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Las exigencias de seguridad funcional de máquinas e instalaciones aumentan continuamente

AEI 515 - Safety Integrated: El camino hacia la máquina segura

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Con Safety Integrated, Siemens ofrece una respuesta rápida y sencilla a los requisitos cada vez más exigentes de seguridad funcional en máquinas y plantas. Los fabricantes de máquinas y los operadores de plantas se benefician por igual de este concepto pionero que integra la tecnología de seguridad en la automatización estándar. Con un esfuerzo de ingeniería significativamente reducido, este concepto garantiza un funcionamiento seguro, confiable y económico y, por lo tanto, una mayor disponibilidad y consistencia del sistema.


Las exigencias de seguridad funcional de máquinas e instalaciones están aumentando continuamente. Esto se debe, por un lado, a una normativa cada vez más rigurosa para los fabricantes y propietarios de máquinas con la que la autoridad legislativa quiere garantizar la protección de personas. Por otro lado, motivos económicos y cada vez más la imagen de la compañía, obligan a evitar cualquier riesgo procedente de una máquina durante todo su ciclo de vida. Y, por último, nos encontramos en la época de la transformación digital, donde la automatización estándar está avanzando a un ritmo desenfrenado y la única forma de que la seguridad no se quede atrás en esta evolución es a través de una integración perfecta de las funciones de seguridad en la automatización estándar.


Conceptos clave en digitalización como el Gemelo Digital de una máquina, integra también los dispositivos de seguridad, permitiendo validar además del modelo mecatrónico de la máquina, el funcionamiento seguro del controlador programable. Y así, poder predecir posibles errores ya desde las primeras etapas de la cadena de valor. El software de simulación PLC SIM Advanced de Siemens permite simular tanto las tareas estándares como de seguridad de las CPUs SIMATIC S7-1500F y junto con la herramienta NX de Siemens y su módulo de simulación de física MCD (Mechatronics Concept Designer), permiten reproducir también el comportamiento de las seguridades dentro del gemelo digital de una máquina de producción. Fallos eléctricos en operaciones típicas de seguridad como son la vigilancia de contactores soldados o discrepancia de canales pueden ser detectados fácilmente y corregidos ya en las etapas previas de simulación sin esperar a encontrarnos delante de la máquina real o en su defecto del prototipo correspondiente.


Otro factor clave en esta transformación digital es la ciberseguridad. Cada vez nos encontramos más segmentación de redes entre las diferentes áreas de una planta de producción. A este salto de redes también ha tenido respuesta Siemens permitiendo, con su versión más reciente de TIA Portal y sobre el bus de seguridad PROFIsafe, comunicar datos seguros entre controladores de seguridad, ya no solo vía protocolos deterministas y habitualmente asociados a la seguridad como PROFINET, sino también sobre protocolos estándares como pueden ser TCP, ISO o UDP. A este tipo de comunicación se le denomina Flexible F-link y nos va a permitir enviar datos de seguridad entre zonas que están en diferentes rangos de red con el consiguiente ahorro de cableado, reducción de elementos de seguridad y una mayor flexibilidad ante cambios.


A nivel de bus de campo, PROFIsafe, ya sobre PROFINET, permite intercambiar datos estándares y de seguridad sobre el mismo bus de comunicación en cumplimiento con los estándares más estrictos (hasta Ple según ISO 13849 y SIL 3 según IEC 61508) y lo hacen idóneo para su uso en las industrias de proceso y manufacturera. El uso de PROFIsafe permite un ahorro enorme en la instalación y la ingeniería, los elementos de estándares pueden mezclarse indistintamente con los de seguridad y los datos de seguridad pueden utilizarse en el nivel estándar con fines de diagnóstico. Este concepto de integración también posibilita que elementos que antes eran pasivos a nivel de seguridad, ahora intervengan de una forma activa. Ejemplos de esto lo tenemos en la posibilidad de realizar funciones de seta de emergencia u hombre muerto desde un panel móvil, permitiendo a operarios y personal de mantenimiento, hacer ajustes de máquina siempre de una forma segura y controlada.


Poder ejecutar directamente funciones de seguridad en los drives, permite tener sistemas de seguridad más sencillos en cuanto a cableado y potentes gracias a los distintos tipos de maniobras de seguridad que soportan, favoreciendo incluso un aumento en la productividad. La mayor parte de los accionamientos estándares de la gama SINAMICS de Siemens, permite realizar al menos un STO (Safe Torque Off) o desconexión segura de par. Otras funciones de seguridad cada vez más habituales en los accionamientos son SS1 (Safe Stop 1) que frena un accionamiento activo antes de que se habilite el STO, SOS (Safe Operating STOP) donde a diferencia del STO no se desconecta el par del motor, sino que el accionamiento hace regulación de posición conservando su posición y vigilando su parada, SLS (Safety-Limited Speed) donde se vigila que el accionamiento no rebase una o varias velocidades límites configuradas o SDI (Safe Direction) que vigila que el accionamiento solo se pueda mover en el sentido seleccionado.


Safety Integrated de Siemens permite dar solución de forma escalable a cualquier tipo de máquina o instalación seleccionando el elemento de evaluación de seguridad más conveniente para cada caso en base a factores como son: cantidad de señales seguras, costo de la inversión, flexibilidad y complejidad de la máquina. Esto abarca desde la utilización de PLCs de seguridad de la gama SIMATIC, donde se integran las tareas estándar y de seguridad en un único controlador y una única herramienta de ingeniería, hasta los relés de seguridad de la familia SIRIUS 3SK para máquinas más compactas y menor número de señales.


Esta familia SIRIUS 3SK permite dar soluciones simples a maniobras como parada de emergencia, puerta de protección, barrera fotoeléctrica, etc., y gracias a su diseño modular, simplificar la puesta en marcha y la ampliación de la solución de seguridad (en caso de que fuera necesario).


Cuando se precisa implementar máquinas compactas, con poco espacio en el armario eléctrico, con un cableado simple sin previos conocimientos de programación y con un número de funciones de seguridad no muy elevado, la solución óptima sería la versión de relé de seguridad SIRIUS 3SK1.


La familia SIRIUS 3SK1 es un módulo de seguridad certificado para aplicaciones seguras hasta SIL 3 o Pl e, de diseño modular, con posibilidad de ampliación tanto de sensores como de salidas seguras y cuya instalación se realiza o bien por medio de cableado convencional o bien a través de bases de interconexión, que permiten un ahorro de cableado respecto a la alimentación de cada uno de los módulos usados en la configuración requerida. La familia de módulos de seguridad SIRIUS 3SK1, tiene múltiples ventajas ya que permite montajes rápidos y sencillos en instalaciones seguras, además de un cableado mínimo y una anchura de montaje reducida.


Cuando se precisa materializar alguna aplicación más sofisticada (por ejemplo, puerta de protección con retención, muting, etc) o se requiere realizar desconexiones selectivas mediante circuitos de desconexión separados, Siemens dispone de una familia de módulos de seguridad configurables denominada SIRIUS 3SK2.


La familia SIRIUS 3SK2 se parametriza a través de su propio software denominado SIRIUS SAFETY ES por medio de bloques lógicos certificados por medio de la operación simple “arrastrar y soltar”. Esto facilita y ayuda al usuario en la puesta en marcha y documentación mediante pruebas de coherencia, diagnóstico online, función de forzado y documentación de la configuración.


También existe una herramienta denominada SIRIUS SIM, la cual permite probar y simular el comportamiento real del módulo de seguridad 3SK2 de manera rápida y segura, sin necesidad de tener el hardware presente. Adicionalmente a esto la herramienta permite al usuario familiarizarse previamente con los dispositivos que va a instalar y realizar pruebas y ajustes de parámetros ya que la herramienta está vinculada con el software de configuración SIRIUS SAFETY ES.


Para instalaciones más grandes en las que se trabaja con controladores, el módulo de seguridad SIRIUS 3SK2 se puede vincular al controlador a través de un módulo interfaz en PROFINET que permite trabajar bajo este protocolo intercambiando y visualizando datos de proceso y diagnóstico.


Siemens ofrece productos en toda la cadena de seguridad que permite tener una solución de seguridad completamente integrada en la automatización estándar y desde un único proveedor, desde el sensor hasta el actuador vía PROFIsafe. No podemos finalizar sin hacer mención al fundador de Siemens Werner Won Siemens que ya nos decía: “La prevención de accidentes no debe considerarse una imposición legal, sino un deber humano y un imperativo económico”.


Ruben Portillo y Raúl García
Responsables de productos gama Safety Integrated en Siemens España


Este artículo aparece publicado en el nº 515 de Automática e Instrumentación, págs. 58-61.

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