SIL, MTTF und B10D - Ein Leitfaden für Anwender

Der sicherheitsbezogene Einsatz von Druckschaltern in Maschinen

SIL-Standard bei Druckschaltern
(PresseBox) ( Bietigheim-Bissingen, )
Um die funktionale Sicherheit einer Maschine zu beurteilen müssen Entwickler und Anwender die eingesetzten Bauteile und Komponenten einzeln aber auch in Ihrem Zusammenspiel untereinander betrachten.

Die SIL-Berechnung1) soll den Ausfall von elektrischen, elektronischen und programmierbaren elektronischen Komponenten (E/E/PE-Systeme) durch zufällige Fehler quantifizieren.
Bei rein mechanischen Komponenten und Bauteilen wie unseren mechanischen Druckschaltern ist eine SIL Berechnung aufgrund der SI-Definition nicht möglich.

Sicherheitsbetrachtung

Für mechanische Komponenten kann die EN ISO 13849-1:2008 Anhang C (Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen) als Grundlage der Sicherheitsbetrachtung dienen.
Darauf basierend, geben wir für unsere mechanischen Druckschalter einen B10d-Wert mit 1 Millionen Schaltzyklen an, aus dem man den MTTFd-Wert2) ableiten kann.
Der MTTFd-Wert geht dann wiederum in die SIL-Berechnung des Gesamtsystems mit ein.

B10d und MTTFd

Konkret spezifiziert der B10d-Wert die Lebensdauer, bei der mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % mit Ausfällen gerechnet werden muss. Für die SUCO-Druckschalter gilt der B10d-Wert mit 1 Millionen Schaltzyklen mit den Randbedingungen bei Raumtemperatur für eine ohmsche Belastung und Ströme < 1 A und einer Druckanstiegsrate von ? 1000 bar/s im Rahmen der zulässigen Überdruckfestigkeit.

Die Angabe einer MTTFd-Zeit ist für mechanische Druckschalter nicht sinnvoll, denn die individuellen anwenderspezifischen Schaltbedingungen müssten dazu bekannt sein. Die MTTFd-Zeit lässt sich jedoch einfach aus dem B10d?Wert wie folgt ermitteln:


                B10d

MTTFd = ­————
              0,1 nop

nop = mittlere Anzahl jährlicher Schaltspiele
B10d
= mittlere Anzahl Zyklen, bis 10% der Bauteile ausgefallen sind 

Mechanische Druckschalter

Nach DIN EN ISO 13849 können die meisten mechanischen Druckschalter von SUCO in sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung eingesetzt werden. Diese Druckschalter wurden nach grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien entwickelt und hergestellt.

Das Konstruktionsprinzip der mechanischen SUCO Druckschalter SW24 Schließer (Bauform A) und Öffner (Bauform B) gemäß DIN EN 60947-5-1 (Einfachunterbrechung, Schaltglied mit zwei Anschlüssen) bzw. SW27 mit Wechslerkontakt (Bauform C) gemäß DIN EN 60947-5-1 (Einfachunterbrechung, Schaltglied mit drei Anschlüssen) wird als zwangsgeführt betrachtet.

Unsere Druckschalter SW 24 mit integriertem Stecker erfüllen die Voraussetzung der Bauform A, unsere Druckschalter mit Wechsler SW27 und SW30 erfüllen die Voraussetzung der Bauform C.

Fail-safe

Als Maßnahme zur Beherrschung systematischer Ausfälle "Fail-Safe" hat der Anwender das Ruhestromprinzip zu berücksichtigen, d.h. der sichere Zustand ist jeweils der geschlossene Kontakt, unabhängig ob Schließer oder Öffner. Der Anwender hat abhängig von der zu überwachenden Funktion, das geeignete Kontaktsystem auszuwählen.

Die Serie Druckschalter PLUS nimmt dem Anwender einen Teil der Verantwortung ab, da die im Druckschalter integrierte NAMUR-Widerstandsbeschaltung das Ruhstromprinzip direkt umsetzt. Mit der NAMUR-Beschaltung können Kabelbruch (kein Strom) und auch Kurzschluss zwischen den Leitern (Strom zu groß) erkannt werden.

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1) SIL = Safety Integritiy Level (dt.: Sicherheitsanforderungsstufe)
2)  MTTFd = Mean time to (dangerous) failure (dt.: Mittlere Betriebsdauer bis zum gefahrbringenden Ausfall)
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