Zrozumieć kategorie wg ISO 13849-1

Kategoria 120 min read

Kategoria 1

Niezawodność

Poprawny dobór komponentów, z użyciem sprawdzonych elementów i wypróbowanych zasad bezpieczeństwa , znacznie poprawia niezawodność systemu sterowania. Kategoria 1 różni się od kategorii B tym, że dla kategorii 1 stosuje się bardziej niezawodne komponenty. Następna część definicji kategorii 1 mówi o pewnych dodatkowych wymaganiach:

Średni czas do niebezpiecznego uszkodzenia MTTFD

MTTFD każdego kanału powinien być wysoki.

Wiemy już, że niezawodność części sterowania odpowiedzialnej za bezpieczeństwo wykonanej w kategorii 1 jest większa niż wykonanej w kategorii B, ponieważ kanał MTTFD systemu wzrósł z „niskiego” do „średniego” w obwodach wykazujących PLr=a lub PLr=b do „wysokiego” w obwodach wykazujących PLr=c. MTTFD na poziomie „Wysokim” powoduje przewidywaną awaryjność między 30 a 100 lat. Jest to całkiem niezły wynik, który można osiągnąć stosując bardziej niezawodne komponenty niż dla kategorii B w części sterowania odpowiedzialnej za bezpieczeństwo.

Zauważ, że kategoria 1 wymaga, aby MTTFD był na poziomie „Wysokim”, co oznacza, że innego poziomu MTTFD kategora 1 nie akceptuje. Jeśli projektowana przez Ciebie funkcja bezpieczeństwa osiąga na MTTFD poziomie niższym, staje się kategorią B.

Kategoria 1

Poziom zapewnienia bezpieczeństwa PLr

Maksymalny osiągalny PL dla kategorii 1 wynosi PL = c.

Te wymaganie należy nieco uściślić. “Maksymalny” jest jednocześnie minimalnym. Nie ma innego poziomu PLr dla kategorii 1.

Uszkodzenia o wspólnej przyczynie CCF i pokrycie diagnostyczne DC

UWAGA 2 W układach kategorii 1 nie ma pokrycia diagnostycznego (DCavg = bez diagnostyki). Takich struktur (systemy jednokanałowe) nie dotyczy rozważanie CCF.

UWAGA 3 Wystąpienie defektu może prowadzić do utraty funkcji bezpieczeństwa. Jednak w przypadku kategorii 1 MTTFD każdego kanału jest wyższy niż w kategorii B. W efekcie prawdopodobieństwo utraty funkcji bezpieczeństwa jest mniejsze.

Tak jak dla kategorii B, w architekturze kategorii 1 techniki projektowania, a także separacja kanałów (niemożliwe w architekturze jednokanałowej) i inne techniki są wykorzystywane do zmniejszenia prawdopodobieństwa powstawania tzw. defektów o wspólnej przyczynie w systemach o wyższej niezawodności. Wobec czego dla kategorii 1 nie rozpatruje się uszkodzeń o wspólnej przyczynie CCF.


Rozważmy pracę części obwodu związanego z bezpieczeństwem dla jednej zmiany, gdzie:

  • normalny rok pracy wynosi 50 tygodni,
  • normalny dzień pracy wynosi 8 godzin.
  • Ilość godzin pracy wynosi 8h x 5d x 50 t = 2000 godzin/rok

Dzieląc wskaźnik awaryjności przez ilość godzin/rok dla PLr=c, wychodzi nam od jednej awarii na 500 lat pracy do jednej awarii na 1500 lat.


Rozważmy pracę części obwodu związanego z bezpieczeństwem dla jednej zmiany, gdzie:

  • normalny rok pracy wynosi 50 tygodni,
  • normalny dzień pracy wynosi 8 godzin.
  • Ilość godzin pracy wynosi 3 x 8h x 5d x 50 t = 6000 godzin/rok

Dzieląc wskaźnik awaryjności przez ilość godzin/rok dla PLr=c, wychodzi nam od jednej awarii na 166,7 lat pracy do jednej awarii na 500 lat.


Pamiętaj o tym, że liczby to to prawdopodobieństwo, które nie stanowią żadnej gwarancji. Awaria może się zdarzyć w ciągu pierwszej godziny pracy, ostatniej godziny pracy lub nigdy. Liczby te stanowią po prostu wskazówkę dla projektanta do oceny względnej niezawodności systemu.

Kategoria 1 – podsumowanie

Jeśli ktoś do tej pory myślał, że nie jest trudno zaprojektować część obwodu sterowania odpowiedzialną za bezpieczeństwo zgodnie z architekturą kategorii 1, to mam nadzieję, że po tym artykule nabierze przekonania, że nie wszystko jest takie oczywiste.

W większości przypadków kategoria 1 jest wystarczająca dla funkcji zatrzymania awaryjnego wykonanej z użyciem przycisków, wyłączników linkowych, a więc z użyciem elementów tzw. uzupełniających. Norma PN-EN ISO 13850 wyraźnie zaznacza, że minimalnym poziomem PLr dla funkcji zatrzymania awaryjnego jest poziom PLr=c, a jest to poziom osiągalny (i jedyny) dla funkcji zaprojektowanej wg architektury kategorii 1.