iso13715国际标准：13849原则在物流装备电气设计中的认识

iso13715国际标准：13849原则在物流装备电气设计中的认识本文主要开展了输送线设备和堆垛机设备安全回路特点总结，基于ISO 13849原则阐述如何选择安全回路SRP/CS类型构架；通过使用SISTEMA软件对安全回路进行安全计算，得到堆垛机急停功能PL=d，PFHD=4.2E-9的计算结果，符合PLr=d设计目标。通过使用SISTEMA软件计算安全回路，减少了大量的计算过程。工程技术人员使用ISO 13849原则设计物流系统的安全回路可缩短设计周期、提高设计准确性。在该系统中急停按钮使用施耐德XA2系列产品作为输入元器件；安全输入选用西门子SIMATIC ET200SP 系列的安全DI模块作为逻辑模块的输入元器件；PLC选择SIMATIC S7 F-CPU系列CPU作为逻辑元器件；输出模块选用施耐德ALTIVAR 340变频器作为输出元器件。利用施耐德和西门子安全元器件Library中的元器件信息，添加到建立的Safety Function中，如

因此，对于安全功能PLr（所需性能等级）在设计之初应确定SRP/CS使用何种构架。以堆垛机急停功能为例，在EN 528的要求中，急停功能所需安全等级是PLr=d。根据表2所示，对于PLr=d的安全功能，虽然cat 2构架最高能达到PL=d，但堆垛机回路中存在多个执行原器件，随着执行元器件数量增加，安全回路PFHD将会急剧降低，无法满足设计要求，因此急停功能必须采用双回路设计，符合Cat3或Cat4构架设计安全回路，如图4所示。

其中，Cat4比Cat3拥有的冗余设计确保不会导致安全功能丧Cat4中DCavg（平均诊断覆盖率）更高，且每个通道所需的MTTFD（平均危险失效间隔时间）仅为高。在实际设计中，需要考虑该安全回路中单个元器件的损坏不会导致该安全功能丧失；单一故障下该安全回路在使用之前能被检查到。因此安全回路使用Cat3或Cat4构架时需要对SRP/CS实际使用中可实现的组合情况进行具体分析计算。

四、基于SISTEMA的安全计算

SISTEMA软件是德国社会意外保险职业安全与健康研究所（IFA）开发的一款符合ISO 13849原则的安全回路计算软件[5]。随着计算机技术的发展，对于大型项目或复杂系统而言，可以使用SISTEMA软件实现安全回路建模和计算，尤其对于大型工程，使用SISTEMA软件大幅降低了工程技术人员工作强度、提高设计效率、缩短设计周期。本文使用2.0.8 Build 4版本的SISTEMA软件计算。急停功能在物流行业使用最为广泛，以PLr=d的急停功能为例，计算急停安全回路的PL等级。

在该系统中急停按钮使用施耐德XA2系列产品作为输入元器件；安全输入选用西门子SIMATIC ET200SP 系列的安全DI模块作为逻辑模块的输入元器件；PLC选择SIMATIC S7 F-CPU系列CPU作为逻辑元器件；输出模块选用施耐德ALTIVAR 340变频器作为输出元器件。利用施耐德和西门子安全元器件Library中的元器件信息，添加到建立的Safety Function中，如图5所示。完成元器件添加后，SISTEMA软件即可计算出该回路的PL等级，计算结果如图6所示。由计算结果可知，该急停安全回路PL=d，PFHD=4.2E-9，符合PLr=d的设计目标。

五、结论

本文主要开展了输送线设备和堆垛机设备安全回路特点总结，基于ISO 13849原则阐述如何选择安全回路SRP/CS类型构架；通过使用SISTEMA软件对安全回路进行安全计算，得到堆垛机急停功能PL=d，PFHD=4.2E-9的计算结果，符合PLr=d设计目标。通过使用SISTEMA软件计算安全回路，减少了大量的计算过程。工程技术人员使用ISO 13849原则设计物流系统的安全回路可缩短设计周期、提高设计准确性。