Maschinen und Anlagen mit CE

Maschinen und Anlagen mit CE Bei Ihrer CE-Konformitätserklärung unterstützen wir Sie nach der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Hintergründe und aktueller Stand der CE-Konformitätserklärung Verantwortung für die CE-Konformitätserklärung Die neue Maschinenrichtlinie ist in der Europäischen Union in Kraft getreten und bindend. Für alle Maschinen und Anlagen, die innerhalb der Europäischen Union installiert werden, muss die neue Maschinenrichtlinie angewendet werden. Jeder Hersteller außerhalb der Europä ischen Union, der Maschinen und Anlagen in die Europäische Union liefert, muss die neue Maschinenrichtlinie anwenden und einhalten. Geschichtlicher Hintergrund und der Zweck der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG trat am 31.12.2009 ohne Übergangsfrist in Kraft. Der Inhalt betrifft vor allem Maschinen bzw. unvollständige Maschinen. Die neue Maschinenrichtlinie hebt besonders die Anforderungen für Sicherheit und den Gesundheitsschutz hervor. Der Hersteller von Maschinen und Anlagen oder sein Bevollmächtigter ist für die Durchführung einer Risikobeurteilung verantwortlich. Aus dieser Risikobeurteilung müssen die entsprechenden Sicherheits- und Gesundheitschutzmaßnahmen für eine Maschine abgeleitet werden. Die Maschine muss dann unter Berücksichtigung des Ergebnisses dieser Risikobeurteilung konstruiert und gebaut werden. Die Maschine muss so konstruiert und gebaut sein, dass sie bei korrekter Funktionsweise kein Sicherheits- und Gesundheitsrisiko für Personen darstellt. Dabei muss auch die vorhersehbare Fehlanwendung während des Betriebs, der Einrichtung oder Wartung der Maschine in Betracht gezogen werden. Die getroffenen Maßnahmen haben zum Ziel, jegliche Sicherheitsrisiken an der Maschine während der gesamten geplanten Einsatzdauer zu verhindern oder auszuschalten. Hierzu gehören auch die Lebensphasen des Transports, der Installation oder des Abbaus sowie der Entsorgung des Maschine. Maschinen-/Anlagenhersteller Der Herausgeber einer CE-Erklärung muss die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG einhalten: dies gilt sowohl für einen Hersteller einer Maschine, einer Produktionslinie, einer Anlage als auch für einen Systemintegrator. Maschinenintegrator/Produktionslinienintegrator Die neue Maschinenrichtlinie gilt für neue Maschinen und Anlagen sowie für die Modernisierung bestehender Maschinen und Anlagen. Herausgeber der CE-Erklärung 2

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Beispiel für eine Komponente (TERMOPTO) Die Richtlinie wird nur für Betriebsmittel angewendet, die innerhalb bestimmter Grenzen der Niederspannungsrichtlinie und der EMV-Richtlinie verwendet werden. Risikobeurteilung in den unterschiedlichen Normen Die Anforderungen einer Risikoanalyse werden vorgegeben durch: ISO 12100-1 Sicherheit von Maschinen – Allgemeine Gestaltungsgrundsätze Risikobeurteilung und Risikominderung EN 14121-1 Sicherheit von Maschinen – Risikobeurteilung – Teil 1: Grundsätze Dieser Teil der ISO 14121 legt die allgemeinen Grundsätze fest, die zur Einhaltung der Risikominderung, gemäß ISO 12100-1:2003 Absatz 5, verwendet werden sollen. Diese Grundsätze der Risikobeurteilung vereinen die Kenntnisse und Erfahrungen der Konstruktion, Nutzung, Vorfälle, Unfälle und mit Maschinen zusammenhängenden Schäden, um die möglichen Risiken innerhalb der jeweiligen Lebensphasen einer Maschine beurteilen zu können. EN ISO 13849-1 (früher EN 954-1) Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile des Steuerungssystems Teil 1: Allgemeine Gestaltungsgrundsätze (ISO 13849-1:2006) CE-Erklärung gemäß früherer Richtlinien Beispiel für eine Maschine BEISPIEL 3

Unterschiede zwischen EN954 und EN ISO 13849 EN954 Eine einzige Sicht - Die Beurteilung erfolgt zu einem einzigen Zeitpunkt Einfache Einstufung in Kategorien EN ISO 13849-1 Die neue Maschinenrichtlinie beruht auf dem Lebensphasenmodell der IEC61508, somit ist eine Beurteilung aller gefahrbringenden Funktionen der Maschine in allen Stationen der Lebensphase erforderlich. Hierfür kann der in EN ISO 13849-1 angepasste Risikograph verwendet werden. Die einfache Einstufung in Kategorien (aus EN 954) wird in ISO 13849 durch ein Klassifizierungsmodell ersetzt – den Performance-Levels (PL). Um die Anforderungen der PL abzudecken, spielt die Struktur, wie schon in der EN 954, eine maßgebliche Rolle. Zusätzlich zu diesem Beurteilungskriterium verwendet die Norm drei weitere Eigenschaften, um die Sicherheit zu garantieren: • Ausfallraten der Komponenten, • Diagnosedeckungsgrad (DC) und • Verhinderung von Ausfällen mit gemeinsamer Ursache (CCF). Die Kombination dieser drei Kriterien, zusammen mit der Struktur des Sicherheitssystems, bestimmen, ob das System dem PL-Wert, gemäß der Norm EN ISO 13849-1 entspricht.                          Document comprises 99 pages Normen-Download-Beuth-Weidmüller Interface GmbH & Co. KG-KdNr.6021661-LfNr.5395805001-2011-07-11 13:46 DEUTSCHE NORM No part of this standard may be reproduced without prior permission of DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin. Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin, Germany, has the exclusive right of sale for German Standards (DIN-Normen). www.din.de DIN EN 954-1 Safety of machinery – Safety-related parts of control systems – Part 1: General principles for design (DIN EN 954-1:1996) English version of DIN EN 954-1:1996 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze (DIN EN 954-1:1996) Englische Fassung DIN EN 954-1:1996 © www.beuth.de Maschinenrichtlinie 2006/42/EG 4

Ausfallraten von Komponenten Betrachtung der Struktur einer Maschine • Der anzustrebende Wert eines vollständigen Signalpfads beträgt maximal 100 Jahre. • Je höher die Ausfallsicherheit eines jeden Bauteils ist, umso höher ist die gesamte Ausfallsicherheit eines System und somit auch der Performance Level. • Weidmüller stellt für jede Komponente die Daten zur Be- rechnung des MTTF/ MTTFd zur Verfügung. 13849-1 entspricht. Beispiel: • MTTF eines Relais: 60.000 h (4 Jahre) • MTTF Opto: 7.419.720 h (847 Jahre) Berechnung B10: 60.000 (für RSS-Relais DC-13 24 V / 2 A) n: 150.000 (1 Schaltspiel/Minute x 60 Minuten x 10 Stunden x 250 Tage/Jahr) MTTF = 60.000 ÷ (0,1 x 150.000) = 4 Jahre Im Vergleich das Opto-Modul MICROOPTO ACTOR: MTTF = 847 Jahre Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Performance Level (PL) Ø Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, der zu einer gefährlichen Situation führt a ≥ 10 -5 bis 10 -4 b ≥ 3 x10 -6 bis 10 -5 c ≥ 10 -6 bis 3 x 10 -6 d ≥ 10 -7 bis 10 -6 e ≥ 10 -8 bis 10 -7 Beispiel zur Berechnung der Ausfallraten Für mechanische Komponenten, wie Relais oder Ventile, benötigen wir zur Berechnung von MTTF / MTTFd die B10 / B10d Werte. B10d = Gibt die Anzahl der Zyklen an, in denen 10 % der Komponenten zu einem gefährlichen Ausfall führten (Definition gemäß der Norm EN ISO 13849-1). MTTFd = B10d/(0,1 x n); n = Schaltzy- klen der Komponente pro Jahr. MTTFd = 1/(PFH x 8760h -1 ) MTTF Berechnung eines MICROOPTO Anz. BT Art des Bauteils (BT) Referenz Datenquelle MTTF/BT MTTF Alle Hinweise 13 Metallschichtwiderstand .. Tab. C.5 EN ISO 13849 570.776 43.906 4 Kondensator, X7R oder besser C1 ... 10 Tab. 1, SN 29500-4:2004-03 57.039 14.260 4 Gleichrichter D2, D5 ... 7 Tabelle C.3 EN ISO 13849 57.078 14.270 2 Varistor R11, R12 Tab. 4, SN 29500-4:2004-03 114.077 57.039 3 Zenerdiode, 1W D8, V1, V2 Tab. C.3 EN ISO 13849 114.155 38.052 3 Suppressordiode V3, R28, R280 Tab. 2, SN 29500-3:2004-12 16.440 5.480 1 Bipolar-Transistor T1 Tab. C.2 EN ISO 13849 34.247 34.247 1 Optpkoppler U1 Tab. C.7, EN ISO 13849-1:2007 7.648 7.648 1 IC, HC-Logik U3 Tab. 3, SN 29500-2:2004-12 38.026 38.026 1 LED D3 Tab. 2, SN 29500-12:2008-02 57.038 57.038 MTTF = 1,686 Mehrere MTTF-Werte der Opto-Module von Weidmüller: Typ MTTF/Jahre MICROOPTO MOS 24 V DC /5 – 33 V DC 10 A 399 MOS 24 V DC / 12 – 300 V DC 1 A 467 MOS 24 V DC / 5 – 48 V DC 0,5 A 620 MOS 24 V DC / 8 – 30 V DC 2 A 847 MOS 12 – 28 V DC 100 kHz 1,686 MOS 5 VTTL / 24 V DC 0,1 A 2,047 MOS 12 – 28 V DC / 5 VTTL 2,559 TERMOPTO TOS/P 24 V DC / 48 V DC 0,1 A 2,500 Solid-State Relais von Weidmüller besitzen eine hervorragende Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer. Anmerkungen: • Berechnet über die Teilemenge-Methode. • Klemmen und Verbindungen sind nicht berücksichtigt, • Lötvorgänge sind aufgrund der Qualitätssicherungsprozesse bei der Herstellung nicht berücksichtig. • Die Ausfallrate von Elektronikbauteilen steigt nach 8 bis 12 Jahren an, wodurch die MTTF sinkt (siehe EN 61508-2, 7.4.7.4, Anmerkung 3) Berechnet als bipolarer Optokoppler Quellen zur Ausfallraten von Komponenten: Information der Komponentenhersteller, EN ISO 13849-1 (Sicherheit von Maschinen) 5

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Diagnosedeckungsgrad (Diagnostic Coverage – DC) Abschätzung des Diagnosedeckungsgrads für Funktionen und Module – nur für Sicherheitsschaltkreise Maß der Effektivität der Diagnose, die als Verhältnis zwischen der Ausfallrate der erkannten gefährlichen Ausfälle und der Ausfallrate der gesamten gefährlichen Ausfälle bestimmt werden kann. Plausibilitätsprüfung mittels Öffner und Schließer von Relais mit positiver Ansteuerungslogik. DC = 99%. Durchführbar, wenn das RIDERSERIES FG Relais von Weidmüller mit einem Diagnosedeckungsgrad von 99% eingesetzt wird. Tabelle E.1 – Abschätzungen des Diagnosedeckungsgrades (DC) Maßnahme DC Eingabeeinheit Zyklischer Testimpuls durch dynamische Änderung der Eingangssignale 90 % Plausibilitätsprüfung, z. B. Verwendung der Schließer- und Öffnerkontakte von zwangsgeführten Relais 99 % Kreuzvergleich von Eingangssignalen ohne dynamischem Test 0 % bis 99 %, abhängig davon, wie oft ein Signalwechsel durch die Anwendung erfolgt Kreuzvergleich von Eingangssignalen mit dynamischem Test, wenn Kurzschlüsse nicht bemerkt werden können (bei Mehrfach-Ein-/Ausgängen) 90 % Kreuzvergleich von Eingangssignalen mit unmittelbarem und Zwischenergebnissen in der Logik (L) und zeitlich und logische Programmlaufüberwachung und Erkennung statischer Ausfälle und Kurzschlüsse (bei Mehrfach-Ein-/Ausgängen) 99 % Indirekte Überwachung (z. B. Überwachung durch Druckschalter, elektrische Positionsüberwachung von Antriebselementen) 90 % bis 99 %, abhängig von der Anwendung Direkte Überwachung (z. B. elektrische Stellungsüberwachung der Steuerungsventile, Überwachung elektromechanischer Einheiten durch Zwangsführung) 99 % Fehlererkennung durch den Prozess 0 % bis 99 %, abhängig von der Anwendung; diese Maßnahme ist allein nicht ausreichend für den erforderlichen Performance Level „e“! Überwachung einiger Merkmale des Sensors (Ansprechzeit, der Bereich analoger Signale, z. B. elektrischer Widerstand, Kapazität) 60 % Auszug aus EN ISO 13849-1 Komponenten, die dem Diagnosedeckungsgrad dienen. • Relaismodul mit zwangsgeführten Kontakten zur Signalüberwachung in Sicherheitsschaltkreisen • Relaismodul mit zwangsgeführten Kontakten sind in der Sicherheitstechnik bewährte Komponenten. Diese besitzen einen Diagnose deckungsgrad von 99%. • Die Kontakte sind gegenseitig verriegelt, um einen synchronen Schaltzustand sicherzustellen. • Der Rückmeldekontakt besitzt den gleichen Zustand wie der Arbeitskontakt, im Falle einer Fehlfunktion (wenn die Arbeitskontakte aufgrund einer Überlastung verkleben). 6

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Vermeidung von Ausfällen aufgrund Fehlern mit gemeinsamer Ursache 2. Diversität Komponenten unterschiedlicher Hersteller Ergebnis: 20 Punkte 3. Planung, Anwendung und Erfahrung 3.1 Schutz gegen Überspannungen, Überdruck und Überströme Ergebnis: 15 Punkte 3.2 Verwendung bewährter Komponenten Ergebnis: 5 Punkte 6. Umgebung 6.1 Schutz gegen Kontamination und elektromagnetischen Störungen (EMV) gegen Ausfälle aufgrund gemeinsamer Ursachen (CCF), gemäß den entsprechenden Normen Ergebnis: 25 Punkte Gesamtergebnis: 65 Punkte Dies kann durch den Einsatz von Weidmüller-Komponenten erreicht werden. Nr Maßnahme gegen CCF Punktezahl 1 Trennung/Abtrennung Physikalische Trennung zwischen den Signalpfaden: Trennung der Verdrahtung/Verrohrung, ausreichende Luft- und Kriechstrecken auf gedruckten Schaltungen. 15 2 Diversität Unterschiedliche Technologien/Gestaltung oder physikalische Prinzipien werden verwendet, z. B.: der erste Kanal in programmierbarer Elektronik und der zweite Kanal fest verdrahtet, Art der Initiierung, Druck und Temperatur, Messung von Entfernung und Druck, digital und analog, Bauteile von unterschiedlichen Herstellern. 20 3 Entwurf/Anwendung/Erfahrung 3.1 Schutz gegen Überspannung, Überdruck, Überstrom usw. 15 3.2 Verwendung bewährter Bauteile. 5 4 Beurteilung/Analyse Sind die Ergebnisse einer Ausfallart und Effektanalyse berücksichtigt worden, um Ausfälle infolge gemeinsamer Ursache in der Entwicklung zu vermeiden? 5 5 Kompetenz/Ausbildung Sind Konstrukteure/Monteure geschult worden, um die Gründe und Auswirkungen von Ausfällen infolge gemeinsamer Ursache zu erkennen? 5 6 Umgebung 6.1 Schutz vor Verunreinigung und elektromagnetischer Beeinflussung (EMC) gegen CCF in Übereinstimmung mit den angemessenen Normen. Fluidische Systeme: Filtrierung des Druckmediums, Verhinderung von Schmutzeintrag, Entwässerung von Druckluft, z. B. in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Herstellers für die Reinheit des Druckmediums. Elektrische Systeme: Wurde das System hinsichtlich elektromagnetischer Immunität geprüft, z. B. wie in zutreffenden Normen gegen CCF festgelegt? Bei kombinierten fluidischen und elektrischen Systemen sollten beide Aspekte berücksichtigt werden. 25 6.2 Andere Einflüsse Wurden alle Anforderungen hinsichtlich Unempfindlichkeit gegenüber allen relevanten Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Schock, Vibration, Feuchte (z. B. wie in den zutreffenden Normen festgelegt) berücksichtigt? 10 Gesamt [max. erreichbar 100] Gesamtpunkte Maßnahmen, um CCF zu vermeiden a 65 oder besser Anforderungen erreicht kleiner als 65 Verfahren gescheitert ⇨ Auswahl zusätzlicher Maßnahmen Zusammenfassung Ausfälle aufgrund Fehlern gemeinsamer Ursache (Common Cause Failures -CCF) Ausfallraten von Komponenten • Für Elektronikkomponenten stellen wir die MTTF- Werte in Online-/Printkatalogen zur Verfügung. • B10 Werte von Relais stehen auf Anfrage zur Verfügung. • Solid-State Relais, wie beispielsweise TERMOPTO / MICROOPTO besitzen im Vergleich zu einem Relais (mechanische Komponente) eine höhere MTTF. Diagnosedeckungsgrad (DC) Mit einem DC von 99% sind Relais mit zwangsgeführten Kontakten (wie beispielsweise das RIDERSERIES FG) sehr gut für sicherheitsbezogene Applikationen geeignet. Ausfälle aufgrund gemeinsamer Ursache (CCF) Weist der Hersteller eines Systems / einer Maschine nach, dass Ausfälle durch direkte / indirekte Blitz- schläge mittels eines Überspannungsschutzes verhin- dert werden, können 15 Punkte der erforderlichen 65 Punkte (max. 100 Punkte) hinzu addiert werden. Alle Komponenten von Weidmüller, die in einer Maschine eingesetzt werden, ergeben 65 Punkte. 7

Performance Level (PL) Performance Level (PL) Die Maschine muss beurteilt werden, um ihre Gefährdung oder gefahrbringende Verhaltensweisen gegenüber ihrer Umgebung (Bedienpersonal, Anwender, Wartung usw.) einschätzen zu können. Dies resultiert im Performance Level. PL ist die Fähigkeit sicherheitsbezogener Bauteile, ihre Sicherheitsfunktion unter vorherbestimmbaren Bedingungen ausführen zu können und dabei die erwarteten Risikominderungen zu erreichen. Dann muss jede Komponente, die im Sicherheitssystem der Maschine wirkt auf den Performance Level angepasst werden. Der höchste Level ist PL e Der PL wird durch die Abschätzung der folgenden Parameter bestimmt: • MTTFd Wert der einzelnen Komponenten kleiner oder größer PHF. • Der DC (Diagnosedeckungsgrad) • Der CCF (Vermeidung von Ausfällen mit Fehlern gemeinsamer Ursache) • Die Struktur (Kategorie) des Verhaltens der Sicherheitsfunktion unter Fehlerbedingungen. Zur Berechnung müssen folgende Parameter berücksichtigt werden: Quelle: ZVEI „Sicherheit von Maschinen – Klarstellung der Anwendung der Normen EN 62061 und EN ISO 13849-1“ Parameter EN ISO 13849-1 Bedeutung Kat. Kategorie (B, 1, 2, 3, 4) Die Konfiguration der Hardwarestruktur des Systems, um einen bestimmten PL zu erreichen. PL Performance Level (a, b, c, d, e) MTTFd Dauer bis zum Eintreten eines gefährlichen Ausfalls oder eines gefährlichen Ereignisses. B 10d Anzahl der Zyklen, bei denen 10% der Stichproben von elektromechanischen und pneumatischen Komponenten unter Verschleiß zu einem gefahrbringenden Ausfall führten. DC Diagnosedeckungsgrad (Diagnostic Coverage) CCF Ausfälle, aufgrund gemeinsamer Ursache (Common Cause Failure) T M Einsatzdauer Maschinenrichtlinie 2006/42/EG 8

Beispiel – Bearbeitungszentrum mit Sicherheitsabdeckung Risiko: • Das Werkstück wird von Hand eingelegt. • Die Maschine darf nur dann in den Betrieb geschaltet werden können, wenn die Sicherheitsabdeckung vollständig angebracht ist! • Beurteilung der gefährlichen Situationen und Einschätzung des Performance Levels! Unter Verwendung des Risikographen ergibt sich die Einstufung der Gefahr in Performance Level „e“. Risikobeurteilung Risikograph zur Bestimmung des erforderlichen PL für eine Sicherheitsfunktion. a b c d e H L 1 S1 F1 P1 PL r P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 F2 F1 F2 S2 Legende: 1 Ausgangspunkt zur Beurteilung der Risikominderung einer Sicherheitsfunktion. L Geringer Beitrag zu Risikominderung. L Hoher Beitrag zu Risikominderung. PL r Erforderlicher Performance Level Risikoparameter: S Schweregrad der Verletzung S1 Leicht (üblicherweise reversible Verletzung) S2 Schwer (üblicherweise irreversible Verletzung oder Tod) F Häufigkeit und/oder Dauer der Aussetzung einer Gefahrensituation F1 Selten bis öfter und/oder kurze Dauer der Aussetzung einer Gefahrensituation F2 Öfter bis dauernde und/oder lange Dauer der Aussetzung einer Gefahrensituation P Möglichkeit zur Umgehung der Gefahr oder Verletzungsminderung P1 Möglich unter bestimmten Bedingungen P2 Kaum möglich Maschinenrichtlinie 2006/42/EG 9

Implementierung der Maßnahmen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Überwachung des Öffnen/Schließens der Sicherheitsabdeckung mit einem SIL-Relais und FG (Beispiel). Kombination der Werte MTTFd = 1736 Jahre (vorgegeben) CCF = 80% (vorgegeben) DC = 99% (vorgegeben) PFHd = 2.47x10 -8 Eingang Sicherheitsend- schalter Logik PL e (Kat. 4) CCF = (unbekannt) DC = 99% (vorgegeben) PFHd = 2.31x10 -9 Sicherheitsrelais Ausgang MTTFd = 2397 Jahre CCF = 80% (vorgegeben) DC = 99% (vorgegeben) PFHd = 2.47x10 -8 RIDERSERIES FG Die Werte sind aus der Tabelle K.1 aus EN ISO 13849-1 entnommen. Berechnung des MTTFd MTTFd = B10d/(0,1 x n) B10d = 2,1x10 6 Zyklen n = 8760 Zyklen/Jahr MTTFd = 2,1 x 10 6 Zyklen (0,1 x 8760 Zyklen/Jahr) MTTFd = 2397.26 Jahre Performance Level (PL) Ø Wkt. eines Ausfalls ≥ 1 Std., der zu einer gefährlichen Situation führt a ≥ 10 -5 bis 10 -4 b ≥ 3x10 -6 bis 10 -5 c ≥ 10 -6 bis 3x10 -6 d ≥ 10 -7 bis 10 -6 e ≥ 10 -8 bis 10 -7 Gesamtergebnis: PL e PFHd = 2,47 x 10 -8 PFHd = 2,31 x 10 -9 + PFHd = 2,47 x 10 -8 + PFHd = 5,17 x 10 -8 Rückmelde- schleife Energie- versorgung Motorstarter RIDERSERIES FG Sicherheits- endschalter Sicherheitsrelais Eingang Logik Ausgang L1 L2 C Die Architektur entspricht gemäß EN ISO 13849-1 der Kategorie 4. 10

• Die Maschinenrichtlinie gilt für jeden Hersteller von Maschinen oder Anlagen oder Systemintegratoren, um ein CE-Kennzeichen auf sein Produkt aufbringen zu dürfen. • Es gibt drei grundsätzliche Änderungen gegenüber der zuvor gültigen Richtlinie: • Lebensphasenmodell aus IEC 61508: Es ist ein Risikograph erforderlich • Klassifikation in Performance Levels • Berücksichtigung der Struktur der Maschine Ausfallraten von Komponenten • Für Elektronikkomponenten stellen wir die MTTF- Werte in Online-/Printkatalogen zur Verfügung • B10 Werte von Relais stehen auf Anfrage zur Verfügung • Solid-State Relais, wie beispielsweise TERMOPTO/MICROOPTO besitzen im Vergleich zu einem Relais (mechanische Komponente) eine höhere MTTF • Mit einem DC von 99% sind Relais mit zwangsgeführten Kontakten (wie beispielsweise das RIDERSERIES FG) sehr gut für sicherheitsbezogene Applikationen geeignet. • Ausfälle aufgrund Fehlern gemeinsamer Ursache (CCF) Kann der Hersteller eines Systems oder einer Maschine nachweisen, dass Ausfälle durch direkte oder indirekte Blitzschläge mittels eines Überspannungsschutzes verhindert werden, können 15 Punkte von den erforderlichen 65 Punkten (max. 100 Punkte) hinzuaddiert werden. Alle Komponenten von Weidmüller, die in einer Maschine eingesetzt werden, Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Ergebnisse 11

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Erhöhung der Verfügbarkeit durch Verwenden von Komponenten mit hoher Zuverlässigkeit Mit Einführung der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42 EG ergeben sich grundlegende Änderungen in der Risikobeurtei- lung und -minimierung. Als kompetenter Partner der Maschinen- und Anlagenbauin- dustrie unterstützt Weidmüller seine Kunden bei der Ein- haltung der neuen Anforderungen. Dazu gehört die Bereit- stellung sämtlicher Werte für Relais und Optokoppler, die für die Konformitätsprüfung gemäß Richtlinie 2006/42/EG erforderlich sind. Die neue Richtlinie, welche durch die sogenannte Maschi- nenverordnung in deutsches Recht umgesetzt wurde, kon- frontiert Automatisierungsanbieter und Maschinenbauer mit der Aufgabe, eine Konformitätsuntersuchung zur Bewertung der Maschinensicherheit durchzuführen. Um verbindliche Aussagen zur Ausfallwahrscheinlichkeit von Anlagen und einzelnen Signalsträngen treffen zu können, werden soge- nannte MTTF-Werte benötigt. Die statistische Kenngröße MTTF steht für „Mean Time To Failure“ und bezeichnet die mittlere Betriebsdauer bis zu einem Ausfall. Werte über die Verfügbarkeit aktiver Komponenten Basierend auf der Parts-Count-Methode, nach der die Ausfall- rate eines Systems unter der Annahme der Serienschaltung berechnet wird, ermittelt Weidmüller für seine aktiven Kom- ponenten die Werte über ihre Verfügbarkeit. „Unsere Relais und Optokoppler zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit, auch bei Schock und Vibration aus“, erklärt Frank Polley, Produktma- nager bei Weidmüller. „So haben wir zum Beispiel für einen Optokoppler aus der TERMOPTO-Familie einen MTTF-Wert von 2.500 Jahren ermittelt.“ Anwender profitieren davon, dass Relais und Optokoppler klein dimensioniert sind, eine geringe Ansteuerleistung benötigen und sehr kurze An- sprechzeiten haben. Trotz dieser Eigenschaften und der herausragenden MTTF-Werte ist jedoch in bestimmten Anwendungen der Einsatz von herkömmlichen elektrome- chanischen Relais erforderlich. Gegenüber Optokopplern weisen sie wesentlich geringere Verluste im Laststrompfad auf und sind universell einsetzbar, weil sie einen Wechsel- und Gleichstrombetrieb im Laststromkreis zulassen. Da der Verschleiß von Relais nicht von der Qualität der Bauteile, son- dern vielmehr von der konkreten Nutzung abhängt, erfolgt die Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit mithilfe einer speziellen Variablen. B10-Werte für verschiedenste Anwendungssituationen „Für mechanisch sehr beanspruchte Module wie Relais wird zur Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit der B10-Wert herangezogen“, erklärt Produktmanager Joachim Janik. „Ein- fach gesagt ist dieser Wert die Anzahl an Schaltspielen, die das Relais voraussichtlich leistet, bis zehn Prozent der Relais in einer bestimmten Anwendung ausgefallen sind. Dabei Beispielrechnung B10: 60.000 (für RSS-Relais DC-13 24 V / 2 A) n: 150.000 (1 Schaltspiel/Minute x 60 Minuten x 10 Stunden x 250 Tage/Jahr) MTTF = 60.000 ÷ (0,1 x 150.000) = 4 Jahre Im Vergleich dazu der Optokoppler MICROOPTO ACTOR: MTTF = 847 Jahre 12

spielen Parameter wie Schaltstrom, Schaltspannung und La- start eine wesentliche Rolle.“ Der B10-Wert kann demnach nicht allgemein für einen Relaistypen angegeben werden, sondern immer nur im Zusammenhang mit der jeweiligen Anwendung. „Eine große Anzahl von B10-Werten können wir den Kunden auf Anforderung zur Verfügung stellen. Die Sammlung wird kontinuierlich erweitert, um alle Anfragen bedienen zu können“, so Janik. Die mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall der Relais kann mithilfe des B10-Wertes mit folgender Formel berechnet werden: MTTF = B10 ÷ (0,1 x n). Der Wert „n“ ist die Anzahl der jährlichen Schaltspiele in der Anwendung. Diesen muss der Anwender zusammen mit dem passenden B10-Wert in die Formel eintragen, um so die Ausfallwahrscheinlichkeit der in seiner Anwendung eingesetzten Relais zu berechnen. Normeinhaltung beginnt bei Steuerungs- und An- triebstechnik Für Maschinen- und Anlagenbauer beginnt die Einhaltung der neuen Norm bei der Risikominimierung in der Steuerungs- und Antriebstechnik, da von dort die größten Gefährdungen ausgehen. Im Bereich der hier eingesetzten Relais und Optokoppler unterstützt Weidmüller durch die Bereitstellung und Offenlegung sämtlicher Werte, die für die Konformitätsprüfung erforderlich sind. Einige MTTF-Werte für Optokoppler von Weidmüller Typ MTTF/Jahre MICROOPTO MOS 24 V DC / 5 – 33 V DC 10 A 399 MOS 24 V DC / 12 – 300 V DC 1 A 467 MOS 24 V DC / 5 – 48 V DC 0,5 A 620 MOS 24 V DC / 8 – 30 V DC 2 A 847 MOS 12 – 28 V DC 100 kHz 1.686 MOS 5 VTTL / 24 V DC 0,1 A 2.047 MOS 12 – 28 V DC / 5 VTTL 2.559 TERMOPTO TOS/P 24 V DC / 48 V DC 0,1 A 2.500 Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Die schraublose Anschluss technologie PUSH IN reduziert die Verdrahtungszeit von TERMOPTO. MICROOPTO – Optokoppler mit zahlreichen Funktionalitäten für industrielle Anwendungen TERMOPTO – kompakter Optokoppler im Reihenklemmenformat 13

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Verhinderung von Fehlern gemeinsamer Ursache mit Blitz und Überspannungsschutz Modulen Mit Einführung der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ergeben sich grundlegende Änderungen in der Risikobeurtei- lung und -minimierung. Als kompetenter Partner der Maschinen- und Anlagenbauin- dustrie unterstützt Weidmüller seine Kunden bei der Einhal- tung der neuen Anforderungen. Dazu gehört das Angebot von hochwertigen Überspannungsschutzmodulen zur Vermeidung von Ausfällen gemeinsamer Ursache. Die neue Richtlinie, welche durch die sogenannte Maschi- nenverordnung in deutsches Recht umgesetzt wurde, kon- frontiert Automatisierungsanbieter und Maschinenbauer mit der Aufgabe, eine Konformitätsuntersuchung zur Bewertung der Maschinensicherheit durchzuführen. Ein aus der Maschi- nenrichtlinie resultierender Aspekt, den die Norm EN ISO 13849-1 unter anderem für die Sicherheit von Maschinen vorgibt, ist die Vermeidung von Ausfällen aufgrund gemein- samer Ursache (Common Cause Failure = CCF). Zuverlässiger Schutz gegen Überspannungen Zu den geeigneten Maßnahmen gegen Ausfälle gemeinsa- mer Ursache zählt der zuverlässige Schutz gegen Überspan- nungen. „Wenn Anlagen- und Maschinenbauer sicherstellen, dass sie mit Überspannungsschutzkomponenten eine Zerstö- rung durch direkten oder indirekten Blitzschlag verhindern, erhalten sie dafür 15 von maximal 100 Punkten im Bewer- tungsschema der Maschinenrichtlinie“, weiß Ralf Güthoff, Produktmanager bei Weidmüller. „Das entspricht bereits knapp einem Viertel der 65 Punkte, die erreicht werden müs- sen, damit die Anforderungen hinsichtlich CCF-Vermeidung erfüllt sind.“ Das Weidmüller-Sortiment im Bereich Blitz- und Überspan- nungsschutz umfasst Schutzmodule für den Energie-, MSR- und Datenbereich. Die Komponenten erfüllen die neuesten Normen. So leistet etwa der steckbare Überspannungs- schutz für Mess-, Steuer- und Regelsignale VARITECTOR SPC den nach IEC 61643-22 definierten D1-, C2- und C1-Schutz und beinhaltet eine interne Überwachung, welche die Fehle- rerkennung und -meldung regelt. Im Fall eines Kurzschlusses auf der Signalleitung oder beim fehlerhaften Anschließen gehen die Ableiter in den nach neuestem Stand der IEC 61643-21 geforderten Überlast-Ausfallmodus über. Mit diesen Funktionen unterstützt VARITECTOR SPC Maschi- nen- und Anlagenbauer maßgeblich bei der Vermeidung ei- nes Ausfalls verschiedener Teile durch gemeinsame Ursache. Der steckbare Überspannungsschutz VARITECTOR SPC für 2 analoge oder 4 binäre Signale in MSR-Kreisen hat eine integrierte Fehlererkennung und Fehlermeldung. SIL SUITABLE 61508 Blitz- und Überspannungsschutzkomponenten vom Typ PU I – III überzeugen durch hohen Ableiterstrom und kompaktes Design 14

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Ausfallraten für VARITECTOR SPC Typ unge f ähr liche A us f älle , er kannt unge f ähr liche A us f älle , uner kannt ge f ähr liche A us f älle , er kannt ge f ähr liche A us f älle , uner kannt Ge s amt aus f allr a t e Mit tler e Be t r iebsd auer bis z um er s t en A us f all Mit tler e Be t r iebsd auer bis z um er s t en A us f all in Jahr en λ SD FIT-Wert λ SU FIT-Wert λ DD FIT-Wert λ DU FIT-Wert λ ges FIT-Wert 1/λ ges MTTF (MTTF x 10 9 ) 8.760 Stunden VSPC CL 13,6  29,45 0,00  1,95  45,0 0,0222  2.537 VSPC CL …R 17,1  57,40 0,00  3,70  78,2 0,0128  1.460 VSPC CL HF 15,6  30,45 0,00  2,95  49,0 0,0204  2.330 VSPC CL HF …R 19,1  58,40 0,00  4,70  82,2 0,0122  1.389 VSPC SL  6,0  27,10 1,00  8,90  43,0 0,0233  2.655 VSPC SL …R  9,5  55,05 1,00 10,65  76,2 0,0131  1.498 VSPC 3/4 WIRE 36,0 107,00 0,00  7,00 150,0 0,0067    761 VSPC RS485 12,0  31,75 9,00  4,25  57,0 0,0175  2.003 VSPC RS485 …R 15,5  59,70 9,00  6,00  90,2 0,0111  1.266 VSPC TELE Uk0 15,6  30,45 0,00  2,95  49,0 0,0204  2.330 VSPC 1CL PW 13,6  29,45 0,00  1,95  45,0 0,0222  2.537 VSPC GDT 2CH  6,0   5,00 0,00  0,00  11,0 0,0909 10.378 VSPC MOV 2CH  2,5  22,75 0,75  0,00  26,0 0,0385  4.391 VSPC MOV 2CH …R  2,5  73,95 0,75  0,00  77,2 0,0130  1.479 VSPC TAZ 2CH  2,5  24,25 5,25  0,00  32,0 0,0313  3.567 VSPC TAZ 4CH  2,5  24,25 5,25  0,00  32,0 0,0313  3.567 Ausfallraten: gering und transparent „Zur Ermittlung der Ausfallrate unserer VARITECTOR-SPC-Mo- dule stellen wir Lambda-Werte zur Verfügung. Diese werden in ‚fit’ – failure in time – angegeben, wobei ‚1 fit’ einem Ausfall innerhalb von einer Milliarde Stunden entspricht. Die Faustregel ist also: Je niedriger der Lambda-Wert, desto selte- ner treten Fehler auf“, erklärt Güthoff. Die Gesamtzahl aller Ausfälle setzt sich aus den sogenannten „ungefährlichen“, d. h. nicht sicherheitsrelevanten, und den „ge- fährlichen Ausfällen“ zusammen. Die von Weidmüller angege- benen fit-Werte sind exakt danach aufgeschlüsselt, für welche Art von Ausfall sie stehen, so dass Anwender ihre Maschinen- sicherheit in Bezug auf den Überspannungsschutz einwandfrei bewerten können.„Teilt man schließlich 1 durch die aufaddierte Gesamtausfallrate Gges, erhält man den MTTF-(Mean-Time-To- Failures-) Wert, der die mittlere Betriebsdauer bis zum ersten Ausfall von Elektronik- und elektromechanischen Bauteilen an- gibt“, so Güthoff. „Hochgerechnet auf die Betriebsjahre weisen unsere Überspannung schutzkomponenten mit durchschnitt- lich knapp 3.000 Jahren ausgezeichnete MTTF Werte auf und können somit als zuverlässiges Mittel zur Vermeidung von Fehlern gemeinsamer Ursache eingesetzt werden.“ VARITECTOR SSC für den Schutz von MSR-Kreisen in kompaktem Reihenklemmenformat 15

Weidmüller – Partner der Industrial Connectivity. Als erfahrene Experten unterstützen wir unsere Kunden und Partner auf der ganzen Welt mit Produkten, Lösungen und Services im industriellen Umfeld von Energie, Signalen und Daten. Wir sind in ihren Branchen und Märkten zu Hause und kennen die technologischen Herausforderungen von morgen. So entwickeln wir immer wieder innovative, nachhaltige und wertschöpfende Lösungen für ihre individuellen Anforderungen. Gemeinsam setzen wir Maßstäbe in der Industrial Connectivity. Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Klingenbergstraße 16 32758 Detmold, Germany T +49 5231 14-0 F +49 5231 14-2083 [email protected] www.weidmueller.com 1368340000/04/2012/SMKW Wir können nicht ausschließen, dass in unseren Druckschriften oder in Software, die zu Bestellzwecken dem Kunden übergeben wird, Fehler enthalten sind. Wir sind bemüht, solche Fehler, sobald sie uns bekannt werden, zu korrigieren. Für alle Bestellungen gelten unsere Allgemeinen Lieferbedingungen, die Sie auf der Internetseite unseres Gruppenunternehmens, bei dem Sie Ihre Bestellung aufgeben, einsehen können und die wir Ihnen auf Wunsch auch gerne zusenden.