ГОСТ Р ИСО 13849-1-2003
Группа Т51
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Безопасность оборудования
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С БЕЗОПАСНОСТЬЮ
Часть 1. Общие принципы конструирования
Safety of machinery. Safety-related parts of control systems.
Part 1. General principles for design
ОКС 13.110
Дата введения 2005-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 10 "Основополагающие общетехнические стандарты. Оценка эффективности и управление рисками"
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 23 декабря 2003 г. N 378-ст
3 Настоящий стандарт представляет собой идентичный текст международного стандарта ИСО 13849-1-99 "Безопасность оборудования. Элементы систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы конструирования"
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Цель разработки настоящего стандарта - предоставить четкую основу разработчикам стандартов типа С, на которой конструирование и функционирование любого элемента системы управления, связанного с обеспечением безопасности оборудования, может быть объективно оценено, например с помощью третьей стороны, собственных (внутренних) средств или независимого испытательного органа.
Международный стандарт ИСО 13849-1-99 разработан на основе европейского стандарта ЕН 954-1-96 и соответствует требованиям "Директивы по машиностроению ЕЭС" и правилам "Европейской ассоциации свободной торговли" (ЕАСТ).
Настоящий стандарт - один из комплекса стандартов "Безопасность оборудования".
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования безопасности и общие принципы конструирования элементов систем управления, связанных с обеспечением безопасности.
Стандарт определяет категории элементов систем управления и описывает характеристики их функций безопасности, включая программируемые системы, для любого оборудования (машины) производственного и непроизводственного назначения и для предохранительных и (или) защитных устройств, относящихся к этому оборудованию (машине).
Настоящий стандарт не устанавливает, какие функции безопасности и какие категории должны применяться в каждом конкретном случае.
Стандарт распространяется на любые элементы систем управления, связанные с обеспечением безопасности, независимо от вида используемой энергии, например электрической, гидравлической, пневматической, механической.
Настоящий стандарт применим также к элементам систем управления, которые используют для других технических целей.
Примечание - См. также 3.11 ГОСТ ИСО/ТО 12100-1.
Приложения А-Д приведены только для информации.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)
ГОСТ Р 51343-99 Безопасность машин. Предотвращение неожиданного пуска
ГОСТ Р 51344-99 Безопасность машин. Принципы оценки и определения риска
ГОСТ Р МЭК 60447-2000 Взаимодействие человек-машина. Принципы включения
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ ИСО/ТО 12100-1 и МЭК 60050-191 [1].
Дополнительно в настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 элемент системы управления, связанный с обеспечением безопасности: Элемент или компонент(ы) элемента в системе управления, которые реагируют на входные сигналы и вырабатывают выходные сигналы, связанные с обеспечением безопасности.
Примечание - Комбинированные элементы системы управления, связанные с обеспечением безопасности, начинают действовать в точках, где возникают сигналы, имеющие отношение к безопасности, и заканчивают на выходе силовых управляющих элементов (см. также приложение А ГОСТ ИСО/ТО 12100-1). Они также включают в себя системы контроля.
3.2 категория: Классификация элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, по их устойчивости к неисправностям и их последующему поведению в неисправном состоянии.
Примечание - Такое поведение достигается за счет структурной схемы расположения элементов и (или) их надежности.
3.3 безопасность систем управления: Способность элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, выполнять свои функции безопасности в течение определенного времени в соответствии с их заданной категорией.
3.4 неисправность: Состояние технического объекта (элемента), характеризуемое его неспособностью выполнять требуемую функцию, исключая периоды профилактического технического обслуживания или другие планово-предупредительные действия, или в результате недостатка внешних ресурсов.
Примечания
1 Неисправность является часто следствием отказа самого технического объекта, но может существовать и без предварительного отказа.
2 Английский термин "fault" и его определение идентичны данному в МЭК 60050-191 (МЭС 191-05-01) [1]. В машиностроении чаще применяют французский термин "defaut" или немецкий термин "Fehler", чем термины "panne" и "Fehlzusstand", которые употребляют с этим определением.
3.5 отказ: Нарушение способности технического объекта (элемента) выполнять требуемую функцию.
Примечания
1 После отказа технический объект находится в неисправном состоянии.
2 "Отказ" является событием в отличие от "неисправности", которая является состоянием.
3 Это понятие, как оно определено, не применяют к техническим объектам, состоящим только из средств программного обеспечения (МЭК 60050-191 (МЭС 191-04-01) [1]).
4 На практике термины "отказ" и "неисправность" часто применяют как синонимы.
3.6 функция безопасности системы управления: Функция, включаемая входным сигналом и обрабатываемая элементами системы управления, связанными с обеспечением безопасности, которая позволяет машине (как системе) достичь безопасного состояния.
3.7 приостановка: Временное автоматическое прекращение действия функции безопасности, выполняемой элементами системы управления, связанными с обеспечением безопасности.
3.8 ручной возврат: Функция элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, необходимая для ручного восстановления заданных функций безопасности перед повторным пуском машины.
4 Общие положения
4.1 Цели безопасности при конструировании
Элементы системы управления, связанные с обеспечением функций безопасности, следует рассчитывать и конструировать так, чтобы полностью учитывались принципы, изложенные в ИСО 14121 [2]:
- в течение всего предназначенного использования и в случаях неправильного использования;
- при возникновении неисправностей;
- когда человек совершает прогнозируемые ошибки во время предназначенного использования всей машины в целом.
4.2 Общие принципы конструирования
Исходя из оценки риска (см. ИСО 14121 [2]) для данной машины, конструктор должен определить вклад в снижение риска, который необходимо обеспечить с помощью каждого элемента системы управления, связанного с обеспечением безопасности (см. приложение Б). Этот вклад не включает общий риск управляемой машины, например связанный с эксплуатацией механического пресса или стиральной машины, а только часть риска, снижение которого обеспечивается применением определенных функций безопасности. Примером таких функций является функция останова, выполняемая путем использования электрочувствительного предохранительного устройства механического пресса, или функция блокирования двери стиральной машины.
Основная цель - конструктор должен обеспечить, чтобы элементы системы управления, связанные с соблюдением мер безопасности, вырабатывали выходные сигналы, соответствующие целям снижения риска, указанным в ИСО 14121 [2]. Это не всегда возможно, и в таких случаях конструктор должен принимать другие меры безопасности. Порядок действий по снижению риска приведен в разделе 5 ГОСТ ИСО/ТО 12100-1.
Категория и другие особенности (например, физическое расположение элементов, изоляция), выбираемые конструктором для элементов, связанных с обеспечением безопасности, будут зависеть от вклада, вносимого этими элементами в снижение риска, а также от конструкции и технологии. Конструктор должен указывать:
- какую категорию или категории используют в качестве исходных точек при конструировании;
- точное расположение точек, в которых начинает действовать элемент, связанный с обеспечением безопасности, и в которых он заканчивает действовать;
- логическое обоснование конструкции (например, учтенные или исключенные неисправности) в пределах конструирования с целью достижения заданной(ых) категории(й).
Чем больше зависимость снижения риска от элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, тем выше должна быть способность этих элементов противостоять неисправностям. Эта способность (при том условии, что необходимая функция выполняется) может быть частично выражена количественно значениями надежности и стойкой к неисправностям структурой. Как надежность, так и структура вносят свой вклад в способность элементов, связанных с обеспечением безопасности, противостоять возникновению неисправностей. Заданная стойкость к неисправностям может быть достигнута путем установления уровней надежности компонентов и(или) с помощью усовершенствованных структур для элементов, связанных с обеспечением безопасности. Эти вклады за счет надежности и структуры могут изменяться в зависимости от используемой технологии. Например, для одноканальных элементов обеспечения безопасности, обладающих высокой надежностью при одном технологическом решении, можно обеспечивать такую же или более высокую стойкость к неисправностям за счет структуры меньшей надежности при использовании другой технологии.
Примечание - Чем выше стойкость к неисправностям элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, тем ниже вероятность того, что эти элементы выйдут из строя при выполнении необходимых функций безопасности.
Надежность и безопасность - это не одно и то же (см. приложение Г). Например, существует вероятность, что безопасность системы с относительно ненадежными компонентами в избыточной (с резервированием) структуре будет выше, чем безопасность системы, имеющей упрощенную структуру с более надежными компонентами. Это понятие является важным, потому что при некоторых применениях безопасности придается самый высокий приоритет независимо от достигнутого уровня надежности, например когда последствия отказа являются всегда серьезными и, как правило, необратимыми. При таких применениях в соответствии с оценкой риска должна быть предусмотрена система обнаружения неисправностей, обеспечивающая необходимую функцию безопасности после одной, двух или более неисправностей.
Настоящий стандарт не требует расчета значений надежности для сложных конструкций в тех случаях, когда безопасность преимущественно достигается за счет улучшения конструкции элементов, связанных с обеспечением безопасности. Для менее сложных конструкций, где надежность элемента является важной для безопасности, расчет значений надежности становится полезным индикатором вклада в снижение общего риска, вносимого элементами обеспечения безопасности.
Меры, направленные на исключение неисправностей, могут оказаться полезными в случае применений с меньшим риском; для применений с более высоким риском улучшение конструкции элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, позволяет принимать меры для исключения, обнаружения или допущения неисправностей. Практические меры включают в себя резервирование, разнообразие, текущий контроль (см. также раздел 3 ГОСТ ИСО/ТО 12100-2, приложение A EH 292-2/A1 [3] и 9.4 ГОСТ Р МЭК 60204-1).
Достижение стойкого к неисправностям поведения элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, является функцией многих параметров, например:
- надежности в отношении выполнения функций безопасности;
- структуры (или архитектуры) системы управления;
- качества документации, относящейся к обеспечению безопасности;
- полноты технических требований;
- конструирования, изготовления и технического обслуживания;
