隨著安全防護設備等技術的發展，如今操作工業機械的安全性比數十年前大幅提升。除了機械安全，您的工業製造安全團隊還應遵循電氣安全標準和最佳實踐。安全電路設計是安全生命周期第三階段中的重要環節，其工程流程旨在透過開關、繼電器或其他偵測危害並採取保護措施的技術，設計出能保障人員與設備安全的電氣電路，藉此預防意外與傷害的發生。
在開始設計安全電路之前，需要先完成風險評估並制定安全功能要求規範(SFRS)。安全電路設計應由熟悉安全標準ISO 13849-1及適用於相關機械、設備或安全原則的其他標準的專業人員來執行。SFRS應列出大部分相關項目，但內容可能並非完全涵蓋所有細節。
需知事項
請記住，部分答案將來自風險評估與SFRS，在開始設計安全電路之前，您需要掌握以下關鍵資訊：
- 為滿足SFRS中規定的標準所需的設備類型
- 從輸入設備到最終輸出設備，將成為安全功能一部分的所有設備
- 根據各元件的使用手冊，設計安全電路時應的注意元件專屬要求
- 風險評估所需的性能等級(PLr)
安全電路設計的兩個最重要因素是元件選擇和電路架構。您通常可以在產品資料表或使用手冊中找到安全元件的安全資料。安全資料有以下一種或多種形式：
- 性能等級(PL)
- 安全完整性等級(SIL)
- 每小時危險故障概率(PFHd)
- 平均危險故障時間(MTTFd)
- 產品失效10%前的機械操作次數(B10d)
驗證要求
在選擇元件以符合所需的性能等級(PLr)時，必須具備對下一階段「驗證」流程的理解。性能等級根據其可靠性用字母表示。例如，在最高風險的應用中，PLa的可靠性最低，而PLe的可靠性最高。
必須特別注意，僅僅選用具有相同性能等級(PL)的元件，並不保證整體安全功能就能達到預期的PL要求。此外，請特別留意，若需達到PLe等級，ISO 13849-1中規定的要求將更加嚴格。.
架構類別有許多要求，但基本內容如下：
- 類別B：單一通道、低至中等MTTFd，特點為依賴元件選型來確保安全。
- 類別1：單一通道、高 MTTFd，同樣以元件選型為主要特點。
- 類別2：單一通道、低至高 MTTFd，特點在於結構設計，並引入診斷涵蓋率(DC)，需達低至中等等級。
- 類別3：雙通道、低至高MTTFd，特點為結構設計，診斷涵蓋率(DC)為低至中等等級。
- 類別4：雙通道、高MTTFd，特點為結構設計，並具備高等級的診斷涵蓋率(DC)。
實務上，類別4較少被要求，因為多數危害情境不會達到PLr等級e；而類別2也因其測試要求較高而較少使用(詳情請參見ISO 13849-1)。
要點
大多數安全系統都包含多個安全功能，因此在設計由多個安全電路組成的安全系統之前，還需要考慮其他因素：
- 整個系統需要多少安全I/O？
- 其他I/O，如重設和請求進入
- 設備位於何處？所有設備會集中接線到單一位置，還是分散到多個地點？
- 現有的邏輯系統是否配備可支援新增安全I/O數量的安全PLC？若否，是否較適合汰換現有系統，或是另行增設安全繼電器型的邏輯系統？
最終，避免在實施安全系統過程中產生額外成本與延誤的最佳方法，就是聘請熟悉安全要求與相關標準的專業設計師、工程師或公司來負責規劃。與洛克威爾自動化公司合作進行設計與驗證，代表您正在為營運的安全與效率進行一項明智投資，無論您需要我們完成整體設計，或是協助驗證您現有的設計。歡迎聯繫我們，開啟邁向更安全、更高效工業實務的自信之旅。
