C
Control Safety
ISO 13849-1:2015
제어 시스템의 안전 관련 부품
제어 시스템의 안전 관련 부품
Safety-Related Parts of Control Systems
기계 안전의 핵심은 신뢰성입니다.
SRP/CS가 고장 나더라도 안전 기능이 유지되도록 설계하고 검증하는 표준입니다.
SRP/CS의 개념
입력부터 출력까지의 안전 체인
입력 (Input)
센서, 비상 정지 버튼, 라이트 커튼
로직 (Logic)
안전 PLC, 안전 릴레이, 컨트롤러
출력 (Output)
MC(전자접촉기), 밸브, 모터 드라이브
이 전체 체인의 신뢰성 수준을 PL (Performance Level)이라 하며,
PL a (낮음) 부터 PL e (매우 높음) 까지 5단계로 구분합니다.
PLr 결정 (위험성 그래프)
필요한 안전 등급(Required PL)을 산출하는 과정
S (Severity of injury) - 상해 심각도
- S1: 가벼운 상해 (일반적으로 회복 가능)
- S2: 심각한 상해 (회복 불가능, 절단, 사망)
F (Frequency/Exposure) - 노출 빈도
- F1: 드물게 노출 (짧은 시간)
- F2: 빈번하게 또는 지속적으로 노출
P (Possibility of avoidance) - 회피 가능성
- P1: 특정 조건 하에서 회피 가능 (느린 속도 등)
- P2: 회피 불가능 (거의 불가능)
결정 예시
S1 (찰과상)
→
PL a ~ b
S2 + F1 + P1 (골절 가능, 가끔, 피할 수 있음)
→
PL c
S2 + F2 + P2 (사망 위험, 자주, 못 피함)
→
PL e
* 산업용 로봇은 일반적으로 S2-F2-P1 수준으로 간주되어 최소 PL d가 요구됩니다.
PL 달성을 위한 4대 요소
PL 등급은 다음 4가지 요소의 조합으로 결정됩니다.
1. Category (구조)
Architecture시스템이 단일 채널인지 이중 채널(이중화)인지 결정합니다.
- Cat B, 1: 단일 채널
- Cat 2: 단일 채널 + 테스트
- Cat 3, 4: 이중 채널 (Redundancy)
2. MTTFd (평균 위험 고장 시간)
Reliability부품의 품질입니다. 얼마나 오래 고장 없이 버티는지 나타냅니다.
Low (3~10년)
Medium (10~30년)
High (30~100년)
3. DC (진단 커버리지)
Diagnostic고장을 스스로 얼마나 잘 찾아내는지 비율(%)입니다.
- None (< 60%)
- Low (60% ~ 90%)
- Medium (90% ~ 99%)
- High (> 99%)
4. CCF (공통 원인 고장)
Immunity두 채널이 동시에 고장 나게 하는 원인(온도, 노이즈, 설계 오류)을 방지하는 설계 점수입니다.
65점 이상 필수Category 상세 분류
시스템 아키텍처의 핵심
| Category | 구조 (Architecture) | 특징 및 동작 | 달성 가능 PL |
|---|---|---|---|
| Cat B | 단일 채널 (Single) | 고장 발생 시 안전 기능 상실. (가장 기본) | PL b |
| Cat 1 | 단일 채널 (Single) | Cat B보다 신뢰성 높은 부품 사용. 고장 시 안전 기능 상실 가능. | PL c |
| Cat 2 | 단일 + 테스트 (Test) | 주기적으로 자가 진단(Check)을 수행하여 고장 발견 시 경고. | PL d |
| Cat 3 | 이중 채널 (Redundancy) |
단일 고장(Single Fault)이 발생해도 안전 기능 유지. ※ 로봇 안전의 표준 요구사항 |
PL d ~ e |
| Cat 4 | 이중 채널 + 감지 | 단일 고장 허용 + 고장이 축적되어도 안전 기능 유지. (최고 등급) | PL e |
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