■ISO 13849-1에 따른 안전 카테고리별 요구사항

■ISO 13849-1에 따른 안전 카테고리별 요구사항

성능 수준(PL)은 안전 관련 부문의 구조적 요소(안전 범주나 CCF와 같은 매개변수) 및 사용 조건(Nop이나 DCavg와 같은 매개변수)에 제어 장치 고유의 신뢰성 데이터를 적용하여 계산합니다.

안전 범주에는 요구 사항 및 지정 구조가 규정되어 있습니다.

안전 범주	요구 사항 개요
B	【요구 사항 개요】 안전 카테고리 B의 안전 관련 부문에 요구되는 것은 목적하는 안전 기능을 수행할 수 있어야 한다는 점입니다. 이를 위해 아래와 같은 사용 환경 스트레스에 견딜 수 있는 부품의 사용이 요구됩니다. ・ 차단 용량 및 빈도에 따른 신뢰성 등 예상되는 동작 스트레스 ・ 화학적 영향 예: 약품에 의한 부식 ・ 기타 외부 영향 예: 기계적 진동, 전자기 노이즈, 제어 전원 회로의 중단 또는 변동 구체적으로는 용도에 맞는 규격에 적합한 부품을 선택하게 됩니다. (참고. 외부 영향에 대한 내성은 각각 관련 규격을 따릅니다.) 또한 기본적인 안전 원칙을 적용하여 회로 설계 및 조립이 필요합니다. 예를 들어, 단선 시 OFF하기 위해 NC 접점을 선택하는 등입니다. 안전 카테고리 B는 단일 채널 시스템이므로 고장 발생 시 안전 기능이 손상됩니다. 또한 안전 카테고리 B에는 진단 범위(DCavg)가 없습니다(DCavg=0%). 또한 CCF는 적용되지 않습니다. 채널의 MTTFd에 따라 PL이 결정됩니다. 안전 카테고리 B에서 달성 가능한 최대 PL은 PL=b입니다.
1	안전 카테고리 1의 안전 관련 부위에 요구되는 것은 안전 기능이 수행 가능할 뿐만 아니라 그 신뢰성이 높아야 한다는 점입니다. 이를 위해 안전 관련 부위의 구조는 안전 카테고리 B의 요구 사항에 더해 충분히 검토된 부품과 충분히 검토된 안전 원칙을 사용하여 설계 및 조립되어야 합니다. 충분히 검토된 부품이란 다음 중 하나를 의미합니다. (자세한 내용은 ISO13849-2를 참조하십시오.) a) 과거 유사한 용도에서 광범위하게 사용되어 실적이 있는 것. (복잡한 전자 부품으로 구성된 것(예: 일반 PLC)은 실적이 있다고 간주할 수 없습니다.) b) 안전 관련 용도에 적합하며 신뢰성이 검증된 것. 안전 카테고리 1은 안전 카테고리 B와 마찬가지로 단일 채널 시스템이므로 고장 발생 시 안전 기능이 손상됩니다. 또한 진단 범위(DCavg)가 없습니다(DCavg=0%). 또한 CCF는 적용되지 않습니다. 다만 MTTFd는 안전 카테고리 B보다 높기 때문에 안전 기능이 손상될 가능성은 안전 카테고리 B보다 낮다고 할 수 있습니다. 안전 카테고리 1에서 달성 가능한 최대 PL은 PL=c입니다.
2	안전 카테고리 2의 안전 관련 부문에 요구되는 것은, 만일 위험 측 고장이 발생하여 안전 기능이 손상된 경우 보완적인 점검 기능으로 이를 보완할 수 있어야 한다는 점입니다. 이를 위해서는 안전 카테고리 B의 요구 사항에 더해 충분히 검토된 안전 원칙을 사용하여 설계 및 조립되어야 하며, 기계 제어 시스템의 점검 기능이 적절한 간격으로 안전 기능을 점검해야 합니다. 점검 기능은 점검 장비(TE)와 그 출력 장비(OTE)로 구성됩니다. 안전 기능 점검에는 다음이 요구됩니다. ・점검은 다음 타이밍에 실시되어야 합니다 　- 기계의 기동 시 　- 위험 상태 발생 전 (예: 새로운 사이클 시작 시 또는 필요한 경우 작동 중 정기적으로) 　　필요한 경우 작동 중 정기적으로) ・점검 결과 　- 고장이 검출되지 않을 경우 운전을 허용할 것 　- 고장이 검출된 경우, 출력에 따라 안전 측으로 작용하는 적절한 제어 출력을 내야 한다. 이것이 불가능한 경우(예: 콘택터 용착에 의한 위험 측 고장)는 경고를 발령해야 한다. 또한 고장이 제거될 때까지 해당 상태를 유지해야 한다. ・점검 자체로 인해 위험 상태가 발생하지 않도록 　(예: 안전 기능의 응답 시간 증가 등) 안전 카테고리 2에서는 점검과 점검 사이의 고장으로 인해 안전 기능이 손상됩니다. 안전 카테고리 2에서 달성 가능한 최대 PL은 PL=d입니다. 참고. ISO13849-1:2006에서는 안전 카테고리 2는 중복 시스템으로 취급됩니다. 다만 MTTFd는 안전의 주 채널인 I, L, O와 점검 장비 TE에 대해서만 평가되며, OTE는 평가되지 않습니다. 또한 DCavg는 I, L, O에 대해서만 평가됩니다.
3	안전 카테고리 3의 안전 관련 부문에 요구되는 것은, 만일 안전 기능의 일부에 고장이 발생하더라도 전체적으로 안전 기능이 손상되지 않는 것입니다. 이를 위해서는 안전 카테고리 B의 요구사항에 더해, 충분히 검토된 안전 원칙을 사용하여 설계 및 조립되어야 하며, 안전 기능 내에 고장 검출 수단을 갖추고(합리적으로 실행 가능한 경우) 고장은 안전 기능의 다음 동작 요구 시점 또는 그 이전에 검출되어야 합니다. 구성은 안전 채널의 중복화(2채널)와 각 장비로부터의 피드백에 기반한 인터록, 채널 간의 상호 감시를 통해 실현됩니다. 단일 고장에 대해서는 안전 기능이 손상되지 않지만, 검출할 수 없는 고장의 누적으로 인해 안전 기능이 손상될 수 있습니다. 안전 카테고리 3에서 달성 가능한 최대 PL은 PL=e입니다.
4	안전 카테고리 4의 안전 관련 부에 요구되는 것은, 만일의 경우 안전 기능에 어느 정도의 고장 누적이 발생해도 안전 기능이 손상되지 않는 것입니다. 이를 위해서는 안전 카테고리 B의 요구 사항에 더해, 충분히 검토된 안전 원칙을 사용하여 설계 및 조립되어야 하며, 안전 기능 내에 고장 검출 수단을 갖추고 안전 기능의 다음 동작 요구 시 또는 그 이전에 고장을 검출할 수 있어야 합니다. 구성은 안전 카테고리 3과 유사하지만, 더 높은 고장 검출 능력이 요구됩니다. 더 높은 DCavg로 인해 고장 누적으로 안전 기능이 손상될 확률은 낮다고 할 수 있습니다. 안전 카테고리 4에서 달성 가능한 PL은 PL=e입니다. 참고. 안전 카테고리 3과 4는 모두 이중화 시스템 구조이며, 차이는 DCavg 및 각 채널의 MTTFd 높이에 따라 결정됩니다.

●주의
이러한 도식에 해당하지 않는 복잡한 구조, 예를 들어 입력이 3채널 이상이고 다수결로 판단하는 논리 등은 ISO13849-1에서는 다룰 수 없습니다. 이 경우 IEC62061 등 다른 규격에 따라 평가해야 합니다.

●적용되는 지정 구조
・카테고리 B, 1

참고. 위에 표시된 블록도는 안전 채널의 흐름을 개념적으로 설명한 것으로, 블록의 수는 실제 전기 회로도와 다를 수 있습니다. 예를 들어 안전 카테고리 B, 안전 카테고리 1에서 논리 연산 장치(L) 없이 입력 장치(I)와 출력 장치(O)만으로 구성되는 경우도 있습니다. 또한 반대로 블록이 3개 이상 존재하는 경우도 있습니다.

・카테고리 2


・카테고리 3, 4


●지역 규격/국내 규격　　EN 규격: EN ISO 13849-1(EN 954-1)
　　JIS 규격: JIS B 9705-1


・MTTFd, DCavg, CCF 등의 파라미터에 대해서는 여기를 참조하십시오.