Die EN ISO 13849 als Chance nutzen

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Realisierung

Nach der Einstufung wird ein erster Entwurf zur technischen Umsetzung unter Berücksichtigung des notwendigen PL erarbeitet. Hier spielen zertifizierte Baugruppen eine wichtige Rolle. Soll zum Beispiel PLd realisiert werden, müssen die an der Sicherheitsfunktion beteiligten Komponenten – Sensoren, Sicherheitsrelais oder Aktoren – diesem Level entsprechen. Im Ergebnis erhält der Konstrukteur ein Prinzipschaltbild.

Identifizierung der sicherheitsrelevanten Baugruppen

Je nach Sicherheitsfunktion sind sicherheitsrelevante von nicht-sicherheitsrelevanten Signalen zu trennen. Darüber hinaus müssen Störgrößen beachtet werden, die eine Rückwirkung auf sicherheitsrelevante Komponenten haben. Dieser Schritt lässt sich vereinfachen, indem der Konstrukteur bei der Konzipierung (vor-)zertifizierte Komponenten verwendet.

Umsetzung in das sicherheitstechnische Blockdiagramm

Aus dem technischen Prinzipbild wird das sicherheitstechnische Blockdiagramm entwickelt. Dazu ordnet der Konstrukteur die Komponenten Funktionskanälen zu. Die so entstehenden Strukturen werden dann gemäß den bekannten Kategorien B, 1-5 (EN 954-1) eingeteilt. Eine Sicherheitsfunktion besteht demnach immer aus in Reihe geschalteten Teil- oder Subsystemen, deren interne Struktur durch die Kategorie beschrieben ist. Ein solches Teilsystem wird entweder durch den Bauteil-Hersteller bis zu den Schnittstellen validiert oder muss im Fall von diskreten Komponenten – wie Ventilen oder Schaltern – vom Konstrukteur bewertet werden. Zur Optimierung bietet sich die Zusammenführung von Strukturen mit gleichen Architektur-Eigenschaften oder Kategorien an.

Bestimmung des PFHD und des PL je Teilsystem

Anschließend wird für jedes Teilsystem der PFHD-Wert sowie der erreichte PL anhand der Kategorie, der Maßnahmen gegen Fehler gemeinsamer Ursache (CCF) bei mehrkanaligen Systemen, die mittlere Bauteilgüte (MTTFd) und die mittlere Testqualität (DCavg) definiert.

Festlegung des PFHD und PL für das Gesamtsystem

Nachdem die Kennwerte für jedes Teilsystem festgelegt sind, berechnet der Konstrukteur den PL aus der Summe der Einzel-PFHD-Werte. Dabei limitiert das Teilsystem mit dem geringsten PL das mögliche Sicherheitsniveau.

Vergleich des erreichten PL mit dem PLr

Im letzten Schritt muss der erreichte PL dem PLr der Risikobeurteilung gegenübergestellt werden. Sollte es hier keine Übereinstimmung geben, kann der Konstrukteur verschiedene Maßnahmen einleiten. Zu diesem Zweck muss er den Einfluss der einzelnen Parameter prüfen. Die Erfahrung zeigt, dass die Auswahl der Kategorie das Ergebnis wesentlich bestimmt. An zweiter Stelle steht der Diagnosedeckungsgrad, also das Maß, mit dem gefährliche Fehler vom System detektiert werden.

Gezielte Minimierung von Haftungsrisiken

Die EN ISO 13849 wurde bereits 2007 im Amtsblatt harmonisiert. Seit diesem Zeitpunkt löst ihre Anwendung eine Vermutungswirkung im Sinne der Maschinenrichtlinie aus. Hinsichtlich der Konformitätsvermutung kann der Hersteller zum Inverkehrbringen seiner Maschinen bis zum 31. Dezember 2011 parallel die EN 954-1 heranziehen. Wird die EN 954-1 jedoch in einer C-Norm referenziert, geht die Konformitätsvermutung bei deren Anwendung so lange von dieser Norm aus, bis die C-Norm überarbeitet oder zurückgezogen wird. Viele Maschinenbauer übersehen allerdings, dass im Produkthaftungsfall ein anderer sicherheitstechnischer Maßstab angesetzt wird, nämlich der „Stand von Wissenschaft und Technik“. Dieser kann über den Standard eines technischen Regelwerks hinausgehen. Will der Maschinenbauer diese Haftungsrisiken minimieren, muss er sorgfältig prüfen, ob die von ihm angewendete Norm noch den neusten Erkenntnissen entspricht. Er sollte somit kontrollieren, ob weitergehende Anforderungen, die sich beispielsweise bei der Anwendung sicherheitsrelevanter Applikations-Software ergeben, erfüllt werden können.

Die meisten Fehler im Konstruktionsprozess resultieren aus dem nicht korrekten Gebrauch und der fehlerhaften Umsetzung von Normen. Deshalb bietet Phoenix Contact entsprechende Seminare für Steuerungs-Konstrukteure an, in denen die Referenten mit den Teilnehmern Lösungswege zur Realisierung der EN ISO 13849 diskutieren. Darüber hinaus wird der Umgang mit Software-Tools wie Sistema geübt und es werden grundlegende Validierungstechniken anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt.

Fazit

Die EN ISO 13849 zählt zu den wichtigsten Normen im Bereich der Maschinensicherheit. Fast jeder Hersteller von Sicherheitsbauteilen und Maschinen ist von den sich aus ihr ergebenden Konsequenzen betroffen. Auf den ersten Blick scheint es, als ob der neue Safety-Standard die Komplexität sicherheitstechnischer Lösungen erhöht. Gleichzeitig ist die Flexibilität bei der Umsetzung der Anwendungen gestiegen. Komponenten, Software-Tools und Lösungen von Phoenix Contact unterstützen den Anwender daher bei der Kombination von maschinenbau- und sicherheitstechnischen Trends, damit seine Lösungen noch wettbewerbsfähiger auf den internationalen Märkten werden. Zudem hat die europäische Sicherheitsnormung Vorbildcharakter und wird darum von vielen Staaten übernommen.

SPS/IPC/Drives Halle 9, Stand 310

Carsten Gregorius, Mitarbeiter im Safety Product Marketing, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont

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