1.0引言：机械安全的重要性
在工业自动化领域，机械安全对于保护生命安全、确保系统稳定性和满足法律要求至关重要。ISO 13849 为控制系统（SRP/CS）安全相关部件的设计和验证提供了全球指导，为机械制造安全奠定了关键的技术基础。
2.0什么是 ISO 13849？
ISO 13849 是一项功能安全标准，专注于机械控制系统安全相关部件的设计。它由两部分组成：
- ISO 13849-1:2023，第 1 部分：设计的一般原则、安全要求以及集成 SRP/CS 的指南。
- ISO 13849-2，第 2 部分：验证，提供分析或测试安全功能并确认所达到的性能等级 (PL) 的方法。
ISO 13849 是一项基于风险的标准。它根据风险评估定义了哪些安全功能是必要的，并规定了这些功能必须达到的性能等级，以将风险降低到可接受的水平。该标准适用于各种机械，包括 折弯机、冲压机、 开卷机、送料线、注塑机、包装设备、切割机等。
2.1ISO 13849-1:2023 中的新增内容
2023 年修订版改进了结构和清晰度，使实施更加直观。主要变化包括：
- 术语更新： 替换 SRP/CS 在整个标准中使用术语“子系统”以保持一致性和清晰度。
- 改进的安全功能定义： 阐明安全功能和安全要求规范（SRS）的结构和内容。
- 增强型第 2 类指导： 为第 2 类系统的架构和故障处理提供更详细的指导。
- 集成验证流程： 通过结合 ISO 13849-2 中的程序，将设计和验证合并为一个标准。
- 更加注重可靠性因素： 更加重视常见故障原因 (CCF)、软件可靠性和 EMC 免疫力。
- 包含实际示例的扩展附件： 增加了实际指导，包括软件验证（附件 N）和 EMC 对策（附件 L）。
3.0核心概念解释
SRP/CS：控制系统的安全相关部件
性能等级 (PL)：安全性能等级从PL a到PL e
所需绩效等级 (PLr)：所需的 PL，由风险评估确定
关键参数：
- 类别（系统架构分类）
- 平均无故障时间（平均危险故障时间）
- 平均直流电压（平均诊断覆盖率）
- CCF（抗常见原因故障能力）
- 软件安全要求
4.0如何确定性能等级 (PL)？
4.1基于图表的风险评估（根据 EN ISO 13849-1）
风险评估 EN ISO 13849-1 使用风险图。评估基于以下三个标准：
- 损伤严重程度（S）
- 危险发生的频率和/或暴露程度（F）
- 避免危险或限制伤害的可能性（P）
此次评估的结果是 所需性能等级 (PLr) 针对每个单独的安全功能，旨在最大限度地降低已识别的风险。
- 磷脂酰肌醇 对应于 低的 风险等级，
- 磷脂酰肌醇 对应于 高的 风险等级。
4.2风险参数
S – 受伤严重程度
- S1 = 轻微（通常可逆性损伤）
- S2 = 严重（通常是不可逆转的伤害或死亡）
F – 频率和/或危险暴露
- F1 = 很少或不太频繁和/或曝光时间短
- F2 = 频繁至连续和/或暴露时间较长
P——避免危险或限制伤害的可能性
- P1 = 在特定条件下可能
- P2 = 几乎不可能
4.3影响参数P（回避可能性）的因素
避免或限制危险的可能性（磷)受以下五个因素影响：
- 这 速度 危险出现的时间（例如快速或缓慢）
- 物理可能性 避免危险（例如逃跑）
- 实际安全经验 与过程或操作有关
- 是否由 专家或非专业人士
- 是否执行操作 有或无监督
| 参数 P 的确定 – 因素 | 一个 | B | 碳 |
| 机器由 | 专家 | 外行人 | |
| 可能导致危险事件的机器部件的速度 | 低速或极低速事件 | 中速事件 | 高速活动 |
| 避免危险的物理可能性 | 至少有 50 % 病例可能 | 少于 50 % 的病例可能 | 不可能的 |
| 识别/感知危险的可能性 | 至少有 50 % 病例可能 | 仅在少于 50 % 的情况下才有可能 | 不可能的 |
| 操作的复杂性 | 复杂度低或无交互 | 中到高复杂度 |
如果选择“C”或选择“B”至少三次：P2
如果未选择“C”且选择了两次“B”：P1 或 P2，具体取决于具体情况
如果未选择“C”且“B”为零或选择一次：P1
例子： 对于冲压机或包装机上的安全联锁功能，分析其工作原理，确定所需的 PLr（例如 PL d），并确保系统通过 MTTFd 和 DCavg 等输入达到此级别。
5.0ISO 13849-1 与 IEC 62061 比较
| 方面 | ISO 13849-1 | IEC 62061 |
| 方法 | 类别 + 绩效水平 (PL) | SIL（安全完整性等级） |
| 适用于 | 机械 | 复杂的自动化系统 |
| 复杂 | 相对简单 | 有助于深入系统分析 |
| 一体化 | 结构、时间、诊断覆盖率 | 功能成功概率、响应时间 |
6.0ISO 13849-1:2023 的主要修订
更清晰的定义，用“子系统”术语取代“SRP/CS”
加强安全要求的标准化
优化定义 第 2 类，更加强调 CCF
改进的软件安全指南（第 7 章）
将 ISO 13849-2 中的部分验证内容整合到第 1 部分
扩展附件：CCF（附件F）、EMC（附件L）、安全要求规范（SRS、附件M）、软件验证示例（附件N）
7.0实施建议和最佳实践
对于高循环自动化机械，例如放卷机、折弯机、送料装置和激光切割设备，建议在设计阶段嵌入 ISO 13849 原则，以确保人员安全和法规遵从性：
从初始控制系统设计阶段开始考虑安全功能
避免过度依赖单点控制器；确保强大的硬件/软件协作
维护完整且一致的技术文档以证明合规性
利用实用工具，例如 系统 用于结构安全分析
8.0ISO 13849-1:2023 的主要争议和批评
尽管 2023 年修订版改进了结构和适用性，但行业仍存在一些担忧：
- 由于未经证实的技术方法，潜在的安全性降低
- 安全相关嵌入式软件 (SRESW) 的设计要求超出范围；这些属于 IEC 61508-3:2010
- 标准 PLC 缺乏高 PL（PL c 及以上）的冗余和诊断能力
- “无数据”PL评估方法缺乏科学依据
- 附件 L（路线 C）中的 EMI 抗扰度评估方法可能不足以保证稳健性
- 标准过渡不完整导致实施混乱
9.0资源 – EN ISO 13849 (PDF) 机械控制功能安全标准
ISO 13849-1:2023官方标准下载（EN ISO版本）
ISO 13849-1:2012官方标准下载（EN ISO版本）
参考
https://www.pilz.com/en-US/support/law-standards-norms/functional-safety/en-iso-13849-1
https://www.iso.org/standard/73481.html
https://knowledge.bsigroup.com/products/safety-of-machinery-safety-related-parts-of-control-systems-general-principles-for-design-5