Kontrol Sistemleri için Iec 62061 Machinery Safety Standard'ı Anlamak

IEC 62061 standart, makine kontrol sistemlerinde güvenlik sağlamak için önemli bir kılavuzdur. Makine kontrol sistemlerinde kullanılan yapısal bir çerçeve sunar ve operatörleri ve ekipmanlarını koruyan güvenlik işlevleri sağlar.Avrupa Makine Yönergesi ve dünya çapında tanınan standart olarak, IEC 62061, üreticilerin elektrik, elektronik ve programlanabilir (E/E/PE) kontrol sistemleri için işlevsel güvenlik sağlar. Bu makale, IEC 62061'nin temel bileşenleri, diğer standartların, metodolojisi ve iş avantajları ile olan ilişkisini sunar.

IEC 62061 nedir?

IEC 62061, resmi olarak "Süresel kontrol sistemlerinin işlevsel güvenliği" olarak adlandırılan, Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından geliştirilen uluslararası standarttır. İlk olarak 2005 yılında yayınlandı ve özellikle de IE 38508 ile daha yakından uyumlu olan büyük revizyonlar geçirdi (sonuçlu güvenlik standardı) ve ISO 13849 (kontrol sistemleri ile ilgili kontrol sistemleri için standart).

Standart özellikle elektrik, elektronik ve programlanabilir elektronik teknolojileri içeren güvenlikle ilgili kontrol sistemleri (SRCS) için geçerlidir. Tüm yaşam döngüsü, tasarım ve uygulama yoluyla iş, bakım ve ihmal etmek için geçerlidir.Bazı sektöre özgü standartlardan farklı olarak, IEC 62061 hem donanım hem de yazılım yönlerine sahiptir, paketleme ekipmanları, makine araçları, robotları ve otomatik üretim hatları dahil olmak üzere geniş bir makine yelpazesi için uygun bir şekilde çalışır.

IEC 62061 ISO 12100 (profeksiyon için risk değerlendirmesi) ile birlikte kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve pnömatik, hidrolik ve mekanik güvenlikle ilgili parçalar içeren ISO 13849'u tamamlamaktadır. Birlikte, bu standartlar, özellikle AB'nin Makine Yönetmeliği 2023/1230'da makine işlevsel güvenlik uyumunun arka kemiği oluşturur.

Anahtar Kavramlar ve Terminoloji

IEC 62061'i etkin bir şekilde uygulamak için, bir tanesi birkaç temel kavram anlamalıdır.

Risk Değerlendirme ve Tehlike Tanımlama

IEC 62061'in altındaki ilk adım, ISO 12100. Üreticilerin tüm öngörülebilir tehlikeleri tanımlaması gerekir - mekanik, elektrik, termal, kimyasal veya insan hatasından kaynaklanan risk, ilişkili riskin potansiyel zararın ciddiyetini göz önünde bulundurması, maruz kalma frekansı ve kaçınma olasılığı da dahil olmak üzere tahmin edilir.

Risk değerlendirme çıktısı gerekli risk azaltmasını sağlar. Güvenlik işlevleri daha sonra kabul edilebilir bir seviyeye riskleri azaltmak için tasarlanmıştır. Her güvenlik fonksiyonu gerekli risk azaltmasına dayanan bir hedef güvenlik deliği (SIL) olarak atanmalıdır.

Güvenlik Dürüstlüğü Seviye (SIL)

Bir Güvenlik Dürüstlüğü Seviyesi ayrı bir seviyededir (1 ila 4) Bir güvenlik fonksiyonunun belirtilen süre içinde doğru şekilde performans göstereceği olasılığı belirtmektir. SIL 1, en yüksek düzeyde SIL 4 sağlar. Makine ortamında, SIL 3 genellikle aşırı maliyet ve karmaşıklığı nedeniyle SIL 4 nadiren kullanılır.

SIL ataması üç parametreye bağlıdır: saatte ortalama tehlikeli başarısızlık olasılığı (PFH)D), tanı kapsamı (DC), ve ortak neden hatalarına dayanabilme yeteneği (CCF). IEC 62061 her bir SIL için sayısal hedefler sunar:

Bu hedefler güvenilirlik analizi yoluyla doğrulanmalıdır, genellikle başarısızlık modları, etkiler ve tanı analizi (FMEDA) veya hata ağacı analizi kullanılarak.

Mimari Constraints

IEC 62061, verilen bir SIL'a ulaşmak için donanım tasarımı üzerine mimari kısıtlamalar getiriyor. Bu kısıtlamalar sistemin mimarisinin kategorilerle ilgilidir (B, 1, 2, 3 ve 4). Standart, gerekli donanım hatası toleransını tanımlar (HFT) ve her bir SIL için tanınabilir kapsama alanı ile ilgilidir:

Bu kısıtlamalar, tek bir tehlikeli başarısızlığın güvenlik fonksiyonunu kaybetmesine yol açmamasını sağlar.

Sistematik Dürüstlük

Rastgele donanım hatalarının ötesinde, IEC 62061 sistematik hataları önlemek için önlemler talep eder - spesifikasyonlar, tasarım, uygulama veya bakım sırasında ortaya çıkan hatalar. Bu, tanımlanmış bir güvenlik yaşam döngüsü takip eden titiz yazılım geliştirmeyi içerir, kanıtlanmış bileşenleri kullanın, tasarım yorumları ve test. Standart satırlar sistem hatalarından kaçınmak için gereklidir (örneğin, savunma programlama, dinamik analiz) ve doğrulama faaliyetleri yoluyla kontrol eder.

IEC 62061 ve ISO 13849

IEC 62061 ve ISO 13849 makinedeki kontrol sistemlerinin işlevsel güvenliğini ele alıyor, ancak belirli bir SIL'ın belirli bir PL'ye karşılık verdiği iki standarda farklı kalıyorlar: Performans Seviyeleri (PL a to e) nitel bir yaklaşımla, IEC 62061, bu karışıklıkları elde ederken, IEC ve ISO iki standarda uyum sağlıyor.

Pratikte, üreticiler uyum göstermek için standart (veya her ikisi de) kullanabilir. IEC 62061'in 2021 sürümü açıkça ISO 13849 kategori ve tanı kapsamı konseptleri nedeniyle, iki standart daha ayrıntılı olarak kullanılabilir. Basit sistemler için iyi düşünülmüş bileşenler, ISO 13849 genellikle daha basit bir rota sunar; karmaşık programlanabilir sistemler için IEC 62061 ayrıntılı başarısızlık hesaplamaları nedeniyle daha uygun olabilir.

IEC 62061'i Makine Kontrol Sistemlerinde Uygulama

Uyum, genel tasarım yaşam döngüsüne güvenlik entegre eden sistematik bir süreçtir. Aşağıdaki adımlar IEC 62061 tarafından belirlenen risk azaltma metodolojisinden uyarılır.

Adım 1: Tehlike Tanımlama ve Risk Estimation

Makinenin tüm operasyonel modlarını (normal işlem, kurulum, bakım, temizlik, acil durdurma) listelemeye başlayın, tehlikeler tespit edin - e.g., bakım sırasında veya istenmeyen başlangıç sırasında elektrik şoku. tahmin ilk risk seviyesi ciddiyet, maruz kalma ve kaçınma parametrelerini tahmin edin.

Adım 2: Gerekli Risk Azaltımı ve Hedef SIL

Her tehlikeli durumda, gerekli risk azaltımı ölçmek. IEC 62061, ek A'da basitleştirilmiş bir yöntem sunar: Sık maruz kalma ve düşük olasılık genellikle SIL 3, frekans/durma (F1, F2) ve kaçınma olasılığı sağlar.

Bu adım ayrıca güvenlik fonksiyonunun diğer yollarla (örneğin, gardiyanlar, kilitler) gerçekleşip kontrol sistemine güvenmediğini de göz önünde bulundurun.

3. Adım: Güvenlik tarafından yönetilen Kontrol Sistemi

Hedef SILs tanımlanmış, mimarlık tasarlayın. programlanabilir elektronik cihazlar (örneğin, güvenlik PLC'leri) gerekli güvenilirlik ile karşılanır. SIL 2 veya 3 için, tanı ile ilgili kırmızı mimarileri düşünün. herhangi bir programlanabilir elektronik cihazların (örneğin, güvenlik PLC'leri) 61508 veya IEC 62061'e göre sertifikalandırılmasını sağlayın.

Donanım tasarımı HFT ve DC için mimari kısıtlamaları karşılamalıdır: yapılandırılmış yazılım tasarımı, kodlama standartları kullanmak ve statik analizleri gerçekleştirmek. Standart bir V modelinin doğrulanması ve geçerliliği için kullanılmasını önerir.

Adım 4: Hesaplama PFH[D:0)D) ve SIL Başarısını Ver

Her güvenlik fonksiyonu için kullanılan (projektif FMEDA veya güvenilirlik veritabanından), PFH)[D][D][/FONT) ile yapılan testlerin (örneğin, yüksek çözünürlük kanalları arasındaki ayrımı dikkate alın.

Hata ağacı analizi veya güvenilirlik blok diyagramları gibi araçlar yardımcı olabilir. Birçok güvenlik bileşeni üreticileri sertifikalı PFH)D) cihazları için değerleri basitleştirmek, hesaplamayı basitleştirmek.

Adım 5: Doğrulama ve Geçerlilik (V&V)

Doğrulama, sistemin tasarım özelliklerine göre doğru inşa edilmesini sağlar. Bu, şematik, kaynak kodu ve test sonuçları içerir. Geçerlilik kontrolleri sistemin gerçek makine ortamında güvenlik gerekliliklerini karşılayan kontroller.Her iki aktivite de belgelenmelidir.

IEC 62061, her güvenlik fonksiyonu için özel testler gerektirir, hata enjeksiyon testleri teşhis kapsamını doğrulamak için ve entegrasyon testleri. Geçerlilik için, makineyi tüm operasyonel modlarla çalıştırın ve güvenlik işlevlerinin beklendiği gibi yanıt verdiğini onaylayın (örneğin, acil durum gerekli durdurma süresi içinde tehlikeli hareketi durdurur).

Adım 6: Dokümantasyon ve Bakım

Kapsamlı dokümantasyon zorunludur. Bu, risk değerlendirme raporunu, rasyonel tasarım, PFH hesaplamalarını, test protokollerini ve güvenlik davasını içerir. Standart ayrıca kullanıcıların güvenli işlem, bakım ve değişiklik için bilgi erişimine sahip olmaları gerekir - periyodik denetim aralıkları, teşhis hata yanıt prosedürleri ve güvenlik bileşenlerinin değiştirilmesi için talimatlar.

Komisyondan sonra, sistem tanımlı güvenlik yaşam döngüsüne göre muhafaza edilmelidir. Herhangi bir değişiklik (örneğin, bir sensör veya güncelleme yazılımı değiştirmek) etkilenen güvenlik fonksiyonlarının yeniden değerlendirilmesini gerektirir.

Donanım ve Yazılım Gereksinimleri

Donanım Tasarım Önerileri

IEC 62061 belirli bileşen türlerini dikmiyor ancak performans gereklilikleri ayarlar. Anahtar donanım düşünceleri şunları içerir:

Yazılım Güvenliği Yaşam döngüsü

IEC 62061 altında yazılım geliştirme, V-model tipik işlevsel güvenliklerini takip eder:

  1. [FONT:0)Software güvenlik gereksinimleri spesifikasyon:[Dönetici:[Dönetici:0) Dokümanlar Tüm güvenlik işlevleri ve onların SIL gereksinimleri.
  2. [FONT=0)Software mimarlık tasarımı:[Dönetici: Standart yapısını tanımlar, görev zamanlamasını ve iletişim arayüzlerini tanımlar. Güvenlik ve güvenlik dışı görevleri uygun bölümler olmadan paylaşmadan kaçının.
  3. [FONT:0)Software modülü tasarımı ve uygulanması:) Güvenli programlama dilleri (örneğin, güçlü tip diller) ve kodlama standartları (geçmiş sistemler için artırılmış sistemler içinMISRA C).
  4. [[Dönetici testleri: [Dönetici testleri, entegrasyon testleri ve geçerlilik testleri. Coverage kriterleri (devletleme, şube, MC/DC) SIL seviyesine bağlıdır.SIL 3 için Modified Durum /Decision Coverage önerilir.
  5. [FONT:0]Software güvenlik doğrulama:[Dönetici:[Dönetici:0) Yazılımın makine seviyesinde donanımla entegre edildiğinde güvenlik gereksinimleriyle karşılandığını onaylayın.

Standart aynı zamanda araç yeterlilikleri sağlar: gelişimde kullanılan herhangi bir yazılım aracı (kompilers, kod jeneratörleri, doğrulama araçları) hataları enjekte edebilir (örneğin, bazı kod jeneratörleri) daha yüksek bir güven gerektirir.

Geçerlilik ve Doğrulama Teknikleri

IEC 62061 uygun V& listesini sunar; normatif ekslerdeki V teknikleri şunlardır:

Tüm V&V sonuçları, gerekli koşullara göre izlenebilir olmalıdır. Geçerlilik planı ve geçerlilik raporu gereklidir.

Faydaları ve İşletme Etkisi IEC 62061 Uyum

IEC 62061'e yönelik teklif, hem makine üreticileri hem de son kullanıcılar için somut avantajlar sağlar.

Geliştirilmiş Güvenlik ve Risk Azaltıl

Kapsamlı risk tabanlı yaklaşım, kazaların ve ölümcüllerin personellerini korumak olasılığını azaltır. Bu aynı zamanda dava ve düzenleyici cezaların riskini azaltır.

Düzenleme ve Pazar Erişimi

Avrupa Birliği'nde IEC 62061 gibi harmoniz standartlara uyum, Makine Yönetmeliğinin temel sağlık ve güvenlik gereksinimlerine karşı bir öncelik sağlar. Diğer birçok ülke (örneğin, Çin, Japonya, Avustralya) ayrıca IEC standartları, küresel ihracat kolaylaştırmayı da tanır.

Operasyonel Verimlilik

İyi tasarlanmış güvenlik sistemleri, çıplak gezi gezileri nedeniyle istenmeyen makine duraklarını azaltır. Yüksek tanı kapsama alanı, hataların başarısızlıklara neden olduğundan önce tespit edilebilir bakım sağlar.Bu, genel ekipman etkinliği artırır (OEE).

Yaşam döngüsünden Maliyet Tasarrufları

Güvenlik tasarımına yatırım yapmak pahalı retrofitleri ve yeniden tasarımları azaltır. Dokümantasyon ve doğrulama ayrıca daha sonra sorun giderme ve modifikasyonlarda yardımcı olabilir. Sigorta primleri uyumlu makineler için daha düşük olabilir.

Stakeholder Confidence

İşlevsel güvenliği IEC 62061'e göstermek, müşteriler, makine operatörleri ve düzenleyici organlara güvenirlik ve kaliteye olan bir taahhütü işaret eder.

Common Challenges ve En İyi Uygulamaları

Challenge 1: Uzmanlığın eksikliği

Fonksiyonel güvenlik mühendisliği uzman bilgi gerektirir. Birçok kuruluş ev uzmanlığından yoksundur. En iyi uygulama eğitim ve deneyimle bir güvenlik mühendisi atamak ve dış danışmanlarla ortak çalışmayı veya önceden belirlenmiş güvenlik modülleri kullanarak düşünmektir.

Challenge 2: Legacy Systems ile Entegrasyon

IEC 62061'in eski makineye uyum sağlamak, eski kontrol sistemleri nedeniyle zor olabilir ve belge eksikliğinden dolayı. Sadece güvenlikle ilgili parçalar geliştirmek, yeni SRCS'nin yeni tehlikeler sunamamasını sağlamak.

Challenge 3: Over-Complexity

Yüksek bir SIL için tasarım, maliyeti artırmak ve güvenilirlik azaltmak için aşırı karmaşık mimarilere yol açabilir: Aşırı tanımlı bir yaklaşım uygulayın. Her güvenlik fonksiyonunun hedef SIL. Simplify aracılığıyla modüler tasarım ve dikkatli bir seçim ile ilgili.

Challenge 4: Software Validation

Yazılımları, özellikle programlanabilir güvenlik kontrolörleri için, zaman alıcıdır. önceden onaylanmış yazılım modülleri olan sertifikalı güvenlik PLC'leri kullanın. Belirli kapsama ölçümleri ile sistematik bir test stratejisi uygulayın. Automate regresyon testleri mümkün.

En İyi Uygulama Özetleri

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

IEC 62061, ISO 13849 ile yüksek düzeyde kabul edilen bir çerçeve sunar ve makineleri kontrol sistemlerinin işlevsel güvenliğini değerlendirerek, uygun güvenlik deleşim seviyelerini ve yazılım gereksinimlerine karşı koymak, üreticiler yüksek oranda makine güvenliği elde edebilir ve standart olarak kontrol sistemlerini uygun tutmaz.

Daha fazla okuma için, mevcut resmi IEC 62061 belgesine atıfta bulunun.Ücretsiz:0)IEC webstore)[Ücretsiz)[Üye Olmayanlar İçindekiler için:2).