He trabajado mucho en controles industriales. No tiene que estar en una industria gloriosa como la aeroespacial. Casi todas las máquinas industriales tienen suficiente energía potencial para causar lesiones graves o la muerte. He estado cerca cuando la gente resultó herida. Si pasa la mayor parte de su tiempo en un escritorio en una oficina, probablemente se sorprenderá de lo peligrosos que pueden ser la mayoría de los trabajos de fábrica (y ciertamente fueron hasta hace poco). Ahora tenemos mejores métodos de protección de la máquina. Así es como funciona en la práctica (aunque varía de jurisdicción a jurisdicción):
Hay estándares de OSHA en los EE. UU., Y pautas similares (generalmente más estrictas) en la UE. Por lo general, comienzan por exigirle que haga un análisis del riesgo. Esto significa que usted hace una lista de todos los peligros y luego los clasifica, teniendo en cuenta cosas como con qué frecuencia una persona estaría expuesta al riesgo, qué tan fácil es evitar el riesgo (depende de la velocidad, etc.) y qué es la gravedad del resultado (corte, amputación, muerte, etc.).
Gran parte del análisis tiene que ver con la protección de los riesgos. Si coloca una jaula grande alrededor de su máquina y la atornilla, entonces su máquina se considera segura si los componentes de la máquina no pueden romper la protección. Si necesita una herramienta para ingresar, se considera una tarea de mantenimiento, y se supone que las personas de mantenimiento deben estar capacitadas sobre cómo trabajar de manera segura en una máquina. Sin embargo, en realidad, la mayoría de las máquinas necesitan una interacción regular con los operadores, por lo que tenemos que colocar puertas de acceso en la protección, o cortinas de luz, etc. Es necesario controlar esas puertas y cortinas de luz y la potencia a los peligros a los que el operador se expone. tiene que ser apagado de una manera "de control confiable".
Según ese análisis, los riesgos se clasifican en varias categorías. Una escala de clasificación común es la Categoría 1 a la Categoría 4 (basada en la norma EN 954-1). De acuerdo con esas categorías, usted está legalmente obligado a proporcionar un cierto nivel de protección y seguridad de la máquina.
La categoría 4, por ejemplo, requiere que:
Una sola falla en cada una de estas partes no causa la pérdida de la función de seguridad.
La falla única se detecta con o antes de la próxima solicitud a la función de seguridad, o si esto no es posible, una acumulación de fallas puede no causar la pérdida de la función de seguridad.
Esto puede ser difícil de lograr en la práctica, pero se simplifica por la disponibilidad de componentes estándar que están certificados para la Categoría 4. Por ejemplo, un componente común en estos sistemas es un relé de seguridad. Estos son más que solo relés mecánicos:
- Están diseñados para monitorear canales de entrada redundantes duales, por lo que si tiene un sensor que detecta una condición de falla (como una puerta de protección abierta), generalmente tiene dos contactos con circuitos redundantes. El relé monitorea ambos canales y, si alguno de los dos se abre, desconecta la energía de sus actuadores, pero si ambos no se desconectan al mismo tiempo, entra en una condición de falla y la máquina no puede reiniciarse hasta que se repare. .
- El relé también usa pulsos eléctricos en esas líneas y usa esas señales para monitorear cables cruzados o en cortocircuito, por lo que puede detectar una falla en el cableado.
- En el lado de la salida, utiliza un conjunto de circuitos duales para accionar las bobinas de salida, por lo que si uno falla en la condición de "encendido", el otro debería evitar que la salida se energice. Además, estos son monitoreados y si se detecta una falla, impide la operación. Las bobinas en sí son relés guiados de doble fuerza, lo que significa relés físicos redundantes en la salida, además de garantizar que los contactos de cada relé estén físicamente unidos para que un contacto de, por ejemplo, 4, no pueda bloquearse por sí mismo. Estos también son monitoreados.
- También incluye una entrada para monitorear un contacto auxiliar normalmente cerrado de la carga que está controlando. Si apaga la salida, tiene que ver el contacto normalmente cerrado, lo que significa que valida que apagó el contactor del motor, o lo que fuera, antes de que se le permita volver a funcionar.
Como puede ver, estos son dispositivos complicados. Los costos típicos están en el rango de $ 200 a $ 600 por cada relé de seguridad. Obviamente hay software en estos dispositivos. Para obtener la certificación de su relé de seguridad, generalmente debe seguir un diseño como este:
- Dos procesadores redundantes, generalmente de diferentes proveedores, basados en diferentes diseños.
- El código que se ejecuta en cada procesador debe ser desarrollado por dos equipos que trabajen en condiciones aisladas. Esto evita que un solo error de software sea un solo punto de falla.
- La salida de ambos procesadores tiene que estar de acuerdo o de lo contrario las fallas del relé de seguridad.
Una vez que diseñe su sistema de seguridad para su máquina, utilizando componentes con clasificación de seguridad, debe hacer que un ingeniero profesional revise y selle el diseño. Entonces construyes la máquina. Entonces el P.Eng. revisará la construcción de la máquina asegurándose de que se construyó según el diseño. Lo documentarán y realizarán algunas pruebas para asegurarse de que funciona como se esperaba. Esto se denomina revisión previa al inicio (PSR) y no se realiza en todas las jurisdicciones. Después de que pasa el PSR, se le permite tener un operador que ejecute la máquina.
En los últimos años ha habido algunas revoluciones en los sistemas de seguridad. Durante un tiempo, nadie confió en la transmisión de datos de seguridad a través de una red, por lo que lo que normalmente se llama "sistemas de E / S distribuidas" como DeviceNET y EtherCAT no se permitieron en la parte de seguridad del sistema. Sin embargo, los protocolos recientes ahora permiten que los dispositivos de seguridad se ejecuten en estas redes industriales. Los protocolos hacen uso de mensajes con marca de tiempo y procesamiento dual redundante en ambos extremos de la conexión.
Los relés de seguridad siguen el camino del ave dodo, reemplazados por PLC de seguridad más complicados, que son como una forma de construir la lógica de seguridad en un lenguaje de diagrama de bloques de funciones. Una vez más, estos PLC de seguridad utilizan todo redundante. Cuando se aprueba el programa, antes de que la máquina se ponga en servicio, el P.Eng. sellará el programa y el programa / PLC se bloqueará con una contraseña. También toma un hash del programa y ese hash se registra en la documentación (eso es lo que el P.Eng. Realmente está estampando).
Ahora, una vez que haya diseñado su sistema de seguridad, la lógica que escriba para controlar la máquina en sí misma puede ser muy cómoda. Los programadores con frecuencia hacen que las máquinas choquen causando miles de dólares en daños, pero al menos nadie resultará herido.