Panoramica della tecnica di sicurezza
Cos’è la tecnica di sicurezza industriale?
La tecnica di sicurezza in ambito industriale comprende sistemi tecnici, misure e procedure per la protezione di persone, macchine, impianti e dati. Si suddivide in Industrial Safety, ovvero la protezione del personale dai pericoli derivanti dalle macchine, e Industrial Security, ossia la protezione di impianti e dati dagli attacchi. L’obiettivo è ridurre al minimo i rischi e garantire il funzionamento sicuro degli impianti.
Quali funzioni svolge la sensoristica di sicurezza?
Protezione delle persone e monitoraggio delle zone pericolose
I dispositivi di sicurezza senza contatto monitorano i campi di lavoro e rilevano accessi o intrusioni non autorizzati da parte di persone nelle zone interessate da movimenti pericolosi delle macchine. Parallelamente, strumenti diagnostici intelligenti rilevano e segnalano tempestivamente le anomalie. In questo modo è possibile evitare i tempi di fermo e massimizzare la disponibilità dell’impianto.
Soluzioni logistiche altamente efficienti in uno spazio ottimizzato
Le barriere di sicurezza multiraggio, abbinate a set di muting preassemblati, consentono di trasportare in sicurezza i materiali nelle aree protette degli impianti senza interrompere il flusso dei materiali. Le merci possono così entrare e uscire contemporaneamente, mentre la protezione delle persone rimane sempre garantita. L’integrazione salvaspazio consente un utilizzo efficiente delle superfici disponibili e aumenta la portata del flusso di materiali.
Ottimizzazione dei tempi di fermo
Il riavvio automatico coniuga una protezione delle persone affidabile con un’elevata disponibilità dell’impianto. Non appena la zona pericolosa è nuovamente libera, la barriera di sicurezza multiraggio torna automaticamente alla modalità funzionamento sicuro e consente il riavvio della macchina. In questo modo si riducono i tempi di fermo e si favorisce l’efficienza dei flussi di lavoro. Questa funzione è tuttavia consentita solo in determinate condizioni.
Protezione di processo mediante monitoraggio della posizione e meccanismo di tenuta dei ripari mobili
I meccanismi di ritenuta di sicurezza consentono il bloccaggio elettromagnetico o elettromeccanico degli sportelli di sicurezza. Il bloccaggio degli sportelli protegge gli operatori dai potenziali pericoli dovuti ai movimenti delle macchine o ai punti pericolosi situati dietro gli sportelli. Al tempo stesso, impedisce interventi involontari durante il processo. Una maggiore protezione di processo contribuisce quindi a ridurre i tempi di fermo e di inattività dovuti a guasti.
Comunicazione sicura tra uomo e macchina
I dispositivi di comando, abbinati a relè di sicurezza adeguati, consentono di comandare in sicurezza macchine e processi automatizzati. È così possibile configurare, avviare, arrestare o terminare le applicazioni in modo affidabile, garantendo la massima protezione delle persone.
Cosa distingue i sensori di sicurezza dai sensori standard?
I sensori di sicurezza devono essere progettati e utilizzati in modo da non generare situazioni di pericolo neanche in caso di guasto. A tal fine, occorre rispettare le norme e i requisiti di sicurezza applicabili. Durante il normale funzionamento, le uscite di sicurezza presentano una tensione di 24 V CC. Lo stato sicuro è OFF (0 V). Anche la rottura di un filo o un’interruzione dell’alimentazione determinano quindi automaticamente il passaggio allo stato sicuro.
Questo livello di tensione corrisponde allo standard industriale e garantisce un’elevata immunità ai disturbi, una trasmissione affidabile dei segnali anche su lunghe distanze e la protezione da commutazioni errate, a tutela delle persone e degli impianti. Questo standard facilita inoltre l’interoperabilità tra componenti di produttori diversi. Per garantire la massima sicurezza, le funzioni di sicurezza rimangono attive anche in caso di guasto. Grazie a un confronto e a una verifica costanti, gli errori vengono individuati il prima possibile.
Basi giuridiche
| Responsabile | Compito principale | Base giuridica | Ciò è particolarmente importante |
|---|---|---|---|
| Produttori di macchinari | La macchina deve essere progettata e costruita in modo da consentirne il funzionamento, la regolazione e la manutenzione in condizioni di sicurezza. A tal fine, occorre tenere conto sia dell’uso previsto sia dell’uso scorretto ragionevolmente prevedibile. | Direttiva Macchine / Regolamento Macchine |
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| Operatori di macchinari | Le attrezzature di lavoro possono essere utilizzate solo dopo aver valutato i rischi, attuato misure di protezione adeguate e conformi allo stato dell’arte e verificato che il loro utilizzo avvenga in condizioni di sicurezza. | Regolamento tedesco sulla sicurezza delle attrezzature di lavoro |
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Come si determina il Performance Level richiesto?
Performance Level (PLr)
Il Performance Level richiesto, abbreviato in PLr (Performance Level required), viene determinato nell’ambito della valutazione dei rischi. Definisce l’affidabilità necessaria della funzione di sicurezza e costituisce quindi un riferimento fondamentale per la scelta e la progettazione di dispositivi di protezione adeguati.
Nella valutazione si considerano i seguenti parametri di rischio:
Gravità di una possibile lesione
Frequenza e durata dell’esposizione al pericolo
Possibilità di evitare il pericolo o limitare il danno
Determinazione del PLr per i fabbricanti di macchine
Safety Integrity Level (SIL)
Il livello di integrità della sicurezza (Safety Integrity Level, SIL) descrive l’affidabilità dei sistemi elettrici, elettronici ed elettronici programmabili legati alla sicurezza. Indica in quale misura una funzione di sicurezza riduce il rischio esistente o, in altri termini, qual è la probabilità che si verifichi un guasto pericoloso.
La classificazione secondo le norme IEC 61508 e IEC 61511 prevede quattro livelli, da SIL 1 a SIL 4. SIL 1 corrisponde alla minore riduzione del rischio richiesta, mentre SIL 4 corrisponde a quella maggiore.
SIL trova impiego soprattutto nell’industria di processo e negli impianti complessi di ingegneria di processo. In alcuni mercati internazionali, inoltre, i requisiti di sicurezza funzionale vengono spesso specificati mediante il SIL anziché mediante il Performance Level (PL) o il Performance Level richiesto (PLr), diffusi nel settore delle macchine.
In che modo wenglor determina il PL?
Il PL di un sensore viene determinato sulla base della sua architettura relativa alla sicurezza e dei parametri di affidabilità. A tal fine, vengono considerati i seguenti fattori:
Tempo medio fino al guasto pericoloso del componente utilizzato.
Comunicazione sicura ed elaborazione dei segnali
Perché è necessaria una comunicazione sicura per la sicurezza delle macchine?
Una barriera luminosa di sicurezza rileva l’introduzione di una parte del corpo di una persona in una zona pericolosa. Tuttavia, la funzione di sicurezza diventa efficace solo quando il segnale viene trasmesso in modo affidabile al sistema di comando di sicurezza della macchina, correttamente elaborato e seguito dall’attivazione della reazione di protezione prevista, ad esempio l’arresto sicuro della macchina.
La comunicazione sicura non impedisce ogni possibile errore, ma garantisce che gli errori di comunicazione e di sistema vengano rilevati e gestiti tempestivamente. Tra questi rientrano interruzioni dei collegamenti, cortocircuiti, telegrammi di dati alterati o persi, guasti dei dispositivi e ritardi non ammissibili nella trasmissione dei segnali. Se viene rilevata un’anomalia di questo tipo, il sistema di sicurezza deve portare la macchina in uno stato sicuro entro il tempo di reazione stabilito.
Cosa sono le uscite OSSD e come funzionano?
Le uscite OSSD, chiamate anche uscite di sicurezza, sono le uscite di un dispositivo di sicurezza senza contatto collegate al controllo della macchina. Trasmettono lo stato attuale di protezione a un sistema di comando di sicurezza o a un relè di sicurezza.
Se la zona protetta è libera, le uscite OSSD si trovano nello stato ON. Se la zona protetta viene interrotta o viene rilevato un guasto rilevante per la sicurezza, le uscite passano allo stato OFF. Il sistema di comando collegato attiva quindi la reazione di protezione prevista, ad esempio arrestando la macchina in sicurezza.
Per garantire una trasmissione affidabile dei segnali, i sensori di sicurezza dispongono di due canali OSSD monitorati separatamente. La centralina di analisi verifica lo stato dei segnali e la loro concordanza. Brevi impulsi di test consentono inoltre di eseguire la diagnosi dei circuiti di segnale collegati.
In questo modo è possibile rilevare, tra gli altri, i seguenti guasti:
- Cortocircuiti
- Cortocircuiti tra i canali
- Interruzioni dei collegamenti
- Stati di commutazione errati o discordanti
Cablaggio a due canali
Nel cablaggio a due canali, il segnale di sicurezza viene trasmesso in modo ridondante al sistema di comando di sicurezza. Il confronto continuo tra i due canali garantisce il rilevamento affidabile di discrepanze e singoli guasti e consente di raggiungere Performance Level più elevati.
Monitoraggio del circuito di retroazione (EDM)
EDM sta per External Device Monitoring e indica il monitoraggio di elementi di commutazione esterni. Dopo un comando di disattivazione, la funzione di sicurezza verifica che i contattori collegati si siano effettivamente diseccitati.
In questo modo vengono rilevati eventuali contatti saldati o difettosi. Se un contattore non raggiunge lo stato previsto, il sistema impedisce il riavvio della macchina.
Quali sono i vantaggi del collegamento in cascata?
Il collegamento in cascata significa il collegamento in serie di più dispositivi di protezione per monitorare diverse zone protette. In questo modo, tutti possono agire su un’uscita di sicurezza. Le barriere collegate in cascata hanno lo stesso funzionamento delle barriere singole. Questo consente di realizzare soluzioni di protezione estese con un cablaggio ridotto e di ampliarle in modo flessibile.
Vantaggi
Riduzione del cablaggio
Costi di installazione ridotti
Meno ingressi/input necessari sul sistema di comando di sicurezza
Ampliamento flessibile del sistema di sicurezza
Soluzioni e termini principali
Qual è la differenza tra protezione dita, protezione mani e protezione corpo?
| Protezione dita |
|---|
| Risoluzione fino a 14 mm |
| Rilevamento delle dita |
| Distanza di sicurezza molto ridotta |
| Tra gli ambiti di impiego rientrano, ad esempio, presse, punzonatrici, piegatrici automatiche e postazioni di lavoro manuale semiautomatizzate. |
| Una caratteristica distintiva è la possibilità di installazione relativamente vicina al punto pericoloso, poiché l’elevata risoluzione rende superflua la maggiorazione della distanza di sicurezza. |
| Protezione mani |
|---|
| Risoluzione fino a 30 mm |
| Riconoscimento mano/braccio |
| Distanza di sicurezza media |
| Tra i campi di applicazione figurano, ad esempio, i robot di saldatura, i dispositivi di carico dei pallet e le stazioni di svolgimento |
| Una particolarità è rappresentata dalla maggiore distanza minima di sicurezza richiesta rispetto al punto di pericolo rispetto alla protezione dita |
| Protezione corpo |
|---|
| Risoluzione da 300 a 500 mm |
| Riconoscimento del corpo/della persona |
| Ampia distanza di sicurezza |
| Tra gli ambiti di impiego rientrano, ad esempio, gli accessi e le zone pericolose, come le celle robotizzate |
| Una caratteristica distintiva è il numero generalmente ridotto di raggi luminosi necessari |
Come viene calcolata la distanza di sicurezza?
La distanza di sicurezza risulta da: S = (K × T) + C
S = Distanza di sicurezza
K = Velocità di avvicinamento
T = Tempo di risposta complessivo del sistema
C = Maggiorazione di sicurezza aggiuntiva
Distanza di sicurezza per l’avvicinamento perpendicolare alla zona protetta
Funzioni avanzate delle barriere luminose di sicurezza e delle barriere di sicurezza multiraggio
Funzioni di sicurezza di muting
Durante il muting, la funzione di protezione viene temporaneamente sospesa in modo controllato. Funzioni aggiuntive garantiscono che, durante questa fase, nessuno acceda alla zona pericolosa senza essere rilevato.
- Funzione continua di muting
- Funzione segnale di arresto nastro
- Funzione enable del muting
- Funzione di indicazione della direzione
- Muting parziale
- Soppressione del gap
- Funzione di override
Blanking function
Le funzioni di blanking nascondono i raggi luminosi in una parte definita della zona protetta. A differenza del muting, il superamento del blanking è permanente.
- Fix blanking
- Fix blanking con tolleranza bordo
- Floating blanking
Cosa significa “risoluzione ridotta” nelle barriere luminose di sicurezza?
La risoluzione ridotta di una barriera di sicurezza multiraggio è una funzione che aumenta la dimensione minima del riconoscimento dell’oggetto. La griglia luminosa non valuta più ogni interruzione dei singoli raggi luminosi, ma attiva la funzione di sicurezza solo quando viene interrotto contemporaneamente un numero definito di raggi adiacenti.
Di conseguenza, la dimensione minima effettivamente rilevabile aumenta, ad esempio, da 14 a 50 o 90 millimetri. I materiali sottili, come le lamiere, possono rimanere all’interno della zona protetta, mentre gli oggetti più grandi o le parti del corpo continuano a essere rilevati in modo affidabile.
Campo d’impiego:
La funzione è adatta alle applicazioni in cui, ad esempio, materiali o pezzi devono attraversare la zona protetta senza interrompere il processo produttivo. La protezione delle persone rimane garantita, a condizione che la diversa capacità di rilevamento venga considerata nella valutazione dei rischi e nel calcolo della distanza di sicurezza richiesta.
Dispositivi di protezione separati
Cosa distingue la protezione dei processi e la protezione delle persone nei meccanismi di ritenuta di sicurezza?
Protezione dei processi e delle persone
- Il meccanismo di ritenuta viene monitorato
- Lo sportello rimane chiuso finché non ci sarà più alcun pericolo
- Adatto a macchine con inerzia pericolosa
Protezione di processo
- L’attuatore viene monitorato
- Il meccanismo di ritenuta protegge dall’apertura involontaria
- Adatto nei casi in cui, dopo lo spegnimento, non sussista alcun pericolo immediato
Codifica degli interruttori di sicurezza e dei meccanismi di ritenuta di sicurezza
Una codifica consente di associare un sensore all’attuatore corrispondente. Un sistema codificato protegge in modo semplice contro manipolazione e aggiramento.
| Tipo di codifica | Assegnazione | Funzionamento |
|---|---|---|
| Codifica bassa | Standard |
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Codifica elvata | Codifica individuale, con possibilità di apprendimento ripetuto |
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Codifica elvata | Individuale |
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Qual è la differenza tra il principio della corrente di lavoro e il principio della corrente di riposo?
Principio della corrente di lavoro: bloccaggio mediante alimentazione elettrica
Nel principio della corrente di lavoro, il meccanismo di ritenuta viene attivato dall’alimentazione del solenoide di interblocco. In assenza di tensione, lo sportello di protezione è sbloccato e può essere aperto.
Comando dell’elettromagnete a 0 V: sportello di protezione sbloccato
Comando dell’elettromagnete a 24 V: sportello di protezione chiuso
Principio della corrente di riposo: sblocco tramite energia
Nel principio della corrente di riposo, il meccanismo di ritenuta viene attivato meccanicamente dalla forza elastica. Lo sportello di protezione rimane quindi chiuso anche in assenza di tensione. Solo quando il magnete viene alimentato con corrente, il blocco viene sbloccato.
Comando dell’elettromagnete a 0 V: sportello di protezione chiuso
Comando dell’elettromagnete a 24 V: sportello di protezione sbloccato
Da tenere in considerazione: per la protezione delle persone devono essere soddisfatti requisiti normativi speciali, vedere DIN EN ISO 14119.
