PL評価に関係するパラメータ

カテゴリBのサブシステムは、以下に示すような意図した使用条件に耐えられることが求められます。

• 接点の遮断容量や開閉頻度など、機器の運転・動作に関して予想されるストレス
• 薬品による腐食など、使用する材料による影響
• 機械的振動、電磁的ノイズ、制御電源回路の中断や変動などの、他の関連する外部影響

これらを満たすためには基本安全原則に従うほか、用途に合った規格に適合した部品を選択した上でその適合規格の要求事項に従って外部影響への対策を実施する事が必要です。

カテゴリBは単一チャネル系であるため、フォールトの発生により安全機能は損なわれます。診断機能もないため、カテゴリBの診断カバー率はありません（DC_avg=なし）。また、CCFを考慮する必要はありません。MTTF_Dは少なくとも“低”でなければなりません。

カテゴリBのサブシステムが達成可能な最大PLはPL bです。

注1. 基本安全原則に関しての詳細はISO 13849-2:2012を参照。

I：入力機器（例：センサ）
L：論理演算機器
O：出力機器（例：コンタクタ）

カテゴリ1のサブシステムは、カテゴリBの要求事項に加えて以下を適用することが必要です。

• 十分吟味されたコンポーネントの使用
• 十分吟味された安全原則の使用

このうち十分吟味されたコンポーネントとは、次のいずれかを満たす部品です。

a) 過去類似のアプリケーションにおいて幅広く使用され、
　その実績が文書化されているもの
b) ISO 13849-2:2012 Annex A～Dで示されるもの
c) 関連する製品規格・アプリケーション規格に基づき、
　安全関連アプリケーションでの使用の適切性や信頼性が証明・検証されているもの

ただし、複雑な電子部品で構成された一般PLCなどの部品は、これらの条件を満たしていても十分吟味されたコンポーネントとはみなされません。

カテゴリ1はカテゴリBと同じく単一チャネル系であるため、フォールトの発生により安全機能は損なわれます。また診断機能はないため診断カバー率はありません（DC_avg=なし）。CCFの考慮も不要です。

MTTF_Dは“高”でなければなりません。カテゴリBより高いMTTF_Dをもつことから、安全機能が損なわれる可能性はカテゴリBより低いといえます。

カテゴリ1で達成可能な最大PLはPL cです。

注1. 十分吟味された安全原則に関しての詳細はISO 13849-2を参照。

カテゴリ2のサブシステムは、カテゴリBの要求事項に加えて、十分吟味された安全原則に従うことが求められます。また、サブシステムが適切な間隔で安全機能チャネル（I、L、O）を試験するよう設計しなければなりません。

試験チャネルは、試験機器（TE）とその出力機器（OTE）で構成されます。安全機能の試験には以下が求められます。

• 試験は危険状態に先行して安全機能の作動要求の前、または少なくとも作動要求時に実行されること、つまり
  • 新たなサイクルの起動に先行
  • 他の動きの起動に先行
  • 安全機能の作動要求時、即座に
  • リスクアセスメントおよび運転の種類によって必要とする場合で、運転中定期的に
• 試験自体によって危険状態が生じないこと（安全機能の応答時間の増大など）
• 試験の結果
  • フォールトが検出されない場合は運転を許可すること
  • フォールトが検出された場合、PL_rに応じた適切な制御動作を始動するための出力を行うこと
• 診断試験率が安全機能の作動要求率の0.01以下である、または安全機能の作動要求時に試験が直ちに実施され、かつフォールトを検出し機械が危険ではない状態になるまでの時間が危険源に到達するまでの時間より短いこと
• 試験チャネル（TE、OTE）のMTTF_Dが機能チャネル（I-L-O）のMTTF_Dの1/2より大きいこと

カテゴリ2は試験機能をもちますが、試験と試験の間のフォールトが発生すると安全機能が損なわれます。試験機能により定期的な故障検知を行うことから、機能チャネル（I-L-O）の診断カバー率は少なくとも“低”となります（DC_avg≧60％）。また、CCFを考慮する必要があります。

機能チャネル（I-L-O）のMTTF_DはPL_rに応じて“低”～“高”のいずれかとなります。

カテゴリ2で達成可能な最大PLはPL dです。

m：モニタリング
TE：試験機器
OTE：試験結果の出力

カテゴリ3のサブシステムは、カテゴリBの要求事項に加えて、十分吟味された安全原則に従うことが求められます。また単一のフォールトが生じても安全機能を損なわないように設計し、合理的に実施可能な場合には単一のフォールトは安全機能の次の作動要求時かそれ以前に検出されなければなりません。

カテゴリ3は2チャネルの冗長化された構造をもち、チャネル間で相互監視することによりその安全性を確保しています。

単一のフォールトでは安全機能は損なわれませんが、検出できないフォールトが累積すると安全機能が損なわれることがあります。このことから診断カバー率は少なくとも“低”となります（DC_avg≧60％）。またCCFを考慮する必要があり、MTTF_DはPL_rに応じて“低”～“高”のいずれかとなります。

カテゴリ3で達成可能な最大PLはPL eです。

m：モニタリング
C：クロスモニタリング

カテゴリ4のサブシステムは、カテゴリBの要求事項に加えて、十分吟味された安全原則に従うことが求められます。また、次のように設計しなければなりません。

• 単一のフォールトでは安全機能を損なわないこと
• 単一のフォールトは安全機能の次の作動要求時かそれ以前に検出されること。この検出が不可能な場合でも未検出のフォールトの蓄積が安全機能の喪失につながらないこと

カテゴリ4はカテゴリ3と同様に2チャネルの冗長化された構造をもち、チャネル間で相互監視することによりその安全性を確保しています。

フォールトの検出能力はカテゴリ3よりも高く、単一のフォールトに加えフォールトの累積に関しても安全機能が損なわれる確率は極めて低いといえます。このことから診断カバー率は“高”となります（DC_avg≧99％）。またCCFを考慮する必要があり、MTTF_Dは“高”でなければなりません。

カテゴリ4で達成可能なPLはPL eです。

m：モニタリング
C：クロスモニタリング

注1. カテゴリ3と基本的なアーキテクチャは同じですが、DC_avgおよびMTTF_Dは“高”でなければなりません。上図のうち監視を表す実線はカテゴリ3よりも高い診断カバー率を表します。

• 配線の分離（例：導体間を適切に絶縁した多芯ケーブル）
• 配管の分離（例：他の隣接する配管からの高圧の放出による液圧配管の損傷の回避）
• 動的試験によるケーブルの短絡および断線の検出
• 各チャネルの信号経路の個別シールド
• 個別のプリント基板上または分離されたハウジング、もしくはキャビネット内の冗長チャネル
  例えば、すずウィスカも考慮したプリント基板上での冗長チャネル間の十分なクリアランスおよび沿面距離

• 異なる技術的方式、設計または物理的原理の使用（例：チャネル1は電子・プログラマブル電子でチャネル2は電気機械式のハードワイヤード、安全機能の各チャネルを位置・圧力・温度等の異なる信号で始動、ガード開時に動作する直接開路動作のNC接点をもつスイッチとガード閉時に動作するNO接点をもつスイッチによるインターロック付きガードの開放検知）
• センシング要素に異なる測定原理（例：デジタルおよびアナログ）または物理的な原理（例：距離、圧力または温度）の使用
• 異なるコンポーネント（例：異なるメーカの製品）の使用
• 異なる負荷の使用（例：チャネル1の接点は無負荷で切り替わり、チャネル2の接点は負荷がかかった状態で切り替わる）

• 過電圧、過圧力、過電流、過熱などに対する保護
• SRP/CSの入力・出力および論理への電力供給が、過電圧・過電流の電位レベルから保護されている
• 過圧力に対する方策（故障時の一次圧力が動作圧力の1.5倍を超えることができない場合、単一チャネルシステムとすることが可能）

• SRP/CSの各部に対してFMEAまたはFTAが実施されており、その結果は、設計段階においてCCFを回避するために考慮されている

• 設計者は、CCFの原因および結果を理解するために訓練されている（訓練証明書などで訓練が文書化されている）

• EMIまたは流体媒体の不純物の防止
• 電気・電子システムにおいては、CCFを防ぐために、適切な規格に従い汚染および電磁妨害が防止されている
• 流体システムに対しては、圧力媒体の純度に関してコンポーネント製造業者の要求事項に従い、圧力媒体のろ過、汚れの混入の防止、圧縮空気のドレン処理などが実施されている

• 安全関連のアプリケーションに対して強化された要件も考慮し、関連する規格で規定される温度、衝撃、機械的応力、振動、湿度など全ての環境の影響に対し、耐性がある