Vue d’ensemble de la technique de sécurité
Qu’est-ce que la technique de sécurité industrielle ?
La technique de sécurité dans l’industrie englobe les systèmes techniques, les mesures et les procédures de protection des personnes, des machines, des installations et des données. Elle se subdivise en sécurité industrielle, c’est-à-dire la protection des collaborateurs contre les dangers liés aux machines, et sécurité industrielle, la protection des installations et des données contre les attaques. L’objectif est de minimiser les risques et de garantir un fonctionnement sûr des installations.
Quels sont les rôles des capteurs de sécurité ?
Protection des personnes et surveillance des zones dangereuses
Les équipements de protection agissant sans contact surveillent les plages de travail et détectent les interventions non autorisées ou l’entrée de personnes dans les mouvements dangereux de la machine. Parallèlement, des outils de diagnostic intelligents détectent et transmettent précocement les défauts. Cela permet d’éviter les temps d’arrêt et d’optimiser la disponibilité de l’installation.
Des solutions logistiques hautement efficaces dans un espace optimisé
Les barrières immatérielles de sécurité combinées à des kits d’inhibition prémontés permettent un transport sûr des matériaux dans les zones protégées de l’installation sans interrompre le flux de matériaux. Les marchandises peuvent ainsi être introduites et évacuées simultanément, tout en garantissant la protection des personnes à tout moment. L’intégration peu encombrante favorise une utilisation efficace de l’espace et augmente le débit de matériaux.
Optimisation des temps d’arrêt
Le redémarrage automatique allie une protection des personnes fiable à une disponibilité élevée de l’installation. Dès que la zone dangereuse est dégagée, la barrière immatérielle de sécurité passe automatiquement en mode de protection et permet le redémarrage de la machine. Cela permet de réduire les temps d’arrêt et de favoriser des flux de travail efficaces. Cette fonction n’est toutefois autorisée que dans certaines conditions.
Protection du process grâce à la surveillance de la position et au verrouillage des dispositifs de protection mobiles
Les dispositifs de verrouillage de sécurité permettent le verrouillage électromagnétique ou électromécanique des portes de sécurité. Grâce au verrouillage de la porte, ils offrent un mécanisme de protection aux opérateurs contre les dangers potentiels liés aux mouvements de la machine ou aux zones dangereuses cachées derrière. Dans le même temps, il est possible d’éviter toute intervention involontaire dans le processus. Une meilleure protection du process permet donc de réduire les temps d’arrêt.
Sécurisation de la communication homme-machine
Les appareils de commande, associés à des relais de sécurité adaptés, permettent une commande sûre des machines et des processus automatisés. Les applications peuvent ainsi être configurées, démarrées, arrêtées ou terminées de manière fiable avec une protection des personnes maximale.
Qu’est-ce qui différencie les capteurs de sécurité des capteurs standard ?
Les capteurs de sécurité doivent être conçus et utilisés de manière à ce qu’aucun danger ne survienne, même en cas de panne. Les normes et exigences techniques de sécurité en vigueur doivent être respectées. En fonctionnement normal, les sorties de sécurité sont alimentées en 24 V en courant continu. L’état sûr est l’état ARRÊT (0 V). Ainsi, même une rupture de fil ou une panne de tension entraînent automatiquement un état sûr.
Ce niveau est conforme aux normes de l’industrie pour garantir une immunité élevée, une sécurité fiable du signal sur de longues distances et une protection contre les erreurs de commutation et contre les personnes et les équipements. En outre, cette norme permet une interopérabilité simple des composants de différents fabricants. Pour une sécurité maximale, les fonctions de sécurité sont conservées même en cas d’erreur. Une comparaison et une relecture permanentes permettent de détecter les erreurs le plus tôt possible.
Bases légales
| Responsable | Tâche principale | Base légale | Ce qui est particulièrement important |
|---|---|---|---|
| Fabricants de machines | La machine doit être conçue et construite de manière à permettre un fonctionnement, une configuration et une maintenance en toute sécurité. Il convient de tenir compte à la fois de l’utilisation conforme et des mauvaises utilisations raisonnablement prévisibles. | Directive machines / règlement sur les machines |
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| Opérateurs de machines | Les équipements de travail ne doivent être utilisés qu’après avoir évalué les risques, mis en œuvre des mesures de protection appropriées en fonction de l’état de la technique et constaté leur utilisation sûre. | Règlement sur la sécurité des installations |
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Comment déterminer le Performance Level requis ?
Performance Levels (PLr)
Le Performance Level requis (abrégé PLr, pour « Performance Level required ») est déterminé dans le cadre de l’évaluation des risques. Il définit la fiabilité nécessaire de la fonction de sécurité et constitue ainsi une base essentielle pour la sélection et la conception de dispositifs de protection appropriés.
Les paramètres de risque suivants sont pris en compte dans l’évaluation :
Gravité d’une blessure potentielle
Fréquence et durée de l’exposition au danger
Possibilité d’éviter le danger ou de limiter les dommages
Détermination du PLr pour les fabricants de machines
Safety Integrity Level (SIL)
Le Safety Integrity Level (SIL) décrit la fiabilité des systèmes électriques, électroniques et programmables liés à la sécurité. Il indique dans quelle mesure une fonction de sécurité réduit le risque existant ou dans quelle mesure une défaillance dangereuse est probable.
La classification s’effectue selon CEI 61508 ou CEI 61511 en quatre niveaux – de SIL 1 à SIL 4, SIL 1 correspondant à la réduction de risque la plus faible et SIL 4 à la réduction de risque la plus élevée requise.
Le SIL est particulièrement utilisé dans l’industrie des procédés ainsi que dans les installations techniques et de procédés complexes. Sur certains marchés internationaux, les exigences en matière de sécurité fonctionnelle sont en outre souvent spécifiées à l’aide de SIL au lieu du Performance Level (PL) ou du Performance Level requis (PLr) couramment utilisé dans l’industrie mécanique.
Comment wenglor détermine-t-il le PL ?
Le PL d’un capteur est déterminé sur la base de son architecture de sécurité et de ses caractéristiques de fiabilité. Les facteurs suivants sont pris en compte :
Temps moyen jusqu’à la défaillance dangereuse du composant utilisé.
Communication et traitement du signal sécurisés
Pourquoi une communication sécurisée est-elle nécessaire dans le domaine de la sécurité des machines ?
Une barrière de sécurité photoélectrique détecte lorsqu’une personne entre dans une zone dangereuse. Cependant, la fonction de sécurité n’est effective que lorsque le signal est transmis de manière fiable à la commande sécurisée de la machine, qu’il y est correctement évalué et que la réaction de protection prévue, par exemple l’arrêt sûr de la machine, est déclenchée.
Une communication sûre n’empêche pas systématiquement toutes les erreurs, mais veille à ce que les erreurs de communication et de système soient détectées et gérées à temps. Cela inclut les coupures de ligne, les courts-circuits, les télégrammes de données falsifiés ou perdus, les pannes d’appareils et les retards inadmissibles dans la transmission du signal. Si un tel défaut est détecté, le système de sécurité doit mettre la machine dans un état sûr dans le temps de réponse défini.
Qu’est-ce qu’une sortie OSSD et comment fonctionne-t-elle ?
Les sorties OSSD, également appelées sorties de sécurité, sont les sorties d’un équipement de protection agissant sans contact qui sont connectées à la commande de la machine. Ils transmettent l’état actuel de la protection à un contrôleur de sécurité ou à un relais de sécurité.
Si le champ de protection est libre, les sorties OSSD sont à l’état MARCHE. Si le champ de protection est interrompu ou si une erreur liée à la sécurité est détectée, ils passent à l’état ARRÊT. La commande raccordée déclenche alors la réaction de protection prévue et arrête la machine en toute sécurité, par exemple.
Pour une transmission fiable du signal, les capteurs de sécurité disposent de deux canaux OSSD surveillés séparément. Le contrôle de l’état du signal ainsi que de la concordance est effectué par l’unité de traitement. De courtes impulsions de test permettent en outre de diagnostiquer les chemins de signaux raccordés.
Ceci permet notamment de détecter les défauts suivants :
- Courts-circuits
- Court-circuits transversaux entre les canaux
- Coupures de câble
- États de commutation erronés ou contradictoires
Câblage à deux canaux
Avec le câblage à deux canaux, le signal de sécurité est transmis de manière redondante à la commande de sécurité. La comparaison continue des deux canaux garantit que les écarts et les erreurs individuelles sont détectés de manière fiable et permet d’atteindre des niveaux de performance supérieurs.
Surveillance du circuit de retour (EDM)
EDM signifie External Device Monitoring et désigne la surveillance des éléments de commutation externes. Après une commande d’arrêt, la fonction de sécurité vérifie si les contacteurs connectés sont réellement tombés.
Les contacts soudés ou défectueux sont ainsi détectés. Si un contacteur n’atteint pas l’état attendu, le système empêche le redémarrage de la machine.
Quels sont les avantages du montage en cascade ?
Le montage en cascade désigne le montage en série de plusieurs dispositifs de protection pour surveiller différents champs de protection. Cela permet à tout le monde d’agir sur une sortie de sécurité. Les dispositifs de protection en cascade se comportent vers l’extérieur comme un seul dispositif de protection. Cela permet de réaliser des concepts de protection complets avec moins de câblage et de les étendre de manière flexible.
Avantages
Réduction du câblage
Coûts d’installation réduits
Moins d’entrées nécessaires sur le contrôleur de sécurité
Extension flexible du système de sécurité
Solutions et termes clés
Quelle est la différence entre la protection des doigts, la protection des mains et la protection corporelle ?
| Protection des doigts |
|---|
| Résolution jusqu’à 14 mm |
| Détection de doigts |
| Distance de sécurité très courte |
| Les lieux d’utilisation sont par exemple les presses, les poinçonneuses, les plieuses automatiques, les postes de travail manuels semi-automatisés |
| La particularité réside dans le placement relativement proche de la zone dangereuse, étant donné que la haute résolution élimine la marge de sécurité supplémentaire |
| Protection des mains |
|---|
| Résolution jusqu’à 30 mm |
| Détection de la main / du bras |
| Distance de sécurité moyenne |
| Les lieux d’utilisation sont par exemple les robots de soudage, les dispositifs d’alimentation en palettes, les stations de dévidage |
| La particularité est la plus grande distance de sécurité minimale requise par rapport à la protection des doigts |
| Protection corporelle |
|---|
| Résolution de 300 à 500 mm |
| Détection de corps/personne |
| Grande distance de sécurité |
| Les lieux d’utilisation sont par exemple les accès et les zones dangereuses, comme les cellules robotisées |
| La particularité est que la plupart du temps, seuls quelques faisceaux lumineux sont nécessaires |
Comment calculer la distance de sécurité ?
La distance de sécurité est calculée comme suit : S = (K × T) + C
S = distance de sécurité
K = vitesse d’approche
T = temps de réponse total du système
C = marge de sécurité supplémentaire
Distance de sécurité pour approche verticale du champ de protection
Fonctions avancées des barrières de sécurité et des réseaux lumineux multifaisceaux
Fonctions de muting de sécurité
Pendant l’inhibition, la fonction de protection est contournée de manière ciblée. Des fonctions supplémentaires garantissent que personne ne pénètre dans la zone de danger sans être remarqué.
- Fonction durée de muting
- Fonction d’arrêt du convoyeur
- Fonction d’activation du muting (Muting Enable)
- Fonction directionnelle
- Muting partiel
- Élimination des interstices
- Fonction de régulation (Override)
Fonctions d’inhibition
Les fonctions d’inhibition masquent les faisceaux lumineux dans une partie définie du champ de protection. Contrairement au muting, le pontage est durable en cas d’inhibition.
- Inhibition fixe
- Inhibition fixe avec tolérance marginale
- Inhibition flottante
Comment se traduit la réduction de la résolution sur les barrières de sécurité ?
La résolution réduite d’une barrière immatérielle de sécurité est une fonction qui augmente le seuil de réponse de la détection d’objet. La barrière optique n’évalue plus chaque interruption de faisceaux lumineux individuels, mais ne déclenche la fonction de sécurité que lorsqu’un nombre défini de faisceaux voisins est interrompu simultanément.
Par exemple, la taille de détection effective passe de 14 à 50 ou 90 millimètres. Les matériaux fins, tels que les tôles, peuvent rester dans le champ de protection, tandis que les objets plus grands ou les parties du corps continuent à être détectés de manière fiable.
Domaine d’application :
Cette fonction convient aux applications dans lesquelles des matériaux ou des pièces doivent par exemple être guidés à travers le champ de protection sans interrompre le processus de production. La protection des personnes est maintenue si la taille de détection modifiée est prise en compte dans l’évaluation des risques et le calcul de la distance de sécurité requise.
Dispositifs de protection séparateurs
Quelle est la différence entre la protection des processus et la protection des personnes dans les dispositifs de verrouillage de sécurité ?
Processus et protection des personnes
- Le dispositif de verrouillage est surveillé
- La porte reste verrouillée jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de danger
- Convient aux machines présentant un risque d’inertie
Protection du process
- L’actionneur est surveillé
- Le verrouillage protège contre une ouverture involontaire
- Convient lorsqu’il n’y a pas de danger immédiat après l’arrêt
Codage des interrupteurs de sécurité et des dispositifs de verrouillage de sécurité
Un codage permet une affectation entre le capteur et l’actionneur correspondant. Un système codé constitue une protection simple contre les manipulations et le contournement.
| Type de codage | Affectation | Fonctionnement |
|---|---|---|
| Codage bas | Standard |
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Codage haut | Individuel, reprogrammable |
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Codage haut | Individuel |
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Quelle est la différence entre le principe du courant de travail et le principe du courant de repos ?
Principe du courant de travail : verrouillage par l’énergie
Avec le principe du courant de travail, le verrouillage est activé par l’alimentation en courant de l’aimant de verrouillage. En l’absence de tension, la porte de protection est déverrouillée et peut être ouverte.
Commande magnétique 0 V : porte de protection déverrouillée
Commande magnétique 24 V : porte de protection fermée
Principe du courant de repos : Déverrouillage par énergie
Avec le principe du courant de repos, le dispositif de verrouillage est activé mécaniquement par la force du ressort. La porte de protection reste ainsi fermée même sans tension. Elle n’est déverrouillée que par l’alimentation en courant de l’aimant.
Commande magnétique 0 V : porte de protection fermée
Commande magnétique 24 V : porte de protection déverrouillée
N.B. : Pour la protection des personnes, des exigences normatives particulières doivent être respectées, voir DIN EN ISO 14119.
