Performance level

PAGINA IN BEWERKING

• risico inventarisatie en evaluatie (RIE)
  • failure mode effect analyse (FMEA)
  • Fine en Kinney
• berekening afschermingen
• bepalen van het performance level

Beoordelen van veiligheidscircuits.
Allereerst moet met de risicograaf de vereiste PLr bepaald worden. daarna is het behalen daarvan afhankelijk van de volgende zaken:

• categorie =architectuur (CAT)
• MTTFd (afhankelijk van CAT)
• DC (vanaf CAT 2)
• CCF (vanaf CAT 2)

S1 = lichte verwonding (omkeerbaar)
S2 = ernstige verwonding/dood (onomkeerbaar)

F1 = blootstelling zelden tot soms, of kort
F2 = blootstelling vaak of lang

P1 = gevaar afwendbaar onder bepaalde omstandigheden
P2 = gevaar afwenden nauwelijks mogelijk

Deze categorieën zijn afkomstig uit de EN954:

Vanaf CAT 1 is het gebruik van veiligheidscomponenten verplicht.

De keuze van de architectuur is in principe vrij. Helemaal onder aan de pagina is te zien dat je met een CAT 2 architectuur ook een PLd kunt halen, hoewel niet eenvoudig. Wij gaan voor een machine eigenlijk vrijwel automatisch uit van minimaal CAT 3.

Mean Time To Dangerous Failure
MTTFd is een statistische gemiddelde waarde die de verwachte werkduur zonder fout of storing uitgedrukt in jaren

De faalkans per uur (PFHd) berekenen:

PFHd = 1/(MTTFd * 8760)

B10d = het aantal schakelingen, waarbij 10% van de geteste prototypes statistisch gezien een gevaarlijke fout vertonen.

MTTFd = B10d / (0,1 * Nop)
Nop = aantal schakelingen per jaar
Nop = (Dop * Hop * 3600) / Tcycle
Dop = aantal schakelingen per dag
Hop = bedrijfsuren per dag
Tcycle = tijd tussen schakelingen van veiligheidscircuit in s

Gangbare B10d waarden:

De levensduur T10d van een machine word gesteld op minimaal 20 jaar.
T10d = B10d / Nop
moet dus minimaal 20 zijn.

Nu kunnen we per component de MTTFd berekenen.
De totale MTTFd berekenen bij:

• serieschakeling:

1/MTTFd totaal = 1/MTTFd 1 + 1/MTTFd 2 enz

• parallelschakeling:

Diagnostic coverage bepaald in hoeverre gevaarlijke fouten in het systeem worden ontdekt door testen.
Nodig vanaf CAT2

De DC waarde word door de fabrikant van de componenten opgegeven. Als dit niet het geval is heeft de norm een tabel waaruit de DC bepaald kan worden:

Bij meerdere componenten de gemiddelde DC uitrekenen:
DCavg = ( DC1/MTTFd1 + DC2/MTTFd2 + enz ) / ( 1/MTTFd1 + 1/MTTFd2 + enz )

Na al dat rekenen kan dan de DC beoordeeld worden met een eenvoudige tabel:

Als er fouten volledig uitgesloten kunnen worden omdat deze het optreden onwaarschijnlijk is of als dit is ingegeven door good engineering practice moeten deze niet in de analyse meegenomen worden.
Dit kan ook op componenten van toepassing zijn, dan hoeven hiervoor de DC en de MTTFd niet meegenomen te worden in de berekeningen. Denk bijvoorbeeld aan de gedwongen contacten van een kwaliteits eindschakelaar.

CCF (common cause failure) zijn fouten met gemeenschappelijke oorzaak. Deze is pas van belang bij een archtectuur vanaf CAT 2
De CCF word eenvoudig bepaald met een puntentabel waarbij men minimaal 65 punten moet scoren.

Er is ook een versimpelde methode voor het bepalen van de behaalde performance level. Hiervoor gebruikt men de „sub Pl's” van alle gebruikte componenten, dus Inputs, Logica en Outputs.

de methode:
1) tel het aantal componenten met de laagste door de fabrikant opgegeven Pl. (Pl.low → N.low)
2) zoek in de tabel de globale Pl op.

Gelukkig heeft men ook hier weer kans gezien om de eenvoud nog een beetje om zeep te helpen: het downgraden is volgen de norm niet altijd noodzakelijk. Bijvoorbeeld als de opgetelde PFHd binnen de grenzen van de Pl liggen en de MTTFd boven de 30 jaar uitkomt:

En deze subsysteem methode kan alsnog net zo ingewikkeld worden als de andere methodes als men zelf de performance levels van de subsystemen wil berekenen. Zo lang we genoegen nemen met het downgraden, is deze informatie voldoende. Anders moet men de EN ISO 13 849-1:2006 op naslaan.