01_safety innovation tour - introduzione norme e set
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Siemens Automation Innovation Tour Safety IntegratedThink innovation! Enjoy greater flexibility in machine safety.
Programma9.30 - 13.00 Introduzione: Evoluzione normativa Applicazione ISO 13849 Safety Evaluation Tool Soluzioni Safety Integrated: Modular Safety System AS-interface SIMATIC Safety Integrated Drive SINAMICS con funzioni di sicurezza 14.00 17.00 La Sicurezza delle Macchine - AC&E Consulting
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Safety Integrated - Soluzioni di sicurezza "La prevenzione degli infortuni non deve essere concepita come un obbligo di legge, bens come una necessit di ordine morale e di logica economica
Werner von Siemens, Berlino, anno 1880Seite 3/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Sicurezza Funzionale per la protezione di...Persone
e
Macchine
...e rappresenta una parte essenziale dellautomazione
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Analisi e riduzione dei rischiRisk analysisWhat?
Risk reductionAdjustment of the the machine concept Further measures for risk reduction
Risk potential for persons, processes and machines
Against what?
Safety systemsWhy?
Through what?
Acceptable risk
Il Rischio Zero" non potr mai essere realizzato
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Funzione di sicurezza
Le funziuoni di sicurezza sono utilizzate dove necessaria uninterruzione del pericolo immediata, sicura ed affidabile. Larresto pu, per esempio, essere dovuto alla pressione di un pulsante di emergenza, lapertura di una porta di protezione o lintervento di una barriera ottica di sicurezza.
Rilevamento
Elaborazione
Arresto
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Safety Solutions
Basato su PLC-F, totalmente Flessibile con Profisafe su Profibus/Profinet
Modular Safety System per il collegamento di tutti I sensori ed aattuatori
AS-interface con ASIsafe in Soluzione locale o integrata
Soluzioni Locali con Rel di sicurezzaSeite 7/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Safety Solutions
Basato su PLC-F, totalmente Flessibile con Profisafe su Profibus/Profinet
Modular Safety System per il collegamento di tutti I sensori ed aattuatori
AS-interface con ASIsafe in Soluzione locale o integrata
Soluzioni Locali con Rel di sicurezzaSeite 8/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Safety Solutions
Basato su PLC-F, totalmente Flessibile con Profisafe su Profibus/Profinet
Modular Safety System per il collegamento di tutti I sensori ed aattuatori
AS-interface con ASIsafe in Soluzione locale o integrata
Soluzioni Locali con Rel di sicurezzaSeite 9/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Safety Solutions
Basato su PLC-F, totalmente Flessibile con Profisafe su Profibus/Profinet
Modular Safety System per il collegamento di tutti I sensori ed aattuatori
AS-interface con ASIsafe in Soluzione locale o integrata
Soluzioni Locali con Rel di sicurezzaSeite 10/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Safety Solutions
Basato su PLC-F, totalmente Flessibile con Profisafe su Profibus/Profinet
Modular Safety System per il collegamento di tutti I sensori ed aattuatori
AS-interface con ASIsafe in Soluzione locale o integrata
Soluzioni Locali con Rel di sicurezzaSeite 11/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Standard e certificati
Tutti i componenti orientati alla sicurezza adempiono ai pi alti standard di sicurezza: IEC 61508 su SIL 3 EN 62061 su SIL 3 EN 954-1 su Category 4 EN ISO 13849-1 su PL e NFPA 79-2002 e NFPA 85 UL 1998, UL 508 e UL 991 e sono di conseguenza certificati.
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SIEMENS Safety Support
Nuovo sito: www.siemens.it / safety Nuovo servizio di supporto applicativo / normativo Safety SAFETY Evaluation Tool Newsletter Safety Catalogo Safety Integrated SI10 Esempi funzionali
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Safety - European standards (EN)
Gli EN safety standards sono gerarchicamente classificati in tre gruppi :
Basic standards
TYPE A standards IEC 61508Da le linee guida e la terminologia base per le macchine
Group standards
TYPE EN 954-1 B standards IEC 62061 B1 standards B2 standards ISO 13849-1 Aspetti generali Riferimento a B1-Normen IEC 60204 della sicurezza prodotti specificiAllg. Sicherheitsaspekte di protezione
IEC 61800-5-2
Special standards
TYPE C standardsCaratteristiche specifiche di sicurezza su individuali tipologie di macchine. Se esiste uno specifico standard, deve essere applicato!
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SIEMENS Safety
IMPORTANTE:
La nuova IEC 60204 permette lutilizzo di elettronica ed elettronica programmabile per arresti di emergenza e funzioni di sicurezza in genere.
La EN 954-1 rester ancora in vita, ma non rappresenta pi lo stato dellarte e quindi ne vivamente sconsigliato lutilizzo.Seite 15/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Safety - European standards (EN)
Gli Standards stabiliti nel tempo, in diversi paesi, sono stati armonizzati e ridotti ad alcuni standard Europei. Quello utilizzato pi di frequente:Standard EN 954-1 non sar pi effettivo da Novembre 2009. Gli standard rilevanti sono: EN 61508 EN 62061 Standard base per funzioni Safety (include anche il PLC). Standard applicativo per macchine da produzione. Copre la parte elettrica ed elettronica della sicurezza.
EN ISO 13849-1 Standard applicativo per macchine da produzione. Copre la parte, elettrica, elettronica e altre tecnologie (e.g. pneumatica, idraulica). Questa sostiuisce la EN 954-1. EN 61800-5-2 Standard di prodotto-specifico per variable-speed electric drives con funzioni safety integrate.
Le EN 62061 e EN ISO 13849-1 sono maggiormente usate per accertare i rischi nelle macchine. La EN 61508 maggiormente usata per accertare i rischi nei dispositivi safety (e.g. PLC).Seite 16/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Functional Safety - Obiettivi
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Valutazione e riduzione del rischio secondo la EN954-1
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Categorie di rischio secondo la EN954-1
Categoria 1: Componenti e principi di sicurezza affidabili Un guasto porta alla perdita delle funzioni di sicurezza Categoria 2: Controllo periodico delle funzioni di sicurezza Un guasto porta alla perdita delle funzioni di sicurezza -> AUTOCONTROLLO Categoria 3: Un guasto NON far perdere le funzioni di sicurezza RIDONDANZA Categoria 4: Un accumulo di guasti NON porta alla perdita delle funzioni di sicurezza (tutti i guasti pericolosi devono essere rilevati) RIDONDANZA e AUTOCONTROLLOSeite 19/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Principi di sicurezza affidabili
APERTURA POSITIVA (sensori) Lapertura dei contatti avviene con un movimento dellattuatore tramite elementi non elastici (p.e. non dipendenti da molle)
GUIDA FORZATA (attuatori: rel e contattori) C un collegamento rigido di tutti i contatti del contattore/rel in modo che il contatto NC non chiuda se lNA non ha apertoSeite 20/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Categorie di rischio secondo la EN954-1
Esempio per categoria 3/4Controllo dei ripari di sicurezzaaperto
K1 S1 chiuso K2 ON K1
K2 3TK 28
S2 K1
M
K2
Sicurezza basata sulla STRUTTURA del circuitoSeite 21/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Novit ISO 13849 e IEC 62061PLrP1
Starting point for risk reduction estimation
F1 S1 F2 P2 P1 F1 S2 P2 P1 P2 P2 P1
a b c d e
1.
2.
3.
S severity of injury F2 S1 slight (normally reversible injury) S2 serious (normally irreversible injury or death) F frequency and/or exposure to hazard F1 seldom-to-less-often and/or exposure time is short F2 frequent-to-continuous and/or exposure time is long P possibility of avoiding hazard or limiting harm P1 possible under specific conditions P2 scarcely possible
Consequences Death, loosing an eye or an arm Permanent, loosing fingers Reversible, medical attention Reversible, fistaid
Severity Se 4 3 2 1
3-4 SIL 2
Class Cl 5-7 8-10 SIL 2 SIL 2 OM SIL 1 OM
11-13 SIL 3 SIL 2 SIL 1 OM
Frequency Fr 14-15 (duration < 10min) SIL 3 5 = 1hr - = 1day - = 2wks - = 1 year 2 Cl
Probability of hzrd. Event Pr Very high 5 Likely 4 Possible 3 Rarely 2 Negligible 1
Avoidance Av
Impossible Possible Likely RR
5 3 1
Ser. No. Hzd. No.
Hazard
Se
Fr
Pr
Av
Safety measure
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Novit ISO 13849 e IEC 62061
ISO 13849-1 PL Performance LevelCategory MTTFd (Mean Time To Dangerous failure) DC (Diagnostic Coverage) CCF (Common Cause Factor)
IEC 62061 SIL Safety Integrity LevelFault Tolerance PFHd (Probability of Fault per hour) SFF (Safe Failure Fraction) CCF (common cause factor)Seite 23/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
ISO 13849
PL a PL b PL c PL d PL eCat. B Cat. 1 Cat. 2 Cat. 3 Cat. 4
MTTFdlow medium high
DCavg=
0
0
low medium
low medium
high
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ISO 13849
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ISO 13849 Calcolo MTTF
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ISO 13849 Calcolo MTTF
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ISO 13849 Calcolo MTTF
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ISO 13849 Calcolo DC
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ISO 13849 Calcolo DC
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ISO 13849 Calcolo DC
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ISO 13849 Calcolo CCF
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Esempio applicativo
I1, I2 L O1, O2 EIN M
position switch with positive opening operation safety switch device contactor with positively driven contacts (O1.1, O2.1) ON-button for restart drive
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Esempio applicativo - Input Circuit
Characteristics:Position switch with separated actuator Switch with positive opening operation Operating voltage 24V Life time: 87.600 h (10 years) B10d = 1.000.000 / 0,2 [switching cycle] Actuation cycle 4 times per hour Monitoring by logic
Estimation of the MTTFd for each channel:
(50 5) 8 3600 = 8.000 15 60 B10d 1.000.000 / 0, 2 MTTFd = = Jahre = 6.250Jahre 0,1 n op 0,1 8.000 n op =MTTFd of each channel is highSeite 36/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Esempio applicativo - Input Circuit
Characteristic of safety switch device:crosswise comparison of input signals time-logic program flow control Detection of statistical failure and short circuit
Estimation of DC:
Annex Table E.1 -> DC highEstimation of CCF:
Measures against short circuit It has to be shown, that a score of 65 has been achieved
DC achieves high CCF considered and sufficiently lowSeite 37/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Esempio applicativo Logic Circuit
Characteristic of safety switch device :Safety switch device 3TK2841, applicable for Category 4 and SIL3 according to IEC 61508 Lifetime: 87.600 h (10 years) Estimation of DC:
from certification -> DC highEstimation of MTTFd:
from certification -> MTTFd [h] = 1/PFHd = 107 h MTTFd [years] = 1000 years DC and MTTFd achieve highSeite 38/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Esempio applicativo - Output Circuit
Characteristics:Contactors Switch with positive opening operation operating voltage 24V Lifetime: 87.600 h (10 years) B10d = 1.000.000 / 0,75 [Switching cycles] Actuation cycles 4 times per hour Monitoring by logic
Estimation of MTTFd for each channel:
n op =
(50 5) 8 3600 = 8.000 15 60
B10d 1.000.000 / 0, 75 MTTFd = = Jahre = 1.666Jahre 0,1 n op 0,1 8.000MTTFd for each channel highSeite 39/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Esempio applicativo - Output Circuit
Characteristics of safety switch device:crosswise comparison of output signals time-logic program flow control Detection of statistical failures and short circuits Estimation of DC:
Annex Table E.1 -> DC highEstimation of CCF:
Measures against short circuit It has to be shown, that a score of 65 has been achieved DC achieves high CCF considered and sufficiently lowSeite 40/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Esempio applicativo PL Complessivo
MTTFd for each channel of the safety function:Parts-Count-method
MTTFd = 568 years
1 1 1 1 = + + MTTFd 6.250 1.000 1.666
DCavg of safety function:Since the input circuit, the logic and the output circuit have themselves a DC=99%, the average diagnostic coverage factor is as well 99%
Achieved Performance Level:PL e, because the MTTFd for each channel is high and the DCavg amounts to 99%Seite 41/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
ISO 13849
PL a PL b PL c PL d PL eCat. B Cat. 1 Cat. 2 Cat. 3 Cat. 4
MTTFdlow medium high
DCavg=
0
0
low medium
low medium
high
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Logiche programmabili
Diagnostica
PLC
MSS Basic
Sensore 1
Sensore 2 Quadro elettrico Sensore x
Attenzione che in logica cablata si rischia di uscire dalle architetture previste dalle normeSeite 43/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Modalit a sicurezze sospeseLa modalit di funzionamento a sicurezze sospese deve essere prevista quando necessario neutralizzare temporaneamente alcuni dispositivi di protezione per poter agire in alcune zone di pericolo con la macchina o limpianto in funzione. Deve essere garantito lo stesso livello di sicurezza degli operatori, adottando barriere di sicurezza alternative: Individuali Utente finale Organizzative
Tecnologiche
Produttore
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Modalit a sicurezze sospeseBarriere di sicurezza alternative Individuali Formazione
Tecnologiche Analisi dei rischi estesa ed informazione sui rischi specifici, nel manuale duso Blocco a chiave (o equivalente) Nessun movimento automatico Comandi ad azione mantenuta Controllo esclusivo della macchina da parte dellunico operatore che accede alla zona di pericolo. Riduzione del pericolo (riduzione di velocit, forza, ecc.)
Dispositivi di protezione
Organizzative Selezione del personale
Autorizzazioni individuali Procedure operative
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Esempio applicativo di sicurezza sospesa
EIN MARCIA ARRESTO AUS ARRESTO DI NOT AUS EMERGENZA SchlsselSELETTORE schalter A CHIAVE
EIN AUS Schutztr
Hauptantrieb Vorschub
FINECORSA DI SchutztrberSICUREZZA wachung
MARCIA ARRESTO
Lisola funziona cos: -Se il selettore a chiave non azionato (funzionamento normale della macchina): la pressione del fungo di emergenza o lazionamento di un finecorsa deve arrestare in sicurezza tutti gli attuatori della macchina -Se viene azionato il selettore a chiave (funzionamento a sicurezza sospesa): il motore che aziona una movimentazione pericolosa deve arrestarsi, mentre le utenze necessarie per il regime di funzionamento a sicurezza sospesa devono ancora rimanere alimentate.Seite 46/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
Soluzione con cablaggio convenzionaleRealizzazione in Cat.4 mediante moduli di sicurezza convenzionali:L+(24V DC) L+(24V DC) L+(24V DC)
EIN K1 K2 AUSA1 Y11 Y12 13 23 Y33 A1 43 44 13 23 33 A1 Y11 Y12 13 23 Y33
3TK2823-1CB30
3TK2822-1CB30
Y21 Y22 A2 14
24 Y34
51 52 A2 14
24 34
3TK2830-1BB40
Y21 Y22 A2 14
24 Y34
Y21 Y22 A2 14
24 Y34
M
K1
K2
K3
K4
1x 3TK2823 per larresto di emergenza 1x 3TK2822 per il controllo die finecorsa 1x 3TK2822 per il selettore a chiave 1x 3TK2830 per espandere il numero di contatti di sicurezza Sono da prevedere 57 connessioniSeite 47/50 Siemens Automation Innovation Tour - Safety Integrated Industry Sector
3TK2822-1CB30
K3 K4
A1 Y11 Y12 13
23 Y33
Soluzione con logica programmabile
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Levoluzione dello stato dellarte: E-STOP con contatti monitorati
- Tramite contatti aggiuntivi
- Con contatto automonitorato
SIEMENS
3SB3400-0M
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Safety Evaluation Tool
www.siemens.com/safety-evaluation-tool
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