Performance Level Calculator – PLC

Abbildung 1 zeigt die beiden Anwendungsschritte: Die mittlere Häufigkeit eines gefahrbringenden Ausfalls je Stunde (PFH) und den zugehörigen Performance Level (PL) können Sie einfach bestimmen, indem Sie (1.) die obere Scheibe so lange gegen die untere Scheibe verdrehen, bis die gewünschte mittlere Dauer bis zum gefahrbringenden Ausfall (MTTF_D) eines einzelnen Kanals im unteren Fenster erscheint. Im oberen Fenster können Sie dann (2.) je nach gewünschter Kategorie und gewünschtem mittlerem Diagnosedeckungsgrad (DC) für die Fehlererkennung den entsprechenden PFH-Wert ablesen. Der angezeigte Wert muss dazu mit einem Faktor (Größenordnung) entsprechend dem Farbcode in der Legende multipliziert werden. Die Farbe zeigt außerdem an, welchen PL das sicherheitsrelevante Steuerungssystem erreichen kann. In Kategorie 4 können Sie für MTTF_D-Werte größer als 100 Jahre zur PFH-Bestimmung die auf der Rückseite aufgedruckte Skala verwenden.

Wie wird die Webanwendung benutzt?

Die Bedienung der Webanwendung erfolgt mit zwei Schiebereglern (siehe Abbildung 2): Der rote (1.) dient zur Auswahl der MTTF_D, der blaue (2.) zur Auswahl der passenden Säule als Kombination aus Kategorie und Diagnosedeckungsgrad DC. Die gewählte MTTF_D und der Ergebniswert PFH (3.) werden im oberen Bereich des Säulendiagramms angezeigt und durch einen orangen Punkt (4.) auf der passenden Säule lokalisiert. Dadurch wird veranschaulicht, wo man sich auf der PL-Skala befindet und welchen Einfluss Variationen der gewählten Parameter haben könnten. Der zugehörige PL wird auf der vertikalen Achse des Säulendiagramms markiert (5.). Über einen Button „Zur PLC-Rückseite“ (6.) gibt es die Möglichkeit, für Kategorie 4 MTTF_D-Werte größer als 100 Jahre auszuwählen.

Hintergrund

Die Norm DIN EN ISO 13849-1 enthält Anforderungen, mit deren Hilfe auf einfache Weise sicherheitsrelevante Steuerungen von Maschinen entwickelt, validiert und zertifiziert werden können. Die Norm kombiniert praxisbezogen deterministische und probabilistische Anforderungen: Die Kategorie als Struktur eines Steuerungssystems (z. B. mit Redundanz und Testung) und dessen probabilistische Eigenschaften (Dauer bis zum gefahrbringenden Ausfall von Bauteilen: MTTF_D, Diagnosedeckungsgrad der Fehlererkennung: DC) fließen in die Bestimmung des PL ein. Um aus der Vielzahl der Eingangsgrößen die mittlere Häufigkeit eines gefahrbringenden Ausfalls je Stunde (PFH) zu bestimmen, wurden Markov-Modelle als mathematische Methode genutzt. Die daraus abgeleiteten Beziehungen zwischen den Eingangsgrößen Kategorie, DC und MTTF_D stellt die Norm in vereinfachter Form als Säulendiagramm und als tabellarische Werte dar. Die Drehscheibe und die Webanwendung machen diese Werte einfach handhabbar und vergleichbar. Sie dienen der schnellen Einschätzung, welche Kombinationen der Eingangsgrößen für einen bestimmten geforderten PL geeignet sind.