Het bepalen van de veiligheidscategorie voor machines en samenstellen van machines gaat ingrijpend veranderen. De verouderde NEN-EN 954-1 mag nog tot 30 november 2009 toegepast worden. De beoogde opvolger, de NEN-EN-ISO 13849-1 is al vanaf 2006 onder de machinerichtlijn geharmoniseerd en kan sinds die tijd al toegepast worden. Deze norm staat beter bekend als de “PL norm”, de afkorting van Performance Level. De overgangstermijn van deze norm is 3 jaar en is op 30 november 2009 verstreken. De machinebesturing bouwers hebben dan voldoende tijd gehad om aan deze norm te wennen en er mee te leren werken. D&F geeft door het land veel trainingen over veiligheidsbesturingen aan system integrators, paneelbouwers e.d. en merkt dat er nog veel onduidelijk is, vooral het rekenwerk. Naast de PL norm heeft de IEC de SIL norm uitgebracht. Ook deze norm, de NEN-EN-IEC 62061 is sinds 2005 onder de machinerichtlijn geharmoniseerd.
Wat houdt; “geharmoniseerd onder de Machinerichtlijn” in? De Machinerichtlijn is wet en opgenomen in het warenwetbesluit machines. Echter een richtlijn geeft vaak algemene en wat vage eisen. Dit doet men heel bewust, omdat het wijzigen van een wet een tijdrovende procedure is, goedkeuring moet namelijk plaatsvinden door meerdere landen ingeval van Europese richtlijnen. Door in de Machinerichtlijn niet de stand der techniek te beschrijven, hoeft de richtlijn ook niet steeds aangepast te worden. De meer specifieke invulling van de richtlijn gebeurt in geharmoniseerde normen. Deze normen geven invulling aan diverse essentiële eisen die beschreven zijn in de Machinerichlijn. In de bijlage van de norm staat beschreven aan welke essentiële eisen uit de Machinerichtlijn wordt voldaan als die norm wordt gevolgd. Door dit soort type normen te volgen, krijg je een vermoeden van overeenstemming met de wet, en sta je juridisch sterk. Niet onbelangrijk als een besturing faalt.
Wat verandert er door deze twee nieuwe normen? De NEN-EN 954-1 is er al vanaf 1996. Het geeft niet meer de stand der techniek weer. De veiligheidsbesturingen zijn de laatste jaren flink veranderd. Informatie gaat meer en meer via veiligheids PLC’s, toename van distributed I/O, meer complexiteit, meer electronica en software, minder hardwired componenten. De SIL en PL norm spelen hier beter op in. De NEN-EN 954-1 gaf voornamelijk eisen ten aanzien van de architectuur. Daarnaast de eis dat betrouwbare en beproefde componenten gebruikt moesten worden. Aan dat laatste werden echter geen eisen gesteld, evenmin aan de gebruikte software. De SIL en de PL norm geven naast de kwalitatieve eisen ook kwantitatieve eisen. Dit zijn een soort kansberekeningen (Probabilistisch) hoe een component zich in de loop der jaren zal gedragen en wat de kans op falen is. Een van de parameters is de MTTFd, de gemiddelde tijd tot gevaarlijk falen. Deze waarde geeft geen absolute waarde, maar de gemiddelde tijd totdat een bepaald percentage van deze componenten is gefaald. Het zegt dus iets over de betrouwbaarheid van het component. Een andere belangrijke parameter is de DC, de mate van diagnose. Deze waarde geeft aan welk percentage van de gevaarlijke fouten aan het licht komen. Een voorbeeld is de motorcontactor waarmee de hoofdstroom van een motor wordt in- en uitgeschakeld. Het gebeurt soms dat de hoofdstroomcontacten “vastlassen”door te zware aanlooptromen. Een meeschakelend mechanisch gekoppeld verbreekcontact kan in een terugkoppellus opgenomen worden van een veiligheidscircuit, maarmee gedetecteerd kan worden of een contactor is afgeschakeld of niet. Ook wordt in de nieuwe normen aandacht besteed aan Common Cause Failures (CCF). Dit zijn fouten met een gemeenschappelijke oorzaak, zoals te hoge temperatuur in de kast, EMC storingen, trillingen of overspanning. Er worden in een tabel diverse eisen gesteld waarmee CCF voorkomen dan wel beperkt kunnen worden. Zijn voldoende maatregelen geïmplementeerd, dan is voldaan aan deze eis. De SIL norm beschrijft ook nog diagnostische- en prooftest intervallen. Dit zijn automatische testen en handmatige testen waarmee ongedetecteerde fouten aan het licht moeten komen door diverse testen, die door de fabrikant opgegeven dienen te worden. Kortom betrouwbaarheid en diagnose zijn nieuwe begrippen waarmee gerekend moet worden om de kans op falen beter in te kunnen schatten.
Welke norm moet ik toepassen?
U bent vrij in uw keuze, u zult echter wel een bepaalde voorkeur ontwikkelen. De klant kan u echter dwingen om de kans op falen volgens SIL of PL aan te tonen. De einduitkomst is gelijk, een gemiddelde gevaarlijke kans op falen per uur, die binnen grenzen ligt. Vergis u echter niet, de weg ernaar toe, de bewijsvoering of onderbouwing, is behoorlijk verschillend. U kunt dus niet met PL de berekening doen en via de tabel zeggen dat u aan een bepaald SIL-niveau voldoet.
Beide normen geven het toepassingsgebied aan in tabel 1 van de beide normen. Deze tabel is echter al weer achterhaald. Zo geeft de tabel aan dat de SIL norm niet geschikt is voor hydrauliek of pneumatiek. Dit is niet juist, ook de SIL norm is hiervoor prima geschikt door gebruik te maken van de B10 waarden die de fabrikant opgeeft. Vergeet ook niet dat hydraulische- en pneumatische ventielen veelal aangestuurd worden door elektrische spoelen. Zo wordt zowel in de SIL als in de PL norm verwezen naar de EN 61508 deel 3 hfdst 7 voor eisen aan embedded software. Diverse andere beperkingen in het toepassingsgebied vermeld in de norm zijn al achterhaald.
De PL norm lijkt in eerste instantie eenvoudiger en meer geschikt voor eenvoudige standaard veiligheidsbesturingen, echter het gebruik van het zuilendiagram heeft ook zijn beperkingen. Alles is worst-case in zuilen weergegeven, tussenliggende waarden zijn niet aangegeven, waardoor je een Performance Level te laag kunt uitkomen en dus duurder uit. Beter is het om met tabel K1 en onafgeronde waarden te rekenen, waardoor je veelal gunstiger uitkomt. De SIL norm komt voort uit de moedernorm En 61508. Hieruit komt ook de SIL norm voor de procesindustrie voort (EN 61511). Omdat diverse processen en bedrijven al met SIL werken was de gedachte om ook de machinebouw met SIL te laten kennismaken, zodat deze waarden goed te vergelijken zijn. Nu zitten we echter met twee stromingen, vanuit de IEC de SIL norm en vanuit de ISO de PL norm. Beide hebben zo hun voordelen, het is echter te hopen, en beide stromingen zijn al in gesprek, dat er uiteindelijk een samenvoeging komt van beide normen tot één norm.
Juiste aanleg bekabeling ook van belang?
Naast de EMC eisen, die vooral van belang zijn bij frequentie geregelde motoren, is het ook van belang om bekabeling van veiligheidsfuncties (zoals lichtschermen, noodstoptoestellen en hekbewakingen) op de juiste wijze aan te leggen. Deze bekabeling dient goed beschermd, maximaal ondersteund en zoveel mogelijk trillingsvrij aangelegd te worden, zodat de kans op beschadiging minimaal is. Kabelbreuk, kortsluiting of vocht in beschadigde kabels kunnen er voor zorgen dat de veiligheidsfunctie niet wordt uitgevoerd op het moment dat er een beroep op gedaan wordt. Veel veiligheidsbesturingen sturen wel dynamische signalen over de bekabeling om kortsluiting of breuk in een vroeg stadium aan het licht te brengen. Door gebruik te maken van Fortress (zie foto) interlock systemen heb je geen bekabeling in het veld. In de besturingskast is het raadzaam om frequentieregelaar en filters voldoende ver van de veiligheids PLC te plaatsen en kabels van frequentiegeregelde motoren direct aan te sluiten op de regelaar, zonder onderbreking van klemmen onder in de kast. Hierdoor krijgt de motorkabel niet de kans om EMC storingen in de kast te verspreiden.
Diverse gebruiksfasen, heb ik overal aan gedacht?
De machinerichtlijn verplicht om tijdens het ontwerp een dwingende volgorde aan te houden. Eerst moet met intrinsieke maatregelen (bronaanpak) getracht worden het gevaar tot een minimum te beperken. Als dit niet voldoende is of het restrisico nog te hoog, kan met veiligheidsbesturingen getracht worden het restrisico verder te verminderen. Een noodstoptoestel is een andere verplichting uit de Machinerichtlijn, echter het is een aanvullend veiligheidsmiddel en geen vervanging van de andere stappen. Vaak zie je dat een noodstoptoestel (bijvoorbeeld een trekkoordschakelaar) over de lengte van de transportband geplaatst, als vervanging van de vaste afscherming die intrekgevaar of verbrijzeling moet voorkomen. Dit is dus absoluut niet toegestaan. Als een machine goed ontworpen is, zul je een noodstoptoestel maar zelden gebruiken, echter een engineer kan altijd wat vergeten, of een werknemer kan tijdens onderhoud een gevaarlijke bewerking doen waardoor de noodstop toch noodzakelijk kan zijn.
Vaak wordt alleen naar de risico’s gekeken tijdens normaal gebruik. Echter ook de gevaren tijdens de andere gebruiksfasen zoals onderhoud, reinigen en afstellen van de machine dienen beoo rdeeld te worden. Soms moet je reinigen met draaiende delen. Dit betekent dat veiligheidsfuncties overbrugd moeten worden. De Machinerichtlijn eist dan om aan 4 aspecten gelijktijdig te voldoen alvorens dit is toegestaan. Allemaal functies die in een veiligheidsbesturing opgenomen dienen te worden, zoals functiekeuzeschakelaar, hold-to-run, blokkeren automatisch bedrijf en bewaking lage snelheid.
Kortom er is veel te doen voor de paneelbouwer en liefst in een vroeg stadium van het ontwerpproces. Dit geldt zeker voor samenstellen van machines, waar men vaak te laat gaat overleggen om de veiligheidsfuncties van besturingspanelen op elkaar in te laten grijpen.
Verdiep u in de normen, overleg op tijd en ken uw verplichtingen!
Een Hold-to-run bediening bij overbrugging van veiligheidsfuncties
Verwerking van veiligheidsfuncties door veiligheidsrelais.
Safety bus systemen
Dit artikel is geschreven in samenwerking met D&F Consulting B.V.
D&F's missie is: Nul bedrijfsongevallen in Europa! "Dit doen wij door het ontwikkelen van economisch haalbare en praktisch werkbare oplossingen. Wij werken met passie en drive met als resultaat de verbetering van veiligheid en een opgetogen klant. Zodanig dat ook onze klanten veiligheid als een intrinsiek aanwezige overtuiging voelen en verantwoordelijkheid nemen."
