Interruttori di sicurezza con dispositivo di blocco integrato

RFID safety sensors

Si definisce un dispositivo interbloccato, un interblocco meccanico, elettrico o di altra natura, il cui scopo è impedire il funzionamento delle operazioni pericolose delle macchine, in specifiche condizioni (generalmente fino a quando i ripari non sono chiusi).

La norma di riferimento è la EN 14119. Questa norma mette in evidenza che le funzioni di “Interblocco” e di “Blocco” sono 2 funzioni di sicurezza distinte, con livelli di sicurezza richiesti (PL r) che possono essere diversi. Spesso il livello di sicurezza richiesto per la funzione di blocco è minore di quello richiesto per la funzione di Interblocco.

Analizzeremo, come esempio, la protezione di un movimento pericoloso di un macchinario tramite un cancello di protezione perimetrale effettuando un’analisi di rischio (semplificato) secondo la norma EN 13849.

Lo strumento che viene utilizzato per stabilire quale dovrà essere il contributo alla riduzione del rischio fornito dalla funzione di sicurezza è il “Grafico delle decisioni per determinare il valore di PLr se la probabilità (P) del verificarsi di un evento pericoloso può essere giudicata bassa” che porta ad individuare in modo univoco il valore di PL r. Se vengono individuate più funzioni di sicurezza, per ognuna di esse occorre definire il PLr.

Funzione di sicurezza interblocco

  1. Quando il cancello si apre il movimento pericoloso deve essere fermato e quindi rimanere fermo.
  2. In caso di incidente, facendo riferimento al grafico in alto, ipotizziamo che:
    • Il danno che si può generare sia irreversibile S2
    • La frequenza di esposizione al rischio sia continua (il macchinario è sempre in funzione) F2
    • La possibilità di limitare il rischio sia scarsa e inevitabile in caso di partenza inaspettata del macchinario, P2.

Quindi, sulla funzione di sicurezza di interblocco, il PLr dovrà essere PLe.

Funzione di sicurezza blocco

Dobbiamo anche considerare che il macchinario ha un’inerzia tale per cui la distanza di sicurezza (calcolata secondo la norma EN 13855) è maggiore di quella tra il cancello e la zona pericolosa. Di fatto è possibile aprire il cancello e raggiungere il macchinario ancora in movimento.

Per questa ragione è opportuno utilizzare una serratura che blocchi in sicurezza il cancello impedendo l’ingresso fino a quando il macchinario è in movimento.
Devono quindi essere utilizzati dei sistemi di sicurezza in grado di svolgere questa funzione. Ad esempio:

  • Verificare che gli organi in movimento siano fermi (Controllo della velocità) prima di permettere l’apertura
  • Autorizzare l’apertura solo dopo un tempo prefissato (Delay) a seguito di un comando di arresto.

Abbiamo quindi una nuova funzione di sicurezza, quella sul blocco del cancello.

Sempre utilizzando il grafico di pagina precedente, analizziamo il rischio anche per la funzione di blocco. Ipotizziamo che:

  1. Il danno che si può generare sia irreversibile S2
  2. La frequenza di esposizione al rischio sia rara (devo entrare nella zona pericolosa raramente) F1
  3. La possibilità di evitare il rischio o di limitare il danno è alta P1 per due motivi:
    • L’operatore è in grado di vedere il movimento pericoloso del macchinario (comportamento umano) e decidere di non entrare
    • Si stanno utilizzando usando sistemi molto affidabili per controllare il movimento della macchina (Safety speed monitor, Safety PLC….), P1.

Quindi, sulla funzione di sicurezza del blocco porta, il PL r sarà PLc.

Livelli di sicurezza

In generale, nei dispositivi di questo tipo, un singolo guasto può interrompere la funzione di sicurezza, tipicamente una rottura della linguetta attuatore o di qualche altra parte del collegamento meccanico. Il singolo guasto meccanico, può far sì che la sicurezza del riparo non sia garantita oppure che i contatti trasmettano un segnale errato circa lo stato di chiusura o apertura del riparo di protezione.

Quindi, la funzione di sicurezza di blocco interblocco di questi dispositivi è (in generale) di categoria Cat. 1:

  • Non c’è ridondanza, quindi Cat. 4 e Cat. 3 vanno escluse. Il singolo guasto interrompe la condizione di sicurezza.
  • La Cat. 2 è impraticabile perché è impossibile testare il funzionamento della ritenuta meccanica.
  • La Cat. 1 è raggiungibile grazie alla affidabilità dei componenti (MTTFD alto).

Dalla norma ISO 13849-1 – tabella 5, vediamo che alla Cat. 1 corrispondono i livelli di sicurezza PLc e PLd.

Come aumentare il livello di sicurezza della funzione di blocco e interblocco
Per aumentare il livello di sicurezza di queste funzioni ci sono diverse alternative:

  • La ridondanza, ovvero duplicando i dispositivi di blocco e interblocco
  • Sempre per la ridondanza, possiamo affiancare ai dispositivi elettromeccanici un sensore di tecnologia più raffinata, per esempio un sensore RFID, da utilizzare come dispositivo di Interblocco
  • Esclusione dei guasti, ovvero procedere a una analisi dettagliata di tutti quelli che possono essere i guasti pericolosi e prendere iniziative per escludere tutti i casi in cui possono accadere. Con questo metodo, utilizzando un solo dispositivo, è possibile raggiungere la Cat. 3 / PLd (PLe non prevede l’uso della esclusione dei guasti). Si tratta di una attività complessa che va eseguita secondo la norma EN 13849-1/2 e giustificata in ogni suo aspetto.

Riassumiamo ora questi concetti con un esempio basato sui prodotti ReeR.

  • Safelock Dispositivo di blocco e Interblocco elettromeccanico
  • Magnus RFID Sensore contactless RFID con uscite OSSD utilizzato come sensore di interblocco.
  • Magnus Sensore contactless magnetico Reed con 2 contatti N.A. utilizzato come sensore di interblocco
  • Relè di sicurezza (ADSR3, ADS4, AD SR1)
  • MOSAIC Controllore di sicurezza

Funzione di blocco
Categoria / Livello sicurezza

Funzione di interblocco
Categoria / Livello sicurezza

  Codifica Dispositivi
Fino a Cat. 1 / PL c (Nota) Fino a Cat. 1 / PL c Bassa Safelock +
Interfaccia di sicurezza PL d per controllo arresti di emergenza e ripari mobili ADSR3 oppure un ingresso di Mosaic
Fino a Cat. 1 / PL c (Nota) Fino a Cat. 3 / PL d Bassa Safelock +
Interfaccia di sicurezza PL d per controllo arresti di emergenza e ripari mobili ADSR3 oppure 2 ingressi di Mosaic +
Esclusione dei guasti (Vedi Nota)
Fino a Cat. 1 / PL c (Nota) Fino a Cat. 4 / PL e Alta Safelock +
Magnus +
2 Interfacce di sicurezza PL e per controllo arresti di emergenza e ripari mobili ADSR4 oppure 4 ingressi di Mosaic
Fino a Cat. 1 / PL c (Nota) Fino a Cat. 4 / PLe Alts Safelock +
Magnus RFID +
Relè di sicurezza AD SR1 o 2 ingressi di Mosaic (Solo per Magnus)
Fino a Cat. 4 / PL e Fino a Cat. 3 / PL d Bassa 2 Safelock +
Interfaccia di sicurezza PL d per controllo arresti di emergenza e ripari mobili ADSR3 oppure 2 + 1 ingressi di Mosaic (FBK necessario)
Fino a Cat. 4 / PL e Fino a Cat. 4 / PL e Bassa 2 Safelock +
2 Interfacce di sicurezza PL e per controllo arresti di emergenza e ripari mobili ADSR4 oppure 4 + 2 ingressi di Mosaic (FBK necessario)

(Nota) È possibile raggiungere Cat. 3 / PL d attraverso una esclusione dei guasti. E’ ammessa l’esclusione dei guasti secondo il punto 7.3 della EN ISO 13849-1.