Ermittlung von Performance Levels für Steuerungen mit der PLC-Drehscheibe

Zur einfachen Bestimmung des Performance Levels (PL) sicherheitsbezogener Maschinensteuerungen dient die PLC-Drehscheibe. Das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) entwickelte sie mit Unterstützung des Verbands der Elektro- und Digitalindustrie (ZVEI) - Fachverband Automation und des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau - VDMA.

Benutzungshinweise

Die Methoden der Norm DIN EN ISO 13849-1 werden durch zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben begreifbar gemacht. Der Performance Level (PL) wird bestimmt, indem einfach eine Scheibe gedreht wird, bis der gewünschte Wert der MTTF_D (Mean Time to Dangerous Failure) im unteren Fenster erscheint. Danach sind nur die gewünschte Kategorie und der Diagnosedeckungsgrad DC für die Fehlererkennung (Diagnostic Coverage) neben dem oberen Fenster auszuwählen und der daneben im Fenster erscheinende Zahlenwert abzulesen. Durch Multiplikation mit einem dem Farbcode entsprechenden Faktor (Zehnerpotenz) ergibt sich die mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde PFH_D (Probability of a Dangerous Failure per Hour) der Sicherheitssteuerung. Der Farbcode zeigt gleichzeitig an, welcher PL erreicht wird. Die PFH_D-Werte für MTTF_D größer als 100 Jahre in Kategorie 4, welche mit der Änderung 1 der Norm eingeführt wurden, sind auf der Rückseite der Drehscheibe abgedruckt.

Hintergrund

Die Norm DIN EN ISO 13849-1 (alte Bezeichnung DIN EN 954-1), einschließlich ihrer Änderung 1, enthält Richtlinien zur einfachen Entwicklung, Prüfung und Zertifizierung von sicherheitsbezogenen Maschinensteuerungen. Deterministische und Wahrscheinlichkeits-Anforderungen wurden dazu auf praktikable Weise miteinander kombiniert. Die Steuerungskategorie (bestimmt z. B. durch Redundanz und Testung) und Wahrscheinlichkeitsaspekte (Ausfallraten der Komponenten und Qualität der Tests, ausgedrückt durch MTTF_D und DC, sowie Fehler gemeinsamer Ursache) liegen der Bestimmung des "Performance Levels" (PL) zugrunde. Zur Herleitung der "mittleren Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde" (PFHD) dienten Markov-Modelle basierend auf typischen Steuerungs-Architekturen. Die Zahlenwerte entstammen Abbildung 5 und Tabelle K.1 der DIN EN ISO 13849-1.