1. Machineveiligheid Veilige pneumatiek
Onderwerpen:
- Introductie SMC
- Veilige werken met pneumatiek
- Welke gegevens nodig bij pneumatiek
- Praktijkvoorbeelden
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

2. SMC Worldwide leading
Machineveiligheid
experts in pneumatics
Actuatoren
SMC levert meer dan
11000 basisprodukten.
In meer dan 630.000
varianten.
Luchtverzorging
Daarnaast levert SMC:
• Klantspecifieke ondersteuning en product- ontwikkeling
• Niet alleen problemen oplossen wanneer deze zich
voordoen, maar deze ook met goede ondersteuning, training en
Ventielen gedegen kennis voorkomen.
In de Benelux zijn hiervoor 40 personen onderweg!
Temperatuur
regeling
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

3. Eisen machinerichtlijn
Machineveiligheid
• De nieuwe norm houdt nu rekening met de betrouwbaarheid
van de toegepaste veiligheidscomponenten.
• In de praktijk betekent dat meer rekenwerk voor de
ontwerper.
• Maar ook een andere rol voor de leverancier van de
veiligheidscomponenten.
– onder meer een toename van gegevensverstrekking
m.b.t. de specificaties: B10 en MTTF waarden.
– ook zal men van de leverancier een meer
adviserende rol verwachten.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

4. Veiligheid in de pneumatiek
Machineveiligheid
Voor pneumatische systemen: geldt de zgn. B- norm
– Pneumatiek - Algemene regels en
veiligheidseisen voor systemen en hun
onderdelen
– Bekend onder: EN ISO 4414:2010 EN
– Vervangt de EN 983
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

5. Veiligheid in de pneumatiek
Machineveiligheid
Basisprincipes op het gebied van veiligheid voor
pneumatische systemen zijn onder meer:
- Mogelijkheden ontluchten van systeem
- Maatregelen ter voorkoming max. druk
- Veiligheidsfactor/over-dimensioneren
- Snelheidsbeheersing
- Maatregelen om onverwachte “start-up” te voorkomen
In de richtlijn spreekt men ook wel over “well-tried principles”
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

6. Veiligheid in de pneumatiek
Machineveiligheid
Ook de juiste kwaliteit van de perslucht speelt hierin een rol:
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

7. Omgeving en bedieningsprocedures
Machineveiligheid
• Onderhoud op machines
– Vervanging koppelingen :
Van een (schijnbaar) ontlucht systeem moeten
koppelingen op cilinder vervangen worden ....
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

8. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• De norm gebruikt 5 basistypen van bedrijfsarchitecturen.
• Architectuurcategorie B:
Invoerapparaat Logica Uitvoerapparaat
Architectuur B moet de basisprincipes
voor veiligheid toepassen.
Vormt de basis voor de andere
categorieën.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

9. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• Architectuurcategorie 1:
Invoerapparaat Logica Uitvoerapparaat
.
• Architectuur 1 heeft dezelfde structuur als architectuur B, maar
moet ook gebruik maken van beproefde veiligheidsprincipes.
• Deze architectuur is gericht op de preventie van fouten.
• Er wordt gebruik gemaakt van geschikte ontwerpprincipes en
onderdelen. In de norm spreekt men van “well-tried”
components en “well-tried” safety principles.
• Er wordt van een hogere betrouwbaarheidsgraad uitgegaan van
de gebruikte ventielen.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

10. Machineveiligheid
gevaarlijke beweging
1V1
Een fout van 1V1 zal leiden tot
het verlies van de “safety
function” .
In deze categorie gelden de
volgende eisen:
MTTFd: Hoog
DCavg: Niet
CCF: Niet relevant
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

11. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Voorbeeld:
• Veiligheids gerelateerde stop functie van een gevaarlijke
beweging en bescherming tegen onverwachte start vanuit
de rustpositie.
• Gevaarlijke bewegingen worden bestuurd door een ventiel
1V1, voorzien van een “well tried” veiligheidsfunctie.
• Falen van het ventiel 1V1 kan leiden in het verlies van een
veiligheidsfunctie. Het falen is afhankelijk van de
betrouwbaarheid van het ventiel 1V1.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

12. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• Bij het berekenen van de MTTFd waarde voor
slijtagegevoelige, bijv. elektromechanische componenten,
wordt met de B10d waarde gewerkt.
• De B10d waarde geeft aan na hoeveel schakelcyclussen een
component gevaarlijk faalt. De B10 waarde stemt overeen met
het aantal schakelingen waarbij 10% van de componenten uitval
vertoonde.
• In de praktijk is het vaak zo dat de meeste componenten bij
uitval een veilige situatie bereiken.
• In dit geval wordt in de norm de B10d waarde gezien die bij
uitval een gevaarlijke situatie veroorzaken.
• B10d = 2 x B10
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

13. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Relatie tussen B10 en MTTFd
B10 d
MTTFd  B10d = 2 x B10
0,1 nop
Waarbij nop = gemiddeld aantal schakelingen per jaar
d op x hop x 3600 dop = gem. aantal bedrijfsdagen per jaar
nop  hop = gem. aantal bedrijfsuren per dag
tcycle nop = aantal schakelingen per jaar
tcycle = cyclustijd
Stel : 240 bedrijfsdagen. 16 uur per dag en cyclustijd van 5 sec.
Dit levert bij een SY5000 ventiel met een B10 waarde van:
27.000.000 het volgende op: nop = 2764800
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

14. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
B10 d 54000000
MTTFd    196
0,1 nop 0,1 x 2764800
• De MTTFd waarde is 196 jaar
Volgens de norm kan dat gezien worden als: een hoog
niveau, wat resulteert in PL C (Performance Level C)
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

15. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• De EN ISO 13849-1 voorziet ook in een zgn T10d waarde.
Met deze waarde doet men de aanbeveling om de
berekende veiligheidsgerichte componenten te
vervangen.
• Deze waarde stemt overeen met 10% van de berekende
MTTFd waarde.
• In het voorbeeld zou dat overeenkomen met 19 jaar.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

16. Performance Level PL
Machineveiligheid
• Na de beoordeling van de betrouwbaarheidswaarden
(evaluatie van de architectuur, MTTFd , DC en de CCF)
wordt het Perfomance Level bepaald.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

17. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• Architectuurcategorie 2:
Invoerapparaat Logica uitvoerapparaat
bewaking Invoerapparaat Testuitvoer
Architectuurcategorie 2 moet de basisprincipes voor veiligheid
toepassen. Daarnaast moet er ook een diagnostische bewaking
plaatsvinden via een functietest van het systeem of subsysteem.
• Een fout wordt gedetecteerd bij iedere test.
• Tussen twee tests is de veiligheidsfunctie niet gewaarborgd.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

18. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Veiligheidsfunctie:
Stoppen van een
gevaarlijke beweging en
voorkomen van een
onverwachte opstart
vanuit rustpositie.
Het testen van de
veiligheidsfunctie is
geïmplementeerd via de
PLC die de sensor 1S1
controleert en de positie
van 1V1.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

19. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Functionele kanaal:
• B10d = 20.000.000
• Bij een bedrijfstijd van 240 dagen, 16 uur per dag en een
cyclustijd van 5 sec.
• Na berekening: MTTFd = 72,3 jaar
• Testkanaal:
• 1S1 MTTFd waarde van 150 jaar
PLC MTTFd waarde van 50 jaar
OV1 B10d waarde van 20.000.000 daaruit volgt
een MTTFd waarde van 833 jaar
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

20. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Ontwerpcriteria:
- Het testen vindt plaats op verschillende intervallen. Bij het
detecteren van een fout van 1V1 zal het ventiel 0V1 afschakelen
zodat het systeem ontlucht kan worden.
- DC van 1V1 is 60% en wordt afgeleid uit de positie van de
cilinder samen met de schakelstand van 1V1; Dus Dcavg = laag
MTTFd = 72
1V1
Testkanaal:
MTTFd = 37 jaar
1S1 K1 0v1
MTTFd = 150 MTTFd = 50 MTTFd = 833
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

21. DC Diagnostic coverage
Machineveiligheid
• Geeft aan hoe snel een fout KAN
gedetecteerd worden
– O % : geen gevaarlijke fouten
worden gedetecteerd
– 100 % : alle gevaarlijke fouten
worden gedetecteerd
• Voorbeelden :
– Meting stand cilinder
– Meting stand ventiel (DC 99%)
– Drukmeting in leidingen
– Drukmeting in ventielen (DC
90%)
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

22. CCF: Common Cause Failure
Machineveiligheid
CCF , of ook wel gemeenschappelijk falen
• Een gebeurtenis die ertoe leidt dat als één component
uitvalt er ook andere componenten uitvallen.
• Fouten met een gemeenschappelijke oorzaak
• Maatregelen zijn bijvoorbeeld :
– Gescheiden bekabeling
– Diversiteit (Mechanisch EN pneumatisch)
– Bescherming tegen overbelasting
• Bepalen aan de hand van een tabel
• Score >= 65 (max. 100)
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

23. Performance Level PL
Machineveiligheid
• Na de beoordeling van de betrouwbaarheidswaarden
(evaluatie van de architectuur, MTTFd , DC en de CCF)
wordt het Performance Level bepaald.
CCF = 85 punten
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

24. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• Architectuurcategorie 3:
Invoerapparaat Logica uitvoerapparaat
Bewaking
Invoerapparaat Logica uitvoerapparaat
Architectuurcategorie 3 moet de basisprincipes voor veiligheid
toepassen. De aanvullende eis is dat het systeem/subsysteem niet
mag uitvallen in geval van een enkele fout.
Om hieraan te voldoen wordt gekozen voor een 2 kanaalsuitvoering,
tevens moet als dat praktisch kan, één fout worden gedetecteerd.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

25. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Een cilinder die een gevaarlijke
beweging maakt wordt
aangestuurd en gestopt door 1V1
en rem 2Z1. 2Z1 wordt
aangestuurd door 2V1.
Het falen van een van deze
componenten of alleen de rem
mag niet resulteren in het verlies
van de veiligheidsfunctie.
Het functioneren van 2V1 wordt
gecontroleerd door 2S1.
Met behulp van 1S1 wordt
controle uitgevoerd op de stand
van de cilinder
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

26. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
1V1
2V1 2Z1
2S1 1S1
• MTTFd van 1V1 = 289 jaar
• MTTFd van 2V1 = 289 jaar
• MTTFd van 2Z1 = 36 jaar T10d = 3,6 jaar
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

27. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
Foutdetectie
• Cat 3, Mttf = High, DC = Low, CCF
• Voor 3/2-ventiel naar remcilinder :
– Drukschakelaar. DC = 90%
• Voor 5/3-ventiel :
– Controle goede werking tijdens proces. DC = 60%
• Samengestelde
DC = 75% = Low
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

28. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
CCF: fouten met gemeenschappelijke oorzaak
• Cat 3, Mttf = High, DC = Low, CCF
• Gescheiden elektrische signalen (15)
• Diversiteit in beveiliging (20)
• Kortsluitbeveiligingen... (15)
• Omgevingsoorzaken (35)
• Totale CCF = 85 > 65
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

29. Voorbeeld categorie 2
Machineveiligheid
Voor de controle of de rem
wordt bediend kan ook
gebruik worden gemaakt
van een ventiel met een
daaraan gekoppeld
schakelcontact.
Deze manier van fout
detectie geeft een hogere
waarde (DC 99%)
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

30. Architectuur van het systeem
Machineveiligheid
• Architectuurcategorie 4:
Invoerapparaat Logica uitvoerapparaat
Bewaking
Invoerapparaat Logica uitvoerapparaat
Architectuurcategorie 4, heeft vergelijkbare eisen als categorie 3, maar vereist
meer bewaking. Dat wil zeggen een hogere diagnose dekkingsgraad. Bij
categorie 3 moeten de meeste fouten worden ontdekt maar bij categorie 4
moeten alle enkele fouten worden ontdekt. De diagnose dekkingsgraad moet
minimaal 99% bedragen.
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

31. Voorbeeld
Machineveiligheid
• Klant heeft een machine met :
– Vele gevaarlijke bewegingen
– Risico analyse : Pl = e
– Veiligheidsfunctie :
Ø Alle lucht van installatie na noodstop
• Vereiste PL = e :
– Cat 3, MTTF = High
DC = Medium, CCF
– OF Cat 4, MTTF = High,
DC = High, CCF
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

32. Voorbeeld: uitwerking
Machineveiligheid
Standaard componenten “well tried”
• Redundant door dubbele 3/2 =
Cat 3
• MTTF = High (vanuit B10-
waarden)
• DC = Medium (drukmeting met
verbreekcontacten)
• CCF
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

33. Voorbeeld: uitwerking
Machineveiligheid
Veiligheidscomponent
• Redundant door dubbele 3/2 en
andere schakeling noodstop = Cat 4
• MTTF= High (vanuit B10-waarden)
• DC = High (Meting op de stand van
de schuif met verbreekcontacten)
• CCF
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

34. Uitwerking voorbeeld : Pneumatisch deel
Machineveiligheid
Cat 3, MTTF = High Cat 4, MTTF = High
DC = Medium, CCF DC = High, CCF
• Pl = e
• Pl = e
• Veiligheidsfunctie opgebouwd
• Gecertificeerde klep. Wordt
vanuit standaardcomponenten
geleverd als veiligheidscomponent
• Klant neemt zelf
verantwoordelijkheid
• SMC levert ENKEL B10-waarde
Worldwide leading
Experts in Pneumatics

35. Veiligheid in de pneumatiek
Machineveiligheid
Tot slot:
– Om te voldoen aan een PL zijn er verschillende
manieren om het vereiste (PLr ) niveau te
behalen.
– Ook met bestaande componenten zijn er veel
mogelijkheden, belangrijk hierbij weten wat de
risico’s zijn.
– Met vragen kunt u zich altijd tot ons wensen. In
ieder geval veel succes en alvast prettige
feestdagen en een veilig 2012.
– Jos Persoon namens SMC Pneumatics
j.persoon@smcpneumatics.nl
Worldwide leading
Experts in Pneumatics