Avrupa standardi european standard

Ek E

(Bilgi için)

Hata davranışını ve teşhis edici vasıtaları doğrulama örneği

E.1 Genel

Bu örnek, PL’nin aşağıdaki hususlara ilişkin kuralları hariç olmak üzere, bir güvenlik fonksiyonunun (SF 1) PL’sinin doğrulanmasını dikkate alır:

- MTTF_d değerleri,

- Ortak nedenli arızalar (CCF'ler),

- Yazılım analizi,

- Sistematik arızalar.

Örnek aşağıdakilerin doğrulanmasını kapsamaz:
- Güvenlik kuralları teknik özelliği (bk. Madde 7),

- Güvenlik fonksiyonlarının özellikleri (bk. Madde 8),

- Çevresel kurallar (bk. Madde 10),

- Bakım kuralları (bk. Madde 11),

- Belgelendirme kuralları (bk. Madde 12).
Örnekte, üç güvenlik fonksiyonu (SF 1, SF 2 ve SF 3) dikkate alınmıştır.
SF 1, bir kilitli koruma tertibatının açılması ile başlayan dört ayrı makina aktüatörünün güvenlikle ilgili durdurma fonksiyonudur ve bu her aktüatör için (SF 1.0, SF 1.1, SF 1.2 ve SF 1.3) ayrı bir güvenlik fonksiyonu olarak değerlendirilir. Örneğin içeriğini azaltmak için doğrulama, SF 1.0 ve SF 1.3 ile sınırlandırılmıştır.

Ek A, hata davranışının nasıl inceleneceği ve belirli bir devrenin teşhis kapsamının nasıl sağlanacağı konusunda kılavuzluk sağlar. Teşhis kapsamının belirlenmesinde kullanılan yöntemler, ISO 13849-1:2006

Ek E’yi dikkate alan arıza modu ve etkiler analizine (FMEA) dayalıdır.
Not - Bu örnek, SRP/CS’nin tam doğrulama işlemini kapsamaz. Özellikle, PLC yazılımının gerekli doğrulaması dikkate alınmamıştır. Güvenlikle ilgili yazılımı doğrulama için, Madde 9.5’e bakılmalıdır.
E.2 Makinanın açıklaması

Örnek, iş parçalarını elle yüklemeli ve boşaltmalı bir otomatik birleştirme makinası esasına dayanır. Makina iki sıralı işlemleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır: kilitli bilyayı araya sokma ve her iş parçası üzerine vidalı sabitleme.

Makina üzerinde dört iş istasyonu vardır: Yükleme ve boşaltma iş istasyonları ile iki iş istasyonu (bk. Şekil E.1). İlk iş istasyonu pnömatik tahrikli kilitli bilyayı araya sokma aşaması ve ikinci iş istasyonu pnömatik tahrikli vidalı sabitleme aşaması.
Bir elektrik tahrikli döner tabla, dört iş istasyonunun her birinin çevresinde iş parçalarını hareket ettirir. İşlenecek parçalar döner tabla üzerine monte edilmiş iş parçası tutucuları üzerine elle yerleştirilir ve çıkartılır. Bir inverter kontrollu elektrik motoru, döner tablayı taşıyan bir uydu dişliye ve tahrik kayışı sistemine güç sağlar.

Birinci iş istasyonunda bir kilitli bilya, tek durumlu 5/2 portlu (1V1, bk. Şekil E.3) yön kontrol vanası tarafından kontrol edilen bir yatay monte edilmiş pnömatik silindir tarafından işlenecek parçanın içerisine sokulur. Bu silindirin temel konumu (gücü kesilmemiş vana), geri çekilmiş bir konumdur. Takılan kilitli bilyanın derinliği silindirin tamamen uzatılmış konumunda bir devre kesicinin izlenmesi ile kontrol edilir ve silindir uzantısı için uygulanan presleme basıncı, hava besleme hattında bir basınç sensörü tarafından izlenir.

Vida-sabitleme iş istasyonu, bir pnömatik tahrikli döner tornavida birimini taşıyan düşey olarak monte edilmiş, milsiz bir pnömatik silindirden oluşur. Tornavida birimi, tek durumlu 5/2 portlu yön kontrol valfı (2V1) tarafından kontrol edilen pnömatik silindir tarafından kaldırılır ve indirilir. Bu silindirin temel konumu (gücü kesilmemiş vana), kaldırılmış tornavida ünitesi ile üst konumdur. Buna ek olarak, bir pilot kontrollü tek yönlü vana (2V2) pnömatik silindirin alt bağlantsında sağlanmıştır.

Tornavida biriminin dönme hareketi, bir kararlı 5/2 portlu yön kontrol vanası (3V1) tarafından kontrol edilen bir pnömatik motor tarafından sağlanmaktadır. Bu pnömatik motorun temel konumu (gücü kesilmemiş vana), KAPALI (OFF) durumudur. Tornavida birimi tarafından sağlanan tork, hava besleme hattında bir basınç sensörü tarafından izlenir.

Otomatik çalışma modunda makinanın tek bir döngüsü, başlatma düğmesine basılarak başlatılır. Bir döngünün başlangıcında, döner tabla üç iş parçasını tutar: (i) yeni yüklenen iş parçası, (ii) kısmen bitmiş iş parçası (kilit bilyası araya sokulmuş) ve (iii) tamamlanmış bir iş parçası (kilit bilyası araya sokulmuş ve vida sabitlenmiş). Makinanın herbir döngüsü, yeni yüklenen veya kısmen işlenmiş iş parçaları üzerinde aynı anda kilit bilyayı araya sokma ve vidalı sabitleme işlemlerinin ardından 90° boyunca hareket eden döner bir tabladan oluşmaktadır. Operatörün bitmiş iş parçasını boşaltmak ve yeni bir iş parçasını yüklemek için kilitli koruyucuyu açmasından sonra, makina çok geçmeden işletimsel bir durdurmaya ulaşır. Bir iş parçasının tamamlanması, yükleme iş istasyonundan boşaltma iş istasyonuna kadar iş parçasını 270° döndürmek için üç makina döngüsü gerektirir.
Aşağıdaki çalışma modları sağlanır:
- Elle yükleme ve boşaltmalı otomatik mod (kapalı kilitli koruyucu ile makinanın tam hareketi),

- Döner tabla için kurulum modu (çalışmayı sürdürme kontrollü ve kilitli koruyucu açmalı döner tabla hareketi).

Makina, pnömatik tahrikli makina aktüatörlerinin (kilitli bilyayı araya sokma ve vidalı sabitleme iş istasyonlarında) ve elektrik tahrikli döner tablanın hareketlerinden kaynaklanan mekanik tehlikeler göstermektedir. Bu yükleme ve boşaltma iş istasyonlarına (tehlike bölgesi) erişim sağlayan bir kilitleme mahfazası hariç, sabitlenenlerin hepsi mekanik mahfazalar tarafından bu amaçla korunmaktadır.



Açıklama

1 Yükleme istasyonu 8 İş parçası

2 Kilitli bilyayı araya sokma iş istasyonu 9 Döner tabla

3 Kilitli bilyayı araya sokma silindiri (A1) 10 Titreşim sensörü (G2)

4 Vidalı sabitleme iş istasyonu 11 Tahrik kayışı

5 Boşaltma istasyonu 12 Uydu dişli

6 Tornavida birimi (A3) 13 Elektrik motoru (M1)

7 Vida ekleme (düşey tahrikli) silindiri (A2) 14 Döndürme sensörü (G1)

Şekil E.1 - Örnekte kullanılan makina: Otomatik birleştirme makinası
E.3 Güvenlik fonksiyonu kurallarının teknik özelliği

Otomatik çalışma modunda, tehlikeli hareketlere karşı koruma aşağıdaki güvenlik fonksiyonu ile sağlanmaktadır:

SF 1 Kilitli koruyucunun açılması ile başlatılan güvenlikle ilgili durdurma ve kilitli koruyucu açıldığında beklenmedik başlatmanın önlenmesi.
Örneğin amaçları bakımından, bu dört ayrı makina aktüatörünün her biri için ayrı bir güvenlik fonksiyonu kabul edilebilir:
SF 1.0 Döner tablanın elektrik motoru (M1),

SF 1.1 Kilitli bilyayı araya sokma silindiri (A1),

SF 1.2 Vida araya sokma silindiri (A2),

SF 1.3 Pnömatik tornavida birimi motoru (A3).

Not 1 - Örnek olarak, güvenlikle ilgili durdurma ve beklenmeyen başlatmaya karşı koruma, SRP/CS’nin aynı kombinasyonunda uygulandığı için tek bir güvenlik fonksiyonu olarak kabul edilir.
Kilitli koruma açıkken döner tablanın kurulum modu boyunca (SF 1.1, SF 1.2 ve SF 1.3 tarafından devre dışı bırakılan pnömatik tahrikli makina aktüatörleri), döner tabla hareketinin güvenli durumu aşağıdaki güvenlik fonksiyonlarının kombinasyonu ile elde edilir:
SF 2 Güvenli şekilde sınırlandırılmış hız,

SF 3 Çalıştırmayı sürdürme modu.

Çizelge E.1 - Çalışma moduna göre aktif güvenlik fonksiyonları

Çalışma modu	Güvenlik fonksiyonu
	SF 1.0	SF 1.1	SF 1.2	SF 1.3	SF 2	SF 3
Otomatik mod (kilitli koruma kapalı)	X	X	X	X
Kurulum modu (kilitli koruma açık)		X	X	X	X	X
X: Güvenlik fonksiyonu aktif

Bir risk değerlendirmesi yaptıktan sonra, PLr’nin aşağıdaki değerleri güvenlik fonksiyonlarına ayrılmıştır:

SF 1 için PL_r d (güvenlikle ilgili durdurma ve beklenmeyen başlatmayı önleme),

SF 2 için PL_r d (güvenli şekilde sınırlandırılmış hız),

SF 3 için PL_r c (çalışmayı sürdürme modu).
Not 2 - SF 3 için PL_r c seçimi, PL d’nin elde edildiği SF 2 ile birlikte kullanımını dikkate alır.
SF 1 talep edildiğinde, aşağıdaki eylemleri başlatır:
- Döner tabla, IEC 60204-1 Durdurma Kategorisi 2’ye uygun bir kontrollü durdurma gerçekleştirir,

- Kilitli bilyayı araya sokma iş istasyonunun yatay şekilde monte edilmiş silindiri (A1) ve vida sabitleme iş istasyonunun düşey olarak monte edilmiş pnömatik silindiri (A2) temel konumlarına geri döner ve/veya temel konumlarında kalır (örneğin, sırasıyla geri çekilir ve yukarı yükselir),

- Tornavida birimi (A3) hemen durur.
Not 3 - Örneğin, bir invertör arızasının sonucu olarak döner tablanın kontrollü yavaşlama kaybının ve pnömatik silindirler A1 ve A2’nin temel konumlarına tehlikeli olmayan hareketinin belirlenmiş risk değerlendirmesi kabul edilmiştir.
Kilitli koruyucu ve makinanın bu hareketli parçaları arasındaki asgari mesafe, makina durdurma performansına bağlı olarak ISO 13855’e göre belirlenmiştir.
Makina; acil durdurma, tekrar başlatma kiliti, sıfırlama ve çalışma modlarının seçimi gibi diğer güvenlik fonksiyonları ile birlikte sağlanır, ancak bunlar örnekte dikkate alınmaz ve dolayısıyla ilgili bileşenler Şekil E.2 ve Şekil E.3’ün devre şemalarında gösterilmez.

Şekil E.2 - Otomatik birleştirme makinası - Elektrik devresi diyagramı

Şekil E.3 - Otomatik birleştirme makinası - Pnömatik devre diyagramı
E.4 SRP/CS tasarımı
E.4.1 Genel

Örneğin kontrol sistemi, elektromekanik, elektronik ve pnömatik teknolojilerin bir kombinasyonu kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

SF 1 ve SF 2 için PL_r’yi elde etmek amacıyla, Kategori 3 seçilmiştir. Bu nedenle farklı bir yedek ve izlenen yapı, bu güvenlik fonksiyonları (bk. Şekil E.2 ve E.3) ile ilgili tüm elektrik ve pnömatik parçalar için kabul edilmiştir.
SF 3 için PL_r’yi elde etmek amacıyla, Kategori 2 ve Kategori 3’ün bir kombinasyonu seçilmiştir.
Sensörler ve kumanda aktüatörlerinden alınan sinyaller (kilitli koruyucu konum anahtarları, çalışmayı sürdürme butonu) iki katına çıkartılmış ve özel yazılım fonksiyon blokları (SRASW) kullanarak bunları işleyen iki farklı PLC’ye (PLC A ve PLC B için donanımın farklı tipleri) bağlanmıştır. Her PLC ayrıca, diğer PLC'lerin anahtarlama yollarından bağımsız olan anahtarlama yolları yardımıyla döner tabla inverterini ve pnömatik olarak çalışan makina aktüatörlerini kontrol eder.
Teşhis etme (çapraz izleme) ve senkronizasyon amacıyla, iki PLC standart bir veri yolu üzerinden birbirleri ile iletişim kurarlar.
Bu örnekteki özel inverter, ikinci bir kapatma yolu olarak kabul edilebilen [IEC 61800-5-2’ye göre Güvenli Tork Kapalı (STO)] güç yarı iletken kontrol sinyallerini (darbe engelleme) devre dışı bırakmak için ilave bir imkana (dahili röle) sahiptir.
Motorun inverter kontrolünü devre dışı bırakmak kontrolsüz bir yavaşlamaya neden olacağı için, bu darbe engelleme özelliği, dönen bir motoru ani bir duruşa getirmeyecektir. Ancak, bu örnekte darbe engelleme yine de bir operatör tehlike bölgesine erişemeden önce döner tablanın durmasına neden olur ve bu şekilde normal olarak darbe engellemeden önce davranan bir durma için kontrollü yavaşlama SF 1.0’ın gerekli özelliği değildir.
Pnömatik devrede makine aktüatörlerinin (A1, A2 ve A3), her biri için hava beslemesi, pilot kontrollü selenoid tipte bir kararlı 5/2 portlu yön kontrol vanası (1V1, 2V1 ve 3V1) ile kontrol edilir. Her üç vana için kontrollü hava, yedek bir kontrol kanalı sağlayan benzer tipte ilave bir vana (1V0) ile açılır. Bu tahliye vanasının durumu bir basınç anahtarı (1S0) ile izlenir. A1 ve A3 için hava beslemesi kumanda hava kaynağından sağlanırken, A2 için hava beslemesi ana hava kaynağından (1V0) sağlanır.
Çalışma alanına sızma sırasında hareketli silindirden kumanda odasının enerjisini kesme ilave iki kanal tarafından sağlanmaktadır:
- Normal konumda anahtarlayarak 1V1 yardımıyla havayı boşaltma ve

- Normal konumda anahtarlayarak 1V0 yardımıyla enerjiyi kesme.

1V1’in durumu bir devre kesici (1S2) ile izlenir.
Ayrıca 1V0’dan kontrolündeki havayı alan pilot kontrollü tek yönlü vana (2V2) tarafından, A2 alt bağlantısı (düşey olarak monte edilmiş milsiz pnömatik silindir) sağlanır. Bu, aşağı hareketi durdurmak ve temel (üst) konumunda makina aktüatörünü tutmak için bir yedek kanal sağlar.
2V1’in durumu bir devre kesici (2S2) ile izlenir.
Pnömatik motor A3 (tornavida birimi) için hava beslemesi, ana hava kaynağından ziyade kumanda hava beslemesinden (1V0) sağlanır. A3’e hava beslemesini kapatmak için 3V1’e ilave olarak 1V0’ın bu kullanımı, 3V1’in enerjilendirme konumunda başarısız olması durumunda A3’ün dönmesini sürdürmemeyi sağlayan bir yedek kontrol kanalı sağlar. 3V1’in durumu bir analog çıktı sinyali sağlayan bir basınç sensörü (3S1) ile izlenir.
Kategori 3’e göre, temel ve denenmiş güvenlik prensipleri dikkate alınır ve Kategori B’nin kuralları da karşılanır. Özellikle, IEC 60204-1 ve ISO 4414 standardlarının kuralları uygulanmıştır.
SRP/CS uygulama bileşenlerinin nitelikleri Çizelge E.2’de ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Çizelge E.2 - SRP/CS uygulama bileşenlerinin nitelikleri (Şekil E.2 ve Şekil E.3’ün parça listesi)

Bileşen etiketi	Fonksiyon	Eleman	Nitelik	Denenmiş güvenlik prensipleri^a	Muhtemel hata hariç tutma
B1	Kilitli koruyucuyu izleme konumu	Kilitleme anahtarı	IEC 60947-5-1: 2003, IEC 60947 5 1:2003 Ek K’ya göre doğrudan açma eylemi içeren,	Pozitif modu etkinleştirme	Çalıştırıldığında, açma anahtar kontaklarının arızası hariç tutulabilir. B1 pozitif etkinleştirme moduna sahip olduğu için elektriksel arızalar.
B2	Kilitli koruyucuyu izleme konumu	Kilitleme anahtarı	IEC 60947 5 1	Yok.	Yok.
S4	Kurulum modu esnasında çalıştırmayı sürdürme hareketi sağlar	Normalde açık buton	-	Yok.	Yok.
PLC A PLC B	Güvenlikle ilgili olan ve güvenlikle ilgili olmayan sinyalleri işleme	Programlanabilir mantık kontrolörü (PLC)	IEC 61131-1 ve IEC 61131-2	Yok.	Yok.
K1	PLC A’da arıza olması durumunda inverter için yedek STOP sinyali üretir	Kontaktör rolesi	IEC 60947-5-1:2003 Ek L’ye göre mekanik olarak bağlanmış kontak elemanları dahil IEC 60947-5-1 ve EN 50205	Mekanik olarak bağlanmış kontaklar	Yok.
T1	Döner tabla elektrik motorunu çalıştırır	İnverter	İnverter, darbe engelleme kullanan kesme yoluna sahiptir.	Tamamen mekanik şekilde bağlanmış kontaklara sahip olan engelleme rölesi	Yok.
G1	Döner tabla için elektrik motorunun hızını ölçer	Dönme sensörü (cos/sin kodlayıcı)	-	Yok.	Yok.
G2	Döner tablanın hareketini izler	Titreşim sensörü	-	Yok.	Yok.

Çizelge E.2 - (Devamı)

Bileşen etiketi	Fonksiyon	Eleman	Nitelik	Denenmiş güvenlik prensipleri^a	Muhtemel hata hariç tutma
1V0	Yön kontrol vanaları 1V1, 2V1 ve 3V1 ile tek yönlü vana 2V2 için pilot hava kontrolü	Yön kontrollü selenoid vana	Yay etkisi altında kalmış vana, 5/2 fonksiyonlu, pilot kumandalı, iç pilot hava beslemesi, örtüşmeli trip vana	Çizelge B.2 aşırı boyutlandırma/güvenlik faktörü, güvenli konum (denenmiş yay kullanımı), pistonlu vanalarda yeterli pozitif örtüşme	Normal konumda port 5’in bitimi ile port 4’te basınç oluşumu, haddeleme yoluyla sızdırmazlık arızası, çalışma gücü olmadan makara biçimli vananın hareketi.
1V1 2V1 3V1	Kilitli bilyayı araya sokma silindiri A1’in kontrolü Vidayı araya sokma silindiri A2’nin kontrolü Tornavida birimi (pnömatik motor) A3’ün kontrolü	bk. 1V0	bk. 1V0	bk. 1V0	bk. 1V0
2V2	Tornavida biriminin dikey olarak monte edilmiş vidayı araya sokma silindirinin (A2) düşme önleyici tertibatı	Tek yönlü vana	Pilot kumandalı tek yönlü vana, yaylı mantar başlı vana	Çizelge B.2 yük basıncı ile kapatılan vana	Pilot hava olmadan açma
1S0	Vana 1V0’un durumunu izler	Basınç anahtarı	Sabit anahtarlama noktası	Temel güvenlik prensipleri izleme için (güvenlik fonksiyonu yok) gerekli değildir.	Yok.
1S1 3S1	Kilitli bilyayı araya sokma işlemi sırasında uygulanan basıncı izler Vidalama işlemi sırasında uygulanan torku (basınç) izler	Basınç sensörü	Analog çıktı sinyali	Temel güvenlik prensipleri izleme için (güvenlik fonksiyonu yok) gerekli değildir.	Yok.
1S2, 1S3 2S1, 2S2	Kilitli bilyayı araya sokma silindiri A1 için anahtarları sınırlar Vida ekleme silindiri A2 için anahtarları sınırlar	Yaklaşım sensörü	Manyetik ölçme prensibi	Temel güvenlik prensipleri izleme için (güvenlik fonksiyonu yok) gerekli değildir.	Yok.