A quantidade crescente de acidentes de trabalho faz com que a segurança seja um fator determinante para a automação industrial, pois grande parte dos casos ocorre em ambiente industrial. Além de todos envolvidos no processo, as máquinas e equipamentos também devem estar protegidos, seguindo rigorosas Normas Regulamentadoras e boas práticas de engenharia para um funcionamento adequado e seguro.
Nível de risco no sistema de Safety da automação industrial
No Brasil, a norma responsável por definir os procedimentos e técnicas de proteção é conhecida por NR-12. Ela estabelece que, para máquinas e equipamentos, a proteção seja baseada no conceito de Falha Segura. De acordo com este conceito, quando houver qualquer falha no sistema da máquina, os dispositivos de segurança devem atuar de modo que o sistema entre numa situação segura, impedindo ou prevenindo acidentes.
As máquinas e equipamentos são divididos em categorias, que definem o risco da mesma, e variam de acordo com a severidade de possível ferimento, frequência do risco, tempo de exposição e possibilidade de evitar o perigo. Esse conjunto de fatores define o risco de um equipamento e o classifica nas categorias B, 1, 2, 3 e 4 (do menor para o maior risco). Por exemplo, utilizando a tabela abaixo presente na NR-12, uma máquina que pode causar um ferimento irreversível, cujo tempo de exposição é frequente, porém é possível evitar o perigo, deve possuir categoria 3.
Na automação industrial, diversos equipamentos de segurança são responsáveis por compor uma máquina, como botão de emergência, cortina de luz, chaves de emergência, entre outros. Através desses dispositivos, inicia-se o princípio de segurança funcional: com o monitoramento dos sinais desses sensores, dispositivos de controle, como relés de segurança ou equipamentos de redes seguras, fazem a análise do sinal para realizar partidas e paradas de atuadores e/ou motores.
Quanto maior a categoria definida para a máquina, maior deve ser a confiabilidade do sistema, portanto para implementar o conceito de Falha Segura é necessário colocar equipamentos com redundância. Com o avanço das redes industriais, muitas já possuem o perfil Safety, que possibilita inserir os sistemas de controle da máquina ou equipamento juntamente com os sistemas de segurança, de acordo com a categoria acima mencionada.
Estas redes possuem duas funções chave em seu protocolo: A validação dos pacotes de dados que trafegam na automação e a certificação das informações dentro do domínio de tempo, com isso o sistema de segurança tem prioridade sobre o de controle e, sempre que colocado em uma situação de risco, a rede fará com que o sistema entre em estado seguro, atendendo sua categoria.
PROFISafe E Safety Over IO-Link
Essa tecnologia de segurança combinada à tecnologia de controle seguro permite conceitos inovadores para a segurança da máquina, tornando-a mais eficiente, flexível e garantindo um processamento seguro das informações para reduzir os riscos das pessoas envolvidas. Atualmente a tecnologia líder que permite sistemas de automação segura baseada em fieldbus é a comunicação PROFIsafe, que já possui milhões de nós instalados e atende aos padrões de regulamentação de todo mundo.
Neste cenário, a Balluff desenvolveu uma solução de segurança integrada baseada no IO-Link e orientada pelo PROFIsafe, chamada de Safety Over IO-Link. Este conceito é a continuação lógica da filosofia IO-Link, ou seja, utiliza todos os benefícios essenciais existentes no IO-Link, como envio simples de dados e troca de informações, alta flexibilidade e aplicabilidade universal para sinais de segurança.
A tecnologia é aberta no nível do sensor, permitindo a conexão de qualquer dispositivo de segurança e gera baixos custos de manutenção graças ao sistema de diagnóstico abrangente e à facilidade de troca do dispositivo. Além disso, permite a redução no número de endereços IP necessários e também a adoção de conceito de fiação padronizado, com possibilidade de conexão direta de dispositivos de proteção confiáveis.
Pirâmide de automação com segurança sobre o IO-Link
Esta solução se dá através do Hub de Segurança, que é conectado a uma porta Master IO-Link, permitindo a mesma infraestrutura existente de automação e faz a comunicação entre os periféricos de segurança funcional e o controlador de segurança. A parametrização ocorre de modo centralizado através do sistema central de controle.
O hub de segurança tem quatro entradas seguras de dois canais para coletar sinais de segurança, duas saídas seguras para desligar os atuadores de segurança e duas portas multicanais para conectar coisas como intertravamentos de segurança que exigem que os sinais de entrada e saída sejam processados simultaneamente. O sistema é certificado pelo TÜV e PNO e pode ser usado até o PLe/SIL 3 ou Categoria 4 para NR12.
Assim como outros dispositivos IO-Link, o Hub possui grau de proteção IP67, com sua instalação no campo, possibilita redução de painéis, sistemas mais enxutos e facilita a instalação/manutenção. Todos os parâmetros dos dispositivos de segurança podem ser transferidos facilmente a outras máquinas. Além disso, o sistema pode ser adaptado a novas exigências com facilidade e rapidez.
O Safety Over IO-Link funciona como uma extensão do IO-Link: utiliza uma camada adicional de comunicação segura desde o dispositivo até o Mestre através do conceito de Black Channel. O Hub recebe o sinal redundante fornecido pelos equipamentos de segurança (OSSD – Output Signal Switching Device) e utiliza o fieldbus existente para transportar o pacote de dados seguro nessa. O princípio de funcionamento do Black Channel pode ser verificado na figura abaixo:
Com a garantia de integridade, pontualidade e autenticidade na entrega dos dados, o Safety Over IO-Link se torna a comunicação mais adequada para a segurança integrada. E junto com todos dispositivos de segurança que a Balluff oferece, possibilita uma automação mais eficiente, enxuta e flexível para sua máquina.
Balluff, paixão por automação.
Artigo escrito por Thomailson Pereira
Engenheiro de Aplicação na Balluff Brasil
