發(fā)布日期:2023-02-01 20:41 瀏覽次數(shù):
本文件給出了安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)迭代過程、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)實(shí)施以及確認(rèn)的指南。
本文件適用于GB/T 15706-2012界定的機(jī)械的安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及升級(jí)。
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 15706-2012 機(jī)械安全 設(shè)計(jì)通則 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小
GB/T 16855.1-2018 機(jī)械安全 控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件 第1部分:設(shè)計(jì)通則
GB/T 15706-2012和GB/T 16855.1-2018界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1
安全控制系統(tǒng) safety control system
執(zhí)行規(guī)定的安全功能,以控制或維持某一受控設(shè)備的安全狀態(tài),并通過其自身或其他控制系統(tǒng),以及外部風(fēng)險(xiǎn)減小措施而實(shí)現(xiàn)所需性能等級(jí)(PLr)的特定控制系統(tǒng)。
3.2
平均危險(xiǎn)失效周期數(shù) mean cycles to dangerous failure
B10D
直到10%的元件發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)的平均循環(huán)次數(shù)。
注:元件通常指機(jī)械元件、機(jī)電元件、氣動(dòng)元件或液壓元件。
下列縮略語(yǔ)適用于本文件。
AOPD:有源光電保護(hù)裝置(Active Optoelectronic Protective Device)
CCF:共因失效(Common Cause Failure)
DC:診斷覆蓋率(Diagnostic Coverage)
FMEA:失效模式及影響分析(Failure Mode and Effects Analysis)
MTTFn:平均危險(xiǎn)失效間隔時(shí)間(Mean Time to Dangerous Failure)
PFHD:每小時(shí)平均危險(xiǎn)失效概率(Average Probability of Dangerous Failure Per Hour)
PL:性能等級(jí)(Performance Level)
RFID:射頻識(shí)別(Radio Frequency IDentification)
SF:安全功能(Safety Function)
SRASW:安全相關(guān)應(yīng)用軟件(Safety-related Application Software)
SRESW:安全相關(guān)嵌入式軟件(Safety-related Embedded Software)
SRP/CS:控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件(Safety-related Part of a Control System)
安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和確認(rèn)宜充分考慮GB/T 15706-2012中圖1的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和GB/T 16855.1-2018中圖1給出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估/風(fēng)險(xiǎn)減小概況,并按本文件的圖1所示流程實(shí)現(xiàn)其預(yù)定安全功能。

圖1 安全控制系統(tǒng)的迭代設(shè)計(jì)過程
6.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
在設(shè)計(jì)安全控制系統(tǒng)之前,宜對(duì)機(jī)械進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。如果風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在不可接受的風(fēng)險(xiǎn),宜通過GB/T 15706-2012中圖1給出的風(fēng)險(xiǎn)減小過程迭代三步法消除危險(xiǎn)或者盡可能減小風(fēng)險(xiǎn)。通常,只有在通過安全防護(hù)措施無(wú)法經(jīng)濟(jì)合理地減小風(fēng)險(xiǎn)的情況下,才可以通過使用信息(包括組織措施)減小風(fēng)險(xiǎn)。因此,在大多數(shù)情況下宜采用安全防護(hù)措施減小風(fēng)險(xiǎn),而安全控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)減小的重要措施之一。
注:風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)減小的策略見GB/T 15706-2012。
6.2 識(shí)別安全功能
通過安全控制系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)減小的起點(diǎn)是識(shí)別安全功能,即定義由安全控制系統(tǒng)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)安全功能(SF),以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)減小。識(shí)別安全功能的主要目的就是確定通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)措施。通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)措施,即為進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)減小的安全功能。例如,聯(lián)鎖裝置可實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖這一個(gè)安全功能,但不帶聯(lián)鎖裝置的活動(dòng)式防護(hù)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一安全功能。
6.3 規(guī)定安全功能的特征
宜根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和具體危險(xiǎn)規(guī)定安全功能需具備的特征。例如,如果存在拋射物,采用光幕就不合適,可以采用活動(dòng)式防護(hù)裝置。如果C類標(biāo)準(zhǔn)沒有相關(guān)規(guī)定,安全功能可由機(jī)器設(shè)計(jì)者定義,如:
a)運(yùn)動(dòng)的受控停止以及在靜止位置宜使用固定抱閘;
b)防止軸/氣缸在設(shè)定模式下掉落;
c)人員進(jìn)入機(jī)械臂危險(xiǎn)區(qū)之前機(jī)械臂能主動(dòng)降速;
d)防止人員被困;
e)人員操作壓力機(jī)時(shí),如有其他人員在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi),通過光幕檢測(cè)來阻止壓力機(jī)危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)的觸發(fā)。
表1根據(jù)GB/T 16855.1-2018的表8對(duì)主要安全功能進(jìn)行了總結(jié),并增加了各種可能應(yīng)用的示例。
表1 典型安全功能及應(yīng)用示例
安全功能 | 應(yīng)用示例 |
由安全防護(hù)裝置觸發(fā)的安全相關(guān)停止功能 | 由安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(STO)、安全停止1(SS1)或安全停止2(SS2)響應(yīng)防護(hù)裝置的觸發(fā) |
手動(dòng)復(fù)位功能 | 確認(rèn)已離開防護(hù)裝置保護(hù)區(qū)域 |
啟動(dòng)/重啟功能 | 帶啟動(dòng)功能的聯(lián)鎖防護(hù)裝置允許重啟 |
本地控制功能 | 從危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的某個(gè)位置控制機(jī)器運(yùn)動(dòng) |
抑制功能 | 保護(hù)裝置臨時(shí)性暫停,如材料輸送過程中 |
保持-運(yùn)行功能 | 從危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的某個(gè)位置控制機(jī)器運(yùn)動(dòng),如設(shè)定過程中 |
防止意外啟動(dòng) | 操作者在危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行人為干預(yù) |
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