Sicherheitstechnik Die neue Norm EN ISO 13849-1 – was sich nicht ändert

Autor / Redakteur: Jens Rothenburg* / Ines Stotz

Durch die Einführung der EN ISO 13849-1 als Nachfolgenorm der EN 954-1 hat bzw. wird sich in der Beurteilung geeigneter Sicherheitstechnik einiges ändern. Wie vereinbart sich eigentlich die bisherige Sicherheitstechnik mit der neuen Norm? Muss jetzt alles neu und anders gemacht werden?

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Die bisherige Sicherheitstechnik ist auch in Zukunft ausreichend zum Schutz von Mensch und Maschine.
Die bisherige Sicherheitstechnik ist auch in Zukunft ausreichend zum Schutz von Mensch und Maschine.
(Bilder: Euchner)

Die klare Antwort auf diese Fragen ist: Nein. Die bisherige Sicherheitstechnik ist vollständig ausreichend um den Schutz von Personen und Maschinen auch in Zukunft zu gewährleisten. Voraussetzung ist natürlich, dass die Sicherheitstechnik und die verwendeten Bauteile richtig eingesetzt werden. Das war bisher so und das bleibt auch mit der Anwendung von neuen Normen so.

Die neuen Normen

Jetzt wird nicht mehr wie bisher nach EN 954-1, nur die Struktur einer sicherheitstechnischen Schaltung betrachtet, sondern darüber hinaus wird zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit der Sicherheitstechnik auch noch die Zuverlässigkeit sowie, wenn nötig, die Software und vieles andere betrachtet.

Um dies zu verdeutlichen ein Beispiel:

Es werden für eine Applikation an einer Schutztür zwei Sicherheitsschalter verwendet. Davon ist ein Schalter der Bauart 2 mit getrenntem Betätiger sowie ein weiterer als Schalter mit Schwenkhebel zur Redundanz eingesetzt. Von jedem Schalter wird ein Zwangsöffner an ein Sicherheitsrelais angeschlossen, das die Gleichzeitigkeit überwacht.

Ausgangsseitig sind zwei Schütze angeschlossen, die zur Abschaltung der Maschine dienen. Beide sind über einen Rückführkreis überwacht, so dass die Applikation den Bedingungen der Kategorie 4 genügt. Mit dieser Schaltung sind jetzt die zweikanalige Struktur sowie die Art der Überwachung beschrieben. Die gesamte Schaltung soll mit der EN ISO 13849-1 beurteilt werden.

Schrittweises Vorgehen mit EN ISO 13849-1

Das Vorgehen mit der Norm ist sehr einfach. Im ersten Schritt wird, wie von der EN 954-1 bekannt, eine Risikobeurteilung durchgeführt. Diese kann beispielsweise mit der Methodik im Anhang A der Norm durchgeführt werden und ergibt als Ergebnis einen erforderlichen Performance Level PLr anstelle wie bisher nach der 954-1 die Kategorie der Risikobeurteilung.

Im nächsten Schritt überlegt sich der Konstrukteur eine Struktur der Schaltung wie etwa die im Beispiel beschriebene. Für diese Struktur wird die Kategorie der Schaltung nach EN ISO 13849-1 bestimmt.

Dadurch, dass diese Kategorie identisch zu der in der EN 954-1 beschriebenen Kategorie ist, kommt hier nichts Neues auf den Konstrukteur zu. In den meisten Fällen kann als Schaltung sicherlich auf eine bewährte Applikation zurückgegriffen werden. Es werden somit auch all die Bauteile eingesetzt, die bisher schon verwendet wurden.

Hierbei haben sich die Sicherheitsschalter von Euchner sehr gut bewährt und müssen jetzt eben mit neuen Ansätzen aus der EN ISO 13849-1 beurteilt werden.

Nun kommen die zusätzlichen Schritte, die die EN ISO 13849-1 zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit der Sicherheitstechnik fordert. Für alle Anwendungen ab Kategorie 2 wird der Diagnose-Deckungsgrad DC bestimmt. Werte für einige bekannte Verfahren sind in der Norm enthalten, die dann verwendbar sind, wenn sie zur Applikation passen. Es lässt sich aber auch über eine einfache Zählmethode der entsprechende Prozentsatz ermitteln.

Ausfallwahrscheinlichkeit feststellen

Der nächste Wert, der ermittelt wird, ist die MTTFd, also die Ausfallswahrscheinlichkeit einer Applikation, in Form einer mittleren Zeit bis zu einem gefahrbringenden Ausfall. Dafür kommen Softwarepakete oder eine Tabellenkalkulation zum Einsatz, die die Berechnung auf einfache Weise ermöglichen.

Um den Gesamtwert bestimmen zu können, werden die Ausfallswerte aller eingesetzten Bauteile benötigt. Diese sind von den Herstellern erhältlich oder können großen teils auch aus dem Anhang C der Norm entnommen werden.

Für Elektronik wird üblicherweise direkt der MTTFd Wert vom Hersteller des Sicherheitsbauteils zur Verfügung stehen. Diese Wahrscheinlichkeit lässt sich problemlos angeben, da Elektronik nicht vom Schaltzustand (ein oder aus) abhängig ist. Die Ausfallswahrscheinlichkeit wird einfach durch statistische Methoden bestimmt.

Elektromechanik dagegen ist von der Anzahl der Schaltspiele abhängig und dies wird durch den B10d Wert charakterisiert. Dieser Wert ist eine Anzahl an Schaltspielen, keine Lebensdauer. Denn ein Sicherheitsschalter, der einmal pro Jahr geöffnet wird, hat eine längere Lebensdauer als ein Schalter, der zweimal pro Minute geschaltet wird.

Um dies zu betrachten, ist für Elektromechanik ein Zwischenschritt zur Berechnung der benötigten MTTFd notwendig, der ebenfalls in der EN ISO 13849-1 beschrieben ist. Es muss mit einer angenommen Anzahl an Schaltspielen pro Jahr letztendlich ein MTTFd Wert berechnet werden.

Hierzu ist von Euchner eine Rechenscheibe erhältlich, die diesen Schritt beschreibt.

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Fehler gemeinsamer Ursache einfach ermitteln

Schließlich muss noch die Möglichkeit eines Ausfalles aufgrund von Fehlern gemeinsamer Ursache betrachtet werden. Hierzu ist ein einfaches Verfahren in Anhang F der Norm beschrieben, bei dem für verschiedene Methoden Punkte vergeben werden, die zusammen gezählt werden müssen. Bei Erreichung einer Mindestpunktzahl kann man davon ausgehen, dass die Schaltung ausreichend sicher gegen Fehler gemeinsamer Ursache aufgebaut ist.

Mit all diesen ermittelten Werten wird zur letztendlichen Bewertung das Bild 5 der Norm verwendet und grafisch der erreichte Performance Level PL ermittelt.

Anstelle der grafischen Ermittlung ist auch eine Software oder aber wieder die Rechenscheibe verwendbar. Wenn jetzt der erreichte PL mindestens so gut wie der erforderliche PLr ist, lässt sich alles wie gewohnt dokumentieren und die Aufgabe ist gelöst.

Natürlich kann zur Bestimmung all dieser Daten auch die inzwischen weit verbreitete Software SISTEMA vom Institut für Arbeitssicherheit in St. Augustin (IFA) genutzt werden.

Softwarebeurteilung?

Da in den Anwendungen inzwischen – bedingt durch die sicheren Steuerungen - immer häufiger Software, wie zur Konfiguration des AS-Interface Sicherheitsmonitors eingesetzt wird, muss auch hier eine Beurteilungsmöglichkeit geschaffen werden.

Hierzu ist die EN ISO 13849-1 hervorragend geeignet. Software lässt sich in einem übersichtlichen und klaren Verfahren beurteilen. Darüber hinaus kann mit dieser Norm die gesamte Sicherheitstechnik inklusive Pneumatik, Hydraulik und Elektromechanik beurteilt werden.

* Jens Rothenburg, Produktmanager Sicherheitstechnik, Euchner

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