EN ISO 13849-1: Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen
EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen“ ist eine zentrale technische Spezifikation im Kranbereich. Die Norm gilt als Kernstandard für sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen in der Maschinensicherheit und führt das Konzept der Performance Level (PL) ein. Sie ist anwendbar auf elektrische, hydraulische und pneumatische Sicherheitssteuerungssysteme von Kranen und korrespondiert mit dem SIL-Ansatz der IEC 61508.
Die Norm bietet Konstrukteuren, Prüfstellen und Betreibern eine einheitliche technische Grundlage. Kelude Schwerindustrie hält die technischen Anforderungen dieser Norm im Produktentwicklungs- und Fertigungsprozess streng ein und gewährleistet so Konformität und Zuverlässigkeit der Anlagen.
Anwendungsbereich und Einordnung der Norm
EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen“ definiert die technischen Anforderungen und Sicherheitskennwerte für maschinensicherheitsrelevante Steuerungssysteme von Kranen und gilt für alle Hebezeuge mit einer Nenntragfähigkeit über 0,5 t. Die Norm deckt nicht nur Konstruktion und Fertigung neuer Anlagen ab, sondern gibt auch klare technische Anleitung für Inspektion, Wartung und Umbau bestehender Anlagen. Als wesentlicher Bestandteil des Normensystems für Krane wirkt sie mit der EN 13001-Serie und ISO 4309 zusammen und bildet gemeinsam ein vollständiges technisches Regelwerk. Die in der Norm festgelegten technischen Parameter und Sicherheitsfaktoren liefern Konstrukteuren eine klare Bemessungsgrundlage und bieten Fremdprüfstellen quantifizierbare Beurteilungskriterien für Typprüfung und Werksabnahme.
Kernparameter der Technik im Überblick
Gemäß den technischen Vorgaben der EN ISO 13849-1 müssen Konstruktion und Fertigung von Maschinensicherheits-Steuerungssystemen eine Reihe strenger technischer Anforderungen erfüllen. Die Parameter basieren auf umfangreichen Prüfdaten und sicherheitstechnischen Grundlagen und decken den gesamten Prozess von der Materialauswahl bis zur Konstruktion ab. Die in der Norm festgelegten Sicherheitsfaktoren berücksichtigen die Ermüdungslebensdauer und Grenzlastbedingungen von Hebezeugen unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen. In der Ingenieurpraxis wählen Konstrukteure geeignete Parameterkombinationen in Abhängigkeit von Triebwerksgruppe, Lastkollektiv und Einsatzumgebung. Die folgenden Parameterkarten zeigen die zentralen technischen Kennwerte der Norm:
Vergleichsanalyse der zentralen Kennwerte
Die folgende Vergleichstabelle stellt die in EN ISO 13849-1 festgelegten Kernparameter den allgemeinen Erkenntnissen der Ingenieurpraxis systematisch gegenüber. Die angegebenen Werte entsprechen den verbindlichen bzw. empfohlenen Festlegungen der Norm und sollten bei Konstruktion und Auswahl sowie bei der Werksabnahme streng eingehalten werden.
| Projekt | technische Anforderungen | Beschreibung |
|---|---|---|
| PLKlasse | PLd(Kransicherheitsrelevant) | PLr=a(niedrig)~e(hoch),dentsprechendSIL2 |
| MTTFd(Bauteil) | niedrig3~10Jahr/mittel10~30Jahr/hoch≥30Jahr | PLdAnforderung mittel oder hochKlasse |
| DiagnoseabdeckungDC | DCkeine=0%/niedrig=60%/mittel=90%/hoch=99% | PLdAnforderungDC≥mittel(90%) |
| KategorieCAT | CAT B/1/2/3/4 | PLdAnforderungCAT3(Einzelfehlersicherheit) |
| RedundanzArchitektur | 1oo2Zweikanal | kein Verlust bei EinzelfehlerSicherheitsfunktion |
| CCFVorbeugemaßnahme | ≥65Punkte(65Punkteverteilungstabelle) | mit Trennung/Redundanz/Schutz/Umgebung |
Prüfanforderungen und Prüfintervalle
Die Norm EN ISO 13849-1 definiert verbindliche Vorgaben für die Werksabnahme, Typprüfung und regelmäßige Inspektion von Maschinensicherheits-Steuerungssystemen. Die Werksabnahme erfolgt werksseitig durch die Qualitätssicherungsabteilung des Herstellers für jede einzelne Maschine. Konforme Anlagen werden mit einem ausführlichen Prüfbericht und einer Konformitätsbescheinigung ausgeliefert. Das regelmäßige Prüfintervall für bestehende Anlagen richtet sich nach der Triebwerksgruppe und den Einsatzbedingungen; es beträgt in der Regel höchstens 12 Monate.
| Projekt | technische Anforderungen | Beschreibung |
|---|---|---|
| PLVerifizierung | MTTFd+DC+CAT+CCFintegriert | jährlich+BerechnungsnachweisPL≥PLr |
| RedundanzTesten | kanalweise Einzelfehlersimulation | monatlich+VerifizierungSicherheitsfunktionAufrechterhaltung |
| CCFPrüfung | 65punktweise Überprüfung der Punkteverteilungstabelle | jährlich+≥65Punkte |
| Not-HaltStromkreis | Zwangsöffnung+Zweikanal | monatlich+TestenDurchgängigkeit |
Anforderungen an sicheren Betrieb und Management
Bei der Umsetzung von EN ISO 13849-1 nehmen der sichere Betrieb und die tägliche Verwaltung eine zentrale Stellung ein. Die Norm betont besonders die Qualifikation des Bedieners und die Bedeutung von Fachschulungen. Sämtliches Bedienpersonal muss eine Fachschulung absolvieren und die entsprechende Qualifikation nachweisen, bevor es eingesetzt werden darf. Der Betreiber ist verpflichtet, ein System zur Verwaltung von Geräteakten einzurichten, in dem Montage, Nutzung, Wartung und Prüfung der Anlagen lückenlos dokumentiert werden. Festgestellte Sicherheitsrisiken sind über das vorgegebene Korrekturverfahren zu behandeln, damit die Anlagen jederzeit sicher und kontrollierbar bleiben. Darüber hinaus enthält die Norm einschränkende Anforderungen für den Einsatz von Geräten unter extremen Betriebsbedingungen.
Häufige Fragen zu EN ISO 13849-1
F: Wie lassen sich die Festigkeitsklassen nach EN ISO 13849-1 den Sicherheitsintegritätsleveln nach IEC 61508 zuordnen?
A: PLr=a entspricht SIL1 (keine), PLr=b entspricht SIL1 (niedrig), PLr=c entspricht SIL1 (hoch), PLr=d entspricht SIL2 und PLr=e entspricht SIL3. Für Kran-Sicherheitssteuerungssysteme gilt die Anforderung PLr=d (entspricht SIL2). In der praktischen Anwendung bietet EN ISO 13849-1 eine anschaulichere Methode zur Auswahl des Performance Level, während IEC 61508 einen detaillierteren technischen Entwicklungsprozess vorgibt.
F: Welche konkreten Anforderungen stellt PLd an MTTFd und Diagnoseabdeckung?
A: Für PLd gelten folgende Anforderungen: Mittlere gefährliche Ausfallzeit je Kanal MTTFd ≥ 10 Jahre (mittel), empfohlen ≥ 30 Jahre (hoch); Diagnoseabdeckung DC ≥ 90 % (mittel); Kategorie nicht unter CAT3 (Redundanz bei Einzelfehler); Maßnahmen gegen Common Cause Failure CCF ≥ 65 Punkte. Alle vier Parameter sind zwingend erforderlich – der endgültige PL wird rechnerisch über das Systemblockdiagramm verifiziert.
F: Was kennzeichnet die Architektur von Kategorie 3 (CAT3)?
A: CAT3 verlangt, dass das Steuerungssystem nach einem einzelnen Fehler seine Sicherheitsfunktion weiterhin ausführen kann und der Fehler erkannt werden muss. Die typische Architektur ist eine Zweikanal-Konfiguration (1oo2), bei der jeder Kanal den Sicherheitszustand unabhängig überwacht. Weichen die Ausgangssignale der beiden Kanäle voneinander ab, geht das System in den sicheren Zustand über. Der Vergleicher zwischen den beiden Kanälen muss eine ausreichende Diagnoseabdeckung aufweisen. CAT4 verlangt darüber hinaus, dass auch eine Fehlerakkumulation nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen darf.
F: Welche Vorbeugemaßnahmen gegen Common Cause Failure gibt es?
A: Die CCF-Maßnahmen werden anhand einer Bewertungstabelle mit 65 Punkten beurteilt: Physische Trennung 15 Punkte, Diversität in der Konstruktion 20 Punkte, Schutzmaßnahmen (Überspannung/Übertemperatur/EMV) 10 Punkte, Umgebungsbewertung 15 Punkte, Komponentenauswahl und Daten 5 Punkte. Erst ab einer Gesamtpunktzahl von ≥ 65 ist die Anforderung für PLd erfüllt. Typische Maßnahmen sind der Einsatz von Sensoren unterschiedlicher Hersteller oder Messprinzipien in den beiden Kanälen, galvanische Trennung zwischen den Kanälen, getrennte Stromversorgung sowie eine räumlich getrennte Anordnung im Schaltschrank.
Kelude Schwerindustrie – Spezialist für Konstruktion und Fertigung von Kranen, Produkte entsprechen strikt dem Normensystem EN ISO 13849-1 und bieten Lebenszyklus-Service von der Konzeptplanung über Fertigung und Montage bis hin zu Kundendienst und Wartung. Bei Fragen zur konkreten Anwendung der Norm in unseren Produkten wenden Sie sich gerne an unser technisches Team für ausführliche technische Dokumentation.
