Houve um tempo em que a segurança residia apenas em componentes discretos, como relés, travas de portas e cortinas de luz. Com a proliferação da automação no ambiente fabril, a segurança evoluiu para um processo no nível do sistema, atraindo cada vez mais atenção no contexto da automação de máquinas.
A segurança funcional não apenas aprimora a segurança dos trabalhadores e reduz os riscos, mas também, por meio de funções como Velocidade Limitada Segura (Safe Limited Speed, ou SLS), Direção Segura (Safe Direction, ou SDI) e Incremento Limitado Seguro (Safe Limited Increment, ou SLI), pode impulsionar a produtividade, diminuir os tempos de parada e acelerar a manutenção.
Os principais equipamentos para segurança funcional incluem inversores habilitados para segurança para controlar a operação de motores, CLPs de segurança que coletam feedback e se comunicam com o inversor, e sensores habilitados para segurança, como encoders para área classificada, que fornecem feedback ao inversor e/ou CLP.
O que é um encoder de segurança
O encoder de segurança possibilita que outros componentes monitorem a velocidade, direção e posição do motor e/ou carga, fornecendo feedback se as condições atenderem a um estado inseguro predefinido.
Embora o controlador de segurança e/ou o inversor habilitado para segurança controlem o processo, eles tornam-se limitados sem um feedback de um encoder para área classificada. Estritamente falando, um encoder para área classificada é certificado com o padrão de segurança apropriado. Por exemplo, o protocolo do encoder ACURO AD37 é certificado de acordo com a IEC 61508, a SIL3 e a ISO 13849, Cat. 3 PLe (Performance Level).
Na prática, um encoder de segurança inclui:
- Interface mecânica segura: normalmente superdimensionada ou redundante, como o uso de uma chaveta e um colar de travamento.
- Sensores integrados para monitorar outros equipamentos: sensor de temperatura para monitorar os enrolamentos do motor.
- Mecanismos de detecção dupla (redundância) para evitar falhas de causa comum: um sensor óptico absoluto digital e um sensor óptico analógico incremental.
- Dois canais separados para transmitir dados através do encoder: um canal para transmitir dados digitais absolutos e o segundo canal para transmitir dados analógicos incrementais e dados de diagnóstico de níveis mais elevados em sensores de placa.
- Uma interface elétrica para área classificada para transmitir dados do encoder escravo para o mestre (inversor ou PLC).
- Um protocolo de comunicação para área classificada.
- Diagnóstico integrado/autoteste.
É importante lembrar que o nível de segurança do sistema é tão bom quanto seu elemento menos confiável. Vincular um encoder SIL3 a componentes com classificações de segurança mais baixas não resultará em um sistema SIL3.
Normas de Segurança Funcional
Embora os padrões individuais de segurança funcional especifiquem o desempenho dos componentes, a segurança funcional é implementada na operação do equipamento. Uma máquina segura é definida como aquela que opera dentro de parâmetros que garantem uma operação segura. Sempre que o equipamento, a lógica de controle e/ou os operadores tentarem operar a máquina fora desses parâmetros, os componentes de segurança deverão impedir ações adicionais e colocar o equipamento em um estado seguro conhecido.
As principais normas de segurança funcional incluem:
- IEC EM 61508, Partes 1 a 3: a principal norma de segurança funcional, amplamente aplicada a todos os tipos de sistemas elétricos/eletrônicos/programáveis (electrical/electronic/programmable systems, ou E/E/PS) críticos de segurança e sistemas com uma função de segurança incorporando E/E/PS. Define o Nível de Integridade de Segurança (Safety Integrity Level, ou SIL) e a estrutura de classificação de segurança.
- IEC 61800-5-2: Sistemas de acionamento de energia elétrica com velocidade ajustável, requisitos de segurança funcionais. Define as funções do inversor para área classificada, como SLS, SDI e SLI.
- IEC 62061: Segurança de máquinas, segurança funcional de E/E/PS relacionados, com base na norma EN 61508.
- ISO 13849-1, -2: segurança de máquinas, componentes de sistemas de comando relacionados à segurança. Uma norma não dependente da tecnologia para a segurança do sistema de controle de máquinas. Ela define a estrutura de classificação de segurança do Nível de Desempenho (Performance Level, ou PL).
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