Sicurezza e Automazione Industriale: Guida Completa

Sommario

• Come rendere sicuri gli impianti di automazione industriale?

Comprendere i Rischi per la Sicurezza nell'Automazione Industriale

Nel tempo, con l'aumento della complessità e della potenza dei macchinari e degli impianti, l'attenzione verso la sicurezza funzionale è cresciuta notevolmente. Questo ramo dell'ingegneria si focalizza sui sistemi di sicurezza dei macchinari e degli impianti, con l'obiettivo di eliminare i rischi per la sicurezza derivanti da malfunzionamenti o guasti. 
I rischi per la sicurezza, conseguenti all'automazione industriale, sono, di fatti, in costante aumento. Pertanto, è essenziale implementare soluzioni di sicurezza nell’automazione, per proteggere le persone e l’ambiente, riducendo al minimo i pericoli delle macchine industriali.
È fondamentale considerare le necessità e gli standard di sicurezza già nella fase di progettazione. Le soluzioni di sistema funzionalmente sicure devono basarsi su un’architettura coerente e su hardware e software certificati. Questo approccio semplifica la pianificazione e lo sviluppo di applicazioni che integrano soluzioni di sicurezza efficaci e affidabili.

Come rendere sicuri gli impianti di automazione industriale?

Per implementare la sicurezza funzionale negli impianti è necessario integrare elementi di esecuzione e di controllo sicuri, che permettano la flessibilità dei movimenti dei macchinari.

KEB garantisce il grado di sicurezza funzionale richiesto a diversi livelli e attraverso molteplici soluzioni:

• Motoriduttori
• Cmunicazione tramite bus di campo con protocollo di sicurezza - PROFIsafe
• Controllori di sicurezza - PLC di Sicurezza e Moduli I/O
• Funzioni integrate nel Drive controller - EtherCAT

Come gli Encoder Sicuri installati sui Motori Elettrici e/o Motoriduttori contribuiscono alla Sicurezza Funzionale

I motoriduttori sono componenti essenziali che azionano macchinari e impianti industriali. La progettazione di questi sistemi deve tener conto dei livelli di sicurezza necessari per garantire un'automazione sicura. 
Ma come si applica la sicurezza funzionale ai motoriduttori?
Per un'automazione sicura è indispensabile usare encoder sicuri per misurare la velocità. Questi encoder devono fornire informazioni precise su velocità e posizione contribuendo così alla sicurezza funzionale del sistema.
In particolare, è fondamentale che gli encoder funzionino in modo ridondante e siano adatti per il posizionamento sicuro e il controllo di velocità. Questo garantisce che, anche in caso di guasto di un componente, il sistema possa continuare a operare in sicurezza.
Implementare motoriduttori all'interno di un quadro di sicurezza funzionale significa anche scegliere componenti certificati e testati secondo rigorosi standard di sicurezza. Questo approccio non solo aumenta la sicurezza, ma anche l'affidabilità e l'efficienza dei processi industriali. Una progettazione sicura dei riduttori, integrata con encoder e altri dispositivi di controllo, permette di ridurre i rischi associati all'automazione industriale, proteggendo operatori e ambiente.

PROFIsafe e la Sicurezza nell'Automazione: Principi e Implementazione

Quando è necessaria una certa flessibilità nella comunicazione tra i vari livelli del processo di automazione, la comunicazione attraverso bus di campo rappresenta la soluzione ideale per gli aspetti legati alla sicurezza nell’automazione.
Questo approccio non solo elimina le limitazioni sul numero di funzioni disponibili, ma consente anche di trasmettere un volume significativamente maggiore di dati.

Per garantire la sicurezza funzionale la scelta ottimale sono i COMBIVERT F6 e i Servo Drives S6 di KEB. Questi dispositivi offrono funzioni di sicurezza integrate e possono essere configurati tramite COMBIVIS. 
Nella variante APPLICATION i sistemi fieldbus basati su Ethernet possono essere commutati via software, permettendo una connessione via bus di campo flessibile con un livello di controllo superiore, ad esempio tramite PROFINET.
Inoltre, la comunicazione tramite il protocollo di sicurezza di bus di campo PROFIsafe è certificata e integrata nei dispositivi, riducendo la necessità di cablaggio.
I Drive con sicurezza integrata sono incorporati nella rete PROFINET, in modo da realizzare una comunicazione sicura su bus di campo tra vari F-Devices (dispositivi di sicurezza). Questo permette di mantenere elevati standard di sicurezza nell'automazione industriale.

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I PLC di Sicurezza e i Moduli I/O per un’Automazione Sicura

Con le soluzioni di controllo intelligenti, le funzioni di sicurezza per le macchine industriali possono essere adattate in maniera flessibile allo stato della macchina.
Che cosa significa in pratica? Il sistema di controllo attiva le funzioni necessarie, come l’apertura delle protezioni macchina. Durante questo processo, alcune attività operative vengono disattivate, per mettere in atto un’automazione sicura.
KEB implementa la sicurezza dell’automazione con i controllori programmabili PLC C6 Safety e i moduli I/O C6 Safety per i segnali di ingresso e di uscita.
Il PLC C6 come controllore di sicurezza e il modulo I/O C6 Safety svolgono tutte le attività per la sicurezza a livello di controllo e si possono integrare in un sistema EtherCAT esistente. La comunicazione avviene attraverso il bus EtherCAT con il protocollo di sicurezza certificato Safety over EtherCAT (FSoE), di cui parleremo meglio più avanti. Qualsiasi slave FSoE, come ad esempio moduli I/O o Drive controller con moduli di sicurezza KEB, può essere indirizzato tramite il Safety PLC (master FSoE).
Il Safety PLC ha un design a due canali e si programma con lo strumento di programmazione COMBIVIS Studio 6 Safety, in cui sono integrati blocchi funzionali di sicurezza, riducendo così lo sforzo di sviluppo.

Inoltre, il Safety PLC, che è liberamente programmabile, e il modulo di I/O di sicurezza soddisfano i requisiti delle norme di sicurezza IEC 61508 SIL 3 e DIN EN ISO 13849-1 PLe.

EtherCAT e la Riduzione del Rischio nell'Automazione Industriale

Come già accennato, Safety over EtherCAT (FSoE) è un protocollo per la sicurezza funzionale certificato dall’ente indipendente TÜV ed è conforme ai requisiti SIL 3 secondo la norma IEC 61508. 
L'utilizzo di Safety over EtherCAT contribuisce significativamente a creare reti di comunicazione sicure, risultando ideale nella sicurezza dell’automazione industriale. Questo protocollo trasporta le informazioni dal controller e garantisce la trasmissione di dati rilevanti per la sicurezza, oltre a permettere più flessibilità rispetto al cablaggio I/O convenzionale.
Grazie al protocollo FSoE, tutte le informazioni relative alla sicurezza sono raggruppate in un unico sistema integrato.
Questo permette una gestione più efficiente e sicura dei dati, riducendo il rischio di errori e guasti. EtherCAT, con la sua elevata velocità di comunicazione e affidabilità, facilita la sincronizzazione precisa dei dispositivi all'interno del sistema di automazione, migliorando ulteriormente la sicurezza operativa.
Il protocollo FSoE può essere integrato facilmente nelle soluzioni di sicurezza delle macchine per la riduzione dei rischi tramite fieldbus e non sono richiesti strumenti diversi per lo sviluppo di applicazioni di sicurezza e applicazioni standard.
Su questa base, i Drive Controller KEB S6-/F6-APPLICATION, con il modulo di sicurezza 3 (Safety module) con encoder, e S6-/F6-PRO, con il modulo di sicurezza 5 senza encoder, possono essere integrati in safety concept decentralizzati, utilizzando la sicurezza implementata nel Drive.
Il PLC di sicurezza di KEB facilita l’integrazione e garantisce che tutti i componenti lavorino armoniosamente all'interno del sistema di automazione sicura.

Hardware e software security per Progettare Sistemi di Automazione Sicuri

Come abbiamo visto, una progettazione sicura è la chiave per la riduzione del rischio.
Tenendo conto dei rischi già in fase di programmazione e lavorando su hardware e software, si può migliorare la sicurezza nell’automazione, rendendo il prodotto più affidabile nel minimizzare la probabilità e la gravità dei danni, oltre che mitigare i pericoli per persone e ambiente.