tavallisesti tiheiden vaateiden tai jatkuvan toiminnan toimintatapa.  Vaarallisen vikaantumisen todennäköisyys tuntia kohden PFH (Probability of Failure per Hour): SIL = 410-9… 10-8(ei tavallisesti konesovelluksissa) SIL = 310-8… 10-7 SIL = 210-7… 10-6 SIL = 110-6… 10-5 Turvallisuuden eheyden tasot

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 10  Standardi esittää järjestelmällisen menetelmän riskin vähentämiseksi vaaditulle tasolle.  Jokaiselle turvatoiminnolle arvioidaan riskin arvioinnin perusteella turvallisuuden eheyden tasot.  Turvatoiminto toteutetaan sarjamuotoon kehitetyillä toimilohkoilla. Standardi IEC 62061

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 11 Ohjausjärjestelmästandardien soveltamisalat SFS-EN ISO 13849-1: Yksinkertaistettu menetelmä, joka perustuu parametrien likiarvoihin ja valmiiksi laskettuihin tyypillisiin arkkitehtuurimalleihin. Menetelmä ei sovellu puhtaasti elektronisten ohjausjärjestelmien suunnitteluun. IEC 62061: Vikatarkastelu perustuu turvatoiminnon vikaantumisen todennäköisyyden määrälliseen (laskennalliseen) arviointiin. Menetelmä soveltuu kompleksisten (elektronisten) ohjausjärjestelmien suunnitteluun.

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 12 Standardien SFS-EN ISO 13849-1 ja IEC 62061 soveltamisalojen vertailu  Jos turvatoimintoja toteuttavissa ohjausjärjestelmissä käytetään elektronisia osia standardia SFS-EN ISO 13849-1 voidaan soveltaa jos • vaadittu riskin vähentäminen on pieni tai ohjausjärjestelmän osuus riskin vähentämisessä on pieni tai • turvatoiminnalla on kiinteästi langoitettu varmistus tai divergenssi (kanavien erillisyys, ks. sivu 26) on viety pitkälle tai • käytetään vain sertifioituja osia (alajärjestelmiä), (ks. osio 3 sivut 15 ja 16).

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 13  Vaatimusten määrittely turvallisuuteen liittyville ohjausjärjestelmän osille  Turvallisuuden eheyden tasojen SIL määrittäminen riskin arvioinnin avulla  Turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmien suunnittelu  Käyttäjän tarvitsemat tiedot turvallisuudesta ja kunnossapidosta  Kelpuutus  Vaatimukset järjestelmän turvallisuuden ylläpidolle jälkikäteen tehtävien muutosten yhteydessä. Standardin IEC62061 sisältö

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 14  Turvatoimintoja toteuttavia laitteita ja ohjelmistoja: • antureita • ohjelmoitavia elektronisia laitteita • toimilaitteita • sulautettuja ohjelmistoja • sovellusohjelmistoja • jne. Turvallisuuteen liittyvän järjestelmän osia

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 15  Vaatimukset laitteiden turvallisuuden eheydelle • satunnaisten vaarallisten vikaantumisten taajuus • ohjausjärjestelmän arkkitehtuurin (rakenteen) tuomat rajoitukset luotettavuudelle  Vaatimukset järjestelmän turvallisuuden eheydelle • vikaantumisten välttäminen • järjestelmän vikojen hallinta  Vaatimukset järjestelmän toiminnalle tunnistettaessa vikaantuminen  Vaatimukset turvallisuuteen liittyvän järjestelmän ohjelmiston suunnitteluun ja kehittämiseen. Vaatimusmäärittely

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 16 Sarjamuotoinen vs. rinnakkainen rakenne  Sarjamuotoisessa rakenteessa komponentit ovat peräkkäin siten, että yhdenkin komponentin tai kanavan vikaantuminen aiheuttaa koko ohjattavan toiminnon vikaantumisen (”ketjun heikoin lenkki”).  Rinnakkaisessa rakenteessa toisen komponentin vikaantuessa toinen komponentti voi toteuttaa ohjaustoiminnon. 1 2 1 2

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 17 Turvatoiminnon jakaminen osiin ja kohdentaminen ohjausjärjestelmän osille Function block B 2 Function block B 2 Function block B 1 Safety function B Function block A 3 Function block A 1 Function block A 2 Safety function A Subsystem 3 Subsystem 1 Subsystem 2 SRECS Toimilohko B 2 Toimilohko B 2 Toimilohko B 1 Turvatoiminto B Toimilohko A3 Toimilohko A1 Toimilohko A 2 Turvatoiminto A A Alajärjestelmä 3 Alajärjestelmä 1 Alajärjestelmä 2 SRECS Virtuaalinen kuvaus: toiminnallinen jako osiin Todellinen kuvaus: kohdentaminen Arkkitehtuurin suunnittelu: alajärjestelmien yhdistäminen IEC 62061 kuva 3 SRECS = Safety Related Electric Control System

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 18 Arkkitehtuuri (rakenne)  Turvatoiminnontoteuttavajärjestelmäkoostuusarjamuotoisestaalajärjestelmienkokoonpanosta.  Alajärjestelmäpuolestaankoostuuelementeistä, jotkavoivatolla myösrinnakkaisia. Järjestelmä Alajärjestelmät Alajärjestelmän elementit Tulotietojen hankkiminen Loogiset toiminnot Toiminnantoteuttaminen

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 19 Turvatoiminnon vikataajuus saadaan laskemalla yhteen kaikkien alajärjestelmien vaarallisten satunnaisvikojen esiintymistodennäköisyydet (tuntia kohden, PFH). Jokaista vikataajuutta vastaa jokin SIL-taso (katso taulukko saivulla 9). Suurin vikataajuus Tulot Logiikka Lähdöt PFHD= PFHD1+ ...+ PFHDn+ PTE

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 20  Jokaisen turvatoiminnon eheystason SIL arviointi perustuu jokaisen alajärjestelmän turvallisuuden eheyden tason arviointiin.  Turvatoiminnolle esitettävän turvallisuuden eheystason yläraja (SIL Claim Limit, SILCL) arkkitehtuurin rajoitusten johdosta on enintään alajärjestelmälle esitettävän pienimmän turvallisuuden eheystason suuruinen: SILkoko≤(SILalajärjestelmä)alin Turvallisuuden eheyden SIL yläraja

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 21  Arkkitehtuurin (rakenteen) rajoituksilla osoitetaan korkein turvallisuuden eheyden taso (SIL Claim Limit, SILCL), joka voidaan hyväksyä kyseiselle alajärjestelmälle.  Nämä rajoitukset perustuvat siihen, että pelkällä komponenttien luotettavuudella ei voida saavuttaa korkeaa luotettavuustasoa, vaan tarvitaan redundanttisia (kahdennettuja tai useampikanavaisia) rakenteita.  Rajoitukset esitetään taulukossa alajärjestelmän diagnostiikan (SFF) ja vikasietoisuuden avulla. Arkkitehtuurin (rakenteen) aiheuttamat turvallisuuden eheyden SIL rajoitukset

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 22 Esimerkki alajärjestelmien yhdistämisestä ja diagnostiikasta Riskin arvioinnin perusteella (ks. osio 5) on päädytty käsivahinkovaaran osalta turvallisuuden eheyden tasolle SIL 2. Turvallisuustoimenpiteenä on asennettu työstötilan suojus, joka on kytketty koneen toimintaan.

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 23 Toiminnan jakaminen toimilohkoiksi Turvallisuuteenliittyvänohjaustoiminnonturvallisuusvaatimustenspesifikaatio(toiminta-eheys) Ehdotus ohjausjärjestelmän luonnokseksi toiminnallisten ja eheyden vaatimusten (SIL2) mukaisesti Esimerkki turvallisuuteen liittyvästä ohjaustoiminnosta: jos suojuksen ovi on auki, akselin pyörimisnopeus ei saa ylittää määritettyä arvoa. Riskin arviointi: Vaadittava turvallisuuden eheys = SIL 2. Järjestetäänsuojuksenasemantunnistusja akselinpyörimis- nopeudentunnistus. Tunnistuksenlähtötiedotkäsitelläänlogiikkayksikössä, siten, että-käyttömoottoripysäytetäänainakunakselinpyörimisnopeuson liiansuurija-ainakunsuojuksenoviei olesuljettuna, moottorinenergiansyöttöon katkaistuna. Kohdennetaan kaikille alajärjestelmille

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 24 Esimerkki alajärjestelmistä Kohdennetut toiminnot ja eheyden vaatimukset alajärjestelmille Suojuksen tunnistinSIL 2 Nopeuden tunnistin SIL 2 Tulot/anturit Logiikka yksikkö SIL 2 Logiikkayksikkö KontaktoriSIL 2 Lähdöt/Toimilaittet Toimintojen ja eheyden vaatimusten kohdentaminen alajärjestelmien elementeille

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 25 Diagnostiikkatoiminnot Toiminnallisten ja eheyden vaatimusten kohdentaminen Suojuksen tunnistin Suojuksen tunnistin SILCL 2 D Nopeuden tunnistin Nopeuden tunnistin SILCL 2 D StandardinIEC 61508mukainenohjelmoitava logiikka D SILCL 2 Kontaktori Kontaktori D SILCL 2

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 26 Diagnostiikkatoiminnot Kohdennetut toiminnot ja eheyden vaatimukset Suojuksen tunnistin Suojuksen tunnistin SIL 2 Nopeuden tunnistin Nopeuden tunnistin SIL 2 Standardin IEC 61508 mukainen ohjelmoitava logiikka D D D SIL 2 Moottorin energiansyöttö Moottorin energiansyöttö SIL 2

Teollisuusautomaation standardit –Osio 4 27 Ohjausjärjestelmän vaarallisen vikaantumisen todennäköisyyden arviointi Esimerkki: vaatimus SIL 2 => PFHD= 10-7…10-6 Alajärjestelmä 1 Suojuksen toimintaan kytkentälaitteet PFHD= 1x10–7 Alajärjestelmä 2 Nopeuden tunnistuselimet PFHD= 2x10–7 Alajärjestelmä 3 Ohjelmoitava logiikkaohjain PFHD= 1x10–7 Alajärjestelmä 4 Kontaktorit PFHD= 2x10–7 PFHkoko= (1 x 10–7) + (2 x 10–7) + (1 x 10–7) + (2 x 10–7) = 6 x 10–7 => SIL 2 (ks. sivu 9)

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 28 Yhteisviat (β-tekijä):  Katso osio 6 sivut 27 ja 28 (myös standardi IEC 62061 liite F)  β-tekijä ilmaisee kuinka suuri osa [%] yhden kanavan vioista vaikuttaa toisiinkin kanaviin (ilman diagnostiikkaa) Yhteisviat

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 29  Suunnittelun ja toteutuksen aikana: • ohjausjärjestelmän suunnittelu toiminnallisen turvallisuuden hallintasuunnitelman mukaisesti • valmistajan antamia tietoja ja ohjeita on noudatettava ja omaksuttava hyvä insinöörikäytäntö • valittava sopivat alajärjestelmät ja varmistettava alajärjestelmien toiminnalliset ominaisuudet ja varsinkin yhteensopivuus • huolehdittava ohjausjärjestelmän sähköteknisistä ominaisuuksista standardin IEC 60204-1 ”Koneturvallisuus. Koneiden sähkölaitteistot” mukaisesti. Systemaattisten virheiden välttäminen #1

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 30  Vaatimukset suunnitteluvirheiden hallintaan: • turvallisen vikaantumisen periaatteen käyttäminen esim. siten, että komponentin vikaantuminen johtaa koneen vaarallisen liikkeen pysähtymiseen tai energian syötön katkeaminen johtaa järjestelmä turvalliseen tilaan • vaarallisiin vikaantumisiin reagoivien toimintojen on toteuduttava ennen kuin vaaratilanne ehtii syntyä • varmistettava, että komponenteilla ei ole dokumentoimattomia toimintoja Systemaattisten virheiden välttäminen #2

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 31  Alajärjestelmien vikaantumisen hallinta: • vikaantumisten paljastaminen ohjausjärjestelmän käytönaikaisella valvonnalla • tietoliikenteen häiriöiden hallinta (ks. osio 10) • ympäristötekijät (lämpötila, kosteus, tärinä, EMC jne). • ylijänniteen-ja alijännitten sekä jännitteen vaihteluiden ja keskeytysten hallinta(ks. IEC 60204-1) Systemaattisten virheiden välttäminen #3

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 32 • laitteiston divergenssi (komponenttien tai kanavien erillisyys: esim. eri toimintaperiaate, eri valmistajat, eri ohjelmistot jne.) • pakkotoimiset kytkimet (esim. ohjauskappaleen suora sähkömekaaninen ohjaus koskettimien aukaisuun) • ylimitoitus (esim. 50 % nimellisarvon yläpuolelle) Systemaattisten virheiden välttäminen #4

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 33  Systemaattisen turvallisuuden eheyden tarkistaminen: Sovellettava vähintään yhtä seuraavista menetelmistä riippuen turvatoimintojen turvallisuuden eheystasosta: • ohjausjärjestelmän laiteosuuden suunnittelun tarkistaminen vertaamalla eritelmää laitteisiin • tietokoneavusteisten suunnittelumenetelmien käyttäminen, jolla mahdollistetaan simulointi tai analyysi • toimintojen kattava simulointi. Systemaattisten virheiden välttäminen #5

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 34  Vikojen välttäminen (puolustuksellinen suunnittelu): • V-malli: toiminnat, todentaminen ja kelpuutus (ks. seuraava sivu) • ohjelmiston rakenteen hallinta • kattava dokumentointi ja versionhallinta • soveltuvat toimenpiteet muutosten jälkeen. Ohjelmistokehitys #1

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 35 Ohjelmistokehitys #2 120107matti.sundquistTurvatoiminto- jenerittelyOhjelmiston turvallisuu- denerittelyKelpuutusKelpuutettu ohjelmistoSysteemi- suunnitteluYhdistämisen testausModuulien suunnitteluModuulien testausKoodausTulos TodentaminenISO 13849-1:2006

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 36  Vaatimukset ohjelmiston arkkitehtuurille  Vaatimukset työmenetelmille, käyttäjälle annettaville tiedoille ja sovelluskielille  Vaatimukset sovellusohjelmiston suunnitteluun  Vaatimukset koodaukselle  Vaatimukset sovellusmoduulien testaukselle  Vaatimukset sovellusohjelmiston kokoonpanon testaukselle. Ohjelmistokehitys #3

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 37  Kaikki turvallisuusvaatimusten määrittelyssä esitettävät ohjaustoiminnat on kelpuutettava.  Standardissa esitetään yleisluontoisia vaatimuksia • kelpuutussuunnitelmalle • testauslaitteistolle • dokumentoinnille. Kelpuutus

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 38  Testauksia ohjausjärjestelmän turvallisuuden eheystasosta ja monimutkaisuudesta riippuen: • ympäristöolosuhteiden vaikutukset • sähkönsyöttö.  Testausmenetelmiä • testaus syöttämällä järjestelmään vikoja • staattiset, dynaamiset ja vikaantumisanalyysit • simulaatiot • musta laatikko (black box)-testit • pahimman tilanteen testit (worst case test). Kelpuutuksentestaukset

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 39  Ohjausjärjestelmän muutostarpeita aiheuttavat mm.: • turvallisuusvaatimusten muutokset • käyttöolosuhteiden muutokset • vahingot ja tapaturmat • käsiteltävän materiaalin muutokset • koneen tai sen käyttötapojen muutokset. Muutosten hallinta

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 40  Pyydetyn muutoksen syyt ja vaikutukset ohjausjärjestelmän toiminnalliseen turvallisuuteen on analysoitava ja dokumentoitava.  Kaikki ohjausjärjestelmään vaikuttavat muutokset on dokumentoitava.  Muutettujen dokumenttien perusteella on tehtävä täydellinen dokumentoitu toimintasuunnitelma.  Muutostyöstä on tehtävä selkeä päätös ennen muutostyön aloittamista. Menettelytapa muutoksissa

Teollisuusautomaation standardit – Osio 4 41  ISO 14121:2007(ent. ISO 14121:1999 ja EN 1050) ”Koneturvallisuus -Riskin arvioinnin periaatteet”  SFS-EN ISO 12100:2010(ent. ISO 12100-1 ja –2:1992 ja ent. EN 292-1 ja 2:1991) ”Koneturvallisuuden perusstandardit”  IEC 60204-1:2007”Koneturvallisuus -Koneiden sähkölaitteistot. Osa 1: Yleiset vaatimukset.” Kaikki nämä standardit on julkaistusuomi-englanti versioina. Keskeisiä standardeja

Add a comment

Related presentations

Related pages

Teollisuusautomaation standardit Osio 4

Teollisuusautomaation standardit ... Koneiden ohjausjärjestelmät: standardi IEC 62061. ... Koneiden ohjausjärjestelmät: standardi IEC 62061
Read more

Teollisuusautomaation standardit Osio 5

Teollisuusautomaation standardit ... Osio 3: Toiminnallinen turvallisuus: standardisarja IEC 61508. Osio 4: Koneiden ohjausjärjestelmät: standardi IEC 62061.
Read more

Standardointi · Sundcon

Sundcon Oy seuraa kansainvälistä teollisuusautomaation ja ... ohjausjärjestelmät" ISO TC199/WG8 "Koneiden ... standardit IEC 62061 ...
Read more

Koneiden ohjausjärjestelmät (mm. ISO 13849-1..2, IEC ...

... Etusivu > Koulutuskalenteri > Koneiden ohjausjärjestelmät (mm. ISO 13849-1..2, IEC 62061, Sistema) ... Koneiden ohjausjärjestelmät ... IEC 62061 ...
Read more

B. STANDARDIT - MBinternet

B. STANDARDIT Perusstandardi IEC 61508. ... toiminnallinen turvallisuus" on hyväksytty IEC EN 62061 standardiksi ... Koneiden ohjausjärjestelmiä ...
Read more

Turvallisuusjaoston jäsentiedote 1/2007

- Koneiden ohjausjärjestelmät: ... Teollisuusautomaation standardit Koneiden turvallisuuteen liittyvien sähköisten ... standardi IEC 62061 julkaistiin ...
Read more

KONETURVALLISUUSPALVELUT Koneiden ohjausjärjestelmät ...

Koneiden ohjausjärjestelmät ... ohjausjärjestelmiä koskevat säädökset ja standardit ... IEC 62061 ja IEC-61508-1
Read more

Toiminnallista turvallisuutta käsittelevät standardit ...

Tämän alueen keskeisimmät standardit ovat: EN ISO 13849: Koneiden turvallisuus - turvallisuuteen liittyvät ... EN/IEC 62061: Koneiden turvallisuus ...
Read more