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PL OK: Esempi di calcolo del Performance Level

PL ok Esempi di calcolo EN ISO 13849-1
€ 120,00 + IVA    

+

Specifiche

2.0
2022
doc
Documento Tecnico
161
CN04

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  • PL ok: Esempi di calcolo del Performance Level (PL) EN ISO 13849-1

    Esempi di calcolo del Perfomance Level PL (con schemi) per sistemi di comando relativi a controllo ripari/arresto emergenza per diverse Categorie di sicurezza/valori PL.

    In allegato:

    - Documento di analisi per l’applicazione della norma tecnica EN ISO 13849-1:2015 contenente i seguenti esempi di calcolo:

    1. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 1 | Perfomance Level "c"
    2. Controllo arresti d’emergenza | Categoria di Sicurezza 3 | Perfomance Level "e"
    3. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 4 | Perfomance Level "e" (Sol. 1)
    4. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 4 | Perfomance Level "e" (Sol. 2)
    5. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 3 | Perfomance Level "e"
    6. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 4 | Perfomance Level "e" (Sol. 3)
    7. Controllo ripari | Categoria Sicurezza 4 | Perfomance Level "e" (Sol. 4)

    - File di esempio importabile nel software SISTEMA della IFA (CERTIFICO - Esempio Calcolo PL.ssm). L'esempio analizza le funzioni di sicurezza di un sistema di movimentazione ed accoppiamento parti di attrezzature:

    1. SF2 - Interblocco porte perimetrali (porte accesso 1 e 2)
    2. SF3a - Interblocco porte accesso pedane dx/sx (2 pedane dx/sx)
    3. SF3b - Bloccaggio dell'interblocco porta accesso pedana dx/sx (2 pedane dx/sx)
    4. SF4 - Sensori fondo corsa pedane lato dx/sx (2 pedane dx/sx)
    5. SF5 - Cancelli ponti levatoi pedane lato dx/sx)
    6. SF6 - Interblocco sportelli volantini dx/sx

    La progettazione e costruzioni di una macchina sicura prevede che vengano identificati tutti i possibili pericoli a cui sono esposti gli operatori della macchina stessa.

    Nel caso il rischio venga ridotto attraverso un sistema di controllo, entra in gioco la norma EN ISO 13849‑1 che fornisce un modello di valutazione della bontà di tale sistema. In questo modo, dato un rischio di un determinato livello è possibile utilizzare una funzione di sicurezza di pari livello o superiore (vedi Figura 1).

    EN ISO 13849-1:2015 Safety of machinery - Safety-related parts of control systems - Part 1: General principles for design

    Entrata in vigore: il 23 dicembre 2015

    Recepita in Italia con la “UNI EN ISO 13849-1:2016 Sicurezza del macchinario - Parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza - Parte 1: Principi generali per la progettazione” ed entrata in vigore il 28 gennaio 2016.

    La norma è armonizzata per la Direttiva macchine 2006/42/CE e l'applicazione è "Presunzione di Conformità" al RESS 1.2.1 dell'Allegato 1 della stessa (Allegato ZA).

    [...]

    La norma EN ISO 13849‑1 fornisce al costruttore un metodo iterativo per valutare se i rischi di una macchina possono essere limitati ad un livello residuo accettabile mediante l’impiego di adeguate funzioni di sicurezza. Il metodo adottato prevede, per ogni rischio, un ciclo di ipotesi-analisi-validazione alla fine del quale si deve poter dimostrare che ogni funzione di sicurezza prescelta è adeguata al relativo rischio in esame.

    Il primo passo consiste quindi nella valutazione del livello di prestazione richiesto da ogni funzione di sicurezza. La EN ISO 13849‑1 utilizza un grafico per l’analisi del rischio di una funzione di una macchina (vedi Figura 2) determinando, in funzione del rischio, anziché una categoria di sicurezza richiesta, un livello di prestazione richiesto o PLr (Required Performance Level) per la funzione di sicurezza che andrà a proteggere quella parte di macchina.

    Il costruttore del macchinario, partendo dal punto 1 del grafico e rispondendo alle domande S, F e P identificherà il PLr per la funzione di sicurezza in esame. Dovrà poi realizzare un sistema per proteggere l’operatore della macchina che abbia un livello di prestazione PL uguale o migliore di quello richiesto.

    I PL sono classificati in cinque livelli, da PLa a PLe (vedi Tabella 1) al crescere del rischio ed ognuno di essi identifica un ambito numerico di probabilità media di guasto pericoloso per ora. Ad esempio PLd indica che la probabilità media di guasti pericolosi per ora è compresa tra 1x10-6 e 1x10-7 ovvero all’incirca 1 guasto pericoloso mediamente ogni 100-1000 anni.

    Figura 1 Analisi dei rischi

    Figura 1 - L’analisi dei rischi

    Figura 2 Determinazione PL

    Legenda

    Punto di partenza per la valutazione del contributo alla riduzione del rischio dato dalle funzioni di sicurezza
    Basso contributo alla riduzione del rischio
    Alto contributo alla riduzione del rischio
    PLr Livello di prestazioni richiesto
    Gravità del danno
    S1 Leggero (danno normalmente reversibile)
    S2 Serio (danno normalmente irreversibile o morte)
    Frequenza e/o esposizione al rischio
    F1 Da rara a poco frequente e/o con breve tempo di esposizione
    F2 Da frequente a continua e/o con lungo tempo di esposizione
    Possibilità di evitare il rischio o di limitare il danno
    P1 Possibile in certe condizioni
    P2 scarsamente possibile

    Figura 2 - Grafico del rischio per determinare il PLr richiesto per la funzione di sicurezza (tratto da EN ISO 13849-1, figura A.1)

    [...]

    Per la valutazione del PL di un sistema di controllo servono più parametri ovvero:

    1. La Categoria di sicurezza del sistema che a sua volta deriva dall’architettura (struttura) del sistema di controllo e dal suo comportamento in caso di guasto
    2. MTTFD dei componenti
    3. DC o Copertura Diagnostica del sistema.
    4. CCF o Guasti di causa comune del sistema.

    [...]

    Figura 3 Architetture Categorie

    Figura 3 – Architetture categorie

    MTTFD (“Mean Time To Dangerous Failure”, Tempo medio al guasto pericoloso).

    Questo parametro cerca di definire la bontà qualitativa dei componenti del sistema definendone la vita media prima del guasto pericoloso (si noti bene che non si tratta di un guasto generico) espressa in anni. In pratica il calcolo dell’MTTFD si basa sui valori numerici forniti dai costruttori dei singoli componenti che formano il sistema. Nel caso di mancanza di dati la norma fornisce dei valori in apposite tabelle di riferimento (allegato C della EN ISO 13849-1).

    Il conteggio porterà ad un valore numerico che rientrerà in tre categorie: Alto, Medio o Basso.

    [...]

    PL (“Performance Level”)

    Noti questi dati, la norma EN ISO 13849-1 fornisce il PL del sistema attraverso una tabella di correlazione (allegato K della EN ISO 13849-1) o, in forma grafica semplificata (punto 4.5 della EN ISO 13849-1), attraverso la seguente figura 4.

    Figura 4 PL  Performance Level

    Figura 4 - PL “Performance Level”

    Questa immagine è molto utile perché ha più modalità di lettura.

    Dato un certo PLr essa evidenzia tutti le possibili soluzioni che forniscono quel livello di PL ovvero le possibili strutture circuitali che forniscono il medesimo PL.

    Ad esempio osservando la figura si nota come per ottenere un sistema con PL pari a “c” sono possibili tutte le seguenti soluzioni:

    1. Sistema in categoria 3 con componenti poco affidabili (MTTFD = basso) e DC media.
    2. Sistema in categoria 3 con componenti affidabili (MTTFD = medio) e DC bassa.
    3. Sistema in categoria 2 con componenti affidabili (MTTFD = medio) e DC media.
    4. Sistema in categoria 2 con componenti affidabili (MTTFD = medio) e DC bassa.
    5. Sistema in categoria 1 con componenti molto affidabili (MTTFD = alto).

    Figura 5 Soluzioni con PL pari a c

    Al contempo la figura, scelta una struttura circuitale, permette di vedere subito i massimi PL raggiungibili in funzione della copertura diagnostica media e del MTTFD dei componenti.

    Il costruttore può quindi escludere a priori alcune strutture circuitali in quanto non adeguate al PLr richiesto.

    [...]

    Esempio di calcolo mediante software SISTEMA della IFA

    Esempio di calcolo SISTEMA IFA

    [...] Elaborato Certifico Srl IT - Rev. 2.0 2022

    Autore: Certifico Srl
    Formato: doc
    Copiabile/stampabile: SI

    Matrice Revisioni:

    Rev. Data Oggetto Autore
    2.0 24.01.2022 Aggiornamento esempi di calcolo
    Nuovo calcolo di esempio Software Sistema IFA
    Certifico Srl
    1.0 18.06.2016  --- Certifico Srl

     

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  • PL ok: Esempi di calcolo del Performance Level (PL) EN ISO 13849-1

    I Parametri della EN ISO 13849-1 sono:

    Performance Level

    I PL sono classificati in cinque livelli, da PLa a PLe al crescere del rischio ed ognuno di essi identifica un ambito numerico di probabilità media di guasto pericoloso per ora. Ad esempio PLd indica che la probabilità media di guasti pericolosi per ora è compresa tra 1x10-6 e 1x10-7 ovvero all’incirca 1 guasto pericoloso mediamente ogni 100-1000 anni.

    Categoria di Sicurezza

    La stragrande maggioranza dei circuiti di controllo normalmente utilizzati sono rappresentabili mediante una struttura a blocchi logici di tipo:
    - Input o ingresso di segnali
    - Logic o logica di elaborazione dei segnali
    - Output o uscita del segnale di controllo tra di loro variamente interconnessi a seconda della struttura del circuito di controllo.
    La EN ISO 13849-1 ammette cinque diverse strutture circuitali di base definendole Architetture Designate del sistema. Le architetture combinate con le richieste di comportamento al guasto del sistema e con dei valori minimi di MTTFd, DC e CCF indicano la Categoria di Sicurezza del sistema di controllo.

    MTTFd (“Mean Time To Dangerous Failure”, Tempo medio al guasto pericoloso)

    Questo parametro cerca di definire la bontà qualitativa dei componenti del sistema definendone la vita media prima del guasto pericoloso (si noti bene che non si tratta di un guasto generico) espressa in anni. In pratica il calcolo dell’MTTFd si basa sui valori numerici forniti dai costruttori dei singoli componenti che formano il sistema. Nel caso di mancanza di dati la norma fornisce dei valori in apposite tabelle di riferimento (allegato C della EN ISO 13849-1). Il conteggio porterà ad un valore numerico che rientrerà in tre categorie: Alto, Medio o Basso.

    Nel caso di componenti soggetti ad usura (tipicamente dispositivi meccanici o idraulici) il costruttore del componente fornirà, anziché l’MTTFd del componente, il dato B10d del componente ovvero il numero di operazioni del componente entro il quale il 10% dei campioni si è guastato in modo pericoloso.

    DC (“Diagnostic Coverage”, copertura diagnostica)

    Questo parametro cerca di indicare quanto il sistema sia in grado di “autosorvegliare” un eventuale proprio malfunzionamento. In base alla percentuale di guasti pericolosi rilevabili dal sistema si avrà una copertura diagnostica più o meno buona. Il parametro numerico DC è un valore percentuale che si calcola attraverso dei valori forniti in una tabella (allegato E della EN ISO 13849-1) in funzione degli accorgimenti adottati dal costruttore per rilevare le anomalie del proprio circuito. Poiché in generale sono presenti più accorgimenti nel medesimo circuito per rilevare anomalie diverse, alla fine si andrà a computare un valore medio o DCavg che andrà a ricadere all’interno di quattro fasce, per la precisione in:

    Alta DCavg≥ 99%
    Media 90% ≤ DCavg<99%
    Bassa 60% ≤ DCavg<90%
    Nulla DCavg < 60%
    La copertura diagnostica Nulla è ammessa solo per i sistemi con architettura B o 1.

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