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Revolución en la seguridad de máquinas I - Seguridad en buses de campo

Actualmente la seguridad en máquinas y procesos industriales está sufriendo una revolución: la incorporación de la seguridad mediante los buses de campo basados en Ethernet y la incorporación de la seguridad a accionamientos de motores.

Revolución en la seguridad de máquinas I - Seguridad en buses de campo

Hoy vamos a hablar de la innovación que supone disponer en un bus de campo de la seguridad integrada.

La incorporación de la tecnología Ethernet en la industria está suponiendo una revolución en sí misma, ya que está cambiando la topología de los esquemas de automatización. Actualmente con una red podemos controlar Motion (Servos, variadores) E/S Remotas, visión y seguridad.

Normativa actual

La normativa vigente aplicable a todas las máquinas comercializadas en Europa es la Directiva de Máquinas 2006/42/CE (es una actualización de la 98/37/CE). Esta Directiva se publicó el 9 de junio de 2006 en el Diario Oficial de la Unión Europea (L 157) y siendo de obligado cumplimiento desde el 29 de diciembre de 2009.

Las normas EN se dividen en normas del tipo A (normas básicas de seguridad), B (aspectos de seguridad especiales) y C (seguridad de máquinas con requisitos de seguridad detallados).

 

Normativa de Seguridad en la redes Ethernet

Con la incorporación de estas nuevas tecnologías las normativas comenzaron a abordar la nueva situación que permite determinar el nivel de seguridad en soluciones basadas en software y dispositivos de seguridad programables, como la normas IEC 61508, IEC 62061, ISO 13849. Estas tecnologías cumplen hasta el nivel de seguridad SIL 3.

En la norma IEC 61508 (Seguridad funcional de los sistemas eléctricos/electrónicos/electrónicos programables relativos a la seguridad) se definen los requisitos para los sistemas de seguridad de una instalación independientemente de la aplicación. Con esta norma se busca aproximar la normativa nacional a la internacional y potenciar el uso de dispositivos y sensores con microprocesadores para tareas de seguridad.

Las soluciones ya están aquí

El día a día y la evolución del sector está demostrando que las soluciones consisten en integrar la seguridad de máquinas y procesos dentro de las redes Ethernet Industrial de control. Estas redes son capaces de trabajar simultáneamente con E/S, Motion, Visión y Seguridad. Siempre dependiendo del grado complejidad de la máquina, optaremos por una solución estándar con un relé de seguridad o una solución integrada en Ethernet.

Con anterioridad a estas soluciones basadas en Ethernet se optaba por:

- Relés de seguridad: para aplicaciones de pequeña escala

- PLC de seguridad: para aplicaciones de mayor complejidad en número de Entradas y Salidas seguras. El sistema queda al margen del resto de la solución de control.

- Soluciones en Red: soluciones de seguridad sobre redes como Profibus o DeviceNet. Son soluciones más parecidas a las que estamos hablando, que comparten la misma red que el control pero han de disponer de un controlador de seguridad aparte del PLC general y módulos de E/S de Seguridad propios ya que no se pueden integrar en la misma cabecera que las E/S estándars.

 

Todas ellas son soluciones válidas y que se siguen utilizando. Su principal problema es que son sistemas que no están integrados dentro del sistema de control general de la máquina. Algunos de ellos, como las soluciones en red, casi llegan a estar integradas pero no al nivel de las soluciones basadas en Ethernet. Esto hace que la seguridad y el control nunca lleguen a estar perfectamente unidos, careciendo de las ventajas que luego veremos.

 

Integración de la seguridad

Con las soluciones basadas en Ethernet la seguridad forma parte del control, ya que se pueden programar utilizando la misma plataforma software con la que se realiza el programa de control y el HMI o la solución de Motion Control. Esto permite compartir variables entre todos los dispositivos y disponer de una seguridad adaptable a diferentes estados de máquina ya que el programa de control puede incidir en el de seguridad.  Así mismo, los módulos de E/S de Seguridad se pueden montar en la misma cabecera que los E/S estándar, lo cual ahorra tiempo y dinero en la instalación.

Actualmente las soluciones de Seguridad en Ethernet están basadas en una CPU o un controlador de seguridad y E/S que se montan en las cabeceras. Mediante el software de programación basado en bloques de función FB se programa la lógica de seguridad, lo cual aporta mucha flexibilidad y prestaciones extras.

Los datos relativos a la seguridad son enviados por el mismo medio que los datos normales, existiendo una serie de mecanismos que aseguran las comunicaciones de seguridad ante posibles errores (repetición de mensajes, pérdida de mensajes, orden erróneo de mensajes, retraso de mensajes, etc).

 

Hoy en día todos los buses basados en Ethernet tienen la opción de seguridad integrada, e incluso hay protocolos que adoptan la parte de seguridad de otros protocolos. Así por ejemplo, la seguridad en SERCOS III integra el perfil de seguridad FSP Safety basado en el protocolo de seguridad CIP Safety de ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), el mismo CIP Safety que utiliza Ethernet/IP.

Especial atención merece OpenSAFETY, actualmente el único protocolo de seguridad abierto completamente y que está disponible para los dispositivos y fabricantes con una licencia sin coste. Además no necesita la adquisición de ningún hardware específico, lo cual permite una implantación fácil y económica. OpenSAFETY pertenece a Powerlink (B&R) y puede intercambiar datos relacionados con la seguridad a través de cualquier sistema de bus de campo, lo que posibilita integrar módulos y máquinas periféricas en una solución global de seguridad, incluso si utilizan una marca diferente de autómata con un sistema de bus diferente a la máquina principal.

Al final disponemos de una sola red para todas las funciones de máquina, un único medio de comunicación entre todos los elementos.

 

Ventajas

# Un único software para programar el control y la seguridad.

# Integración de todas la variables de control y seguridad en todos los dispositivos.

# Configuración de comunicaciones estándar para todos los dispositivos, una red para TODO.

# Simplicidad de cableados tanto de red como de elementos de seguridad.

# Clonación de programas sencilla.

# Flexibilidad de montaje de E/S seguras en cualquier cabecera.

# Flexibilidad de programación de la lógica de seguridad, al no estar basada en cableado sino en Software.

# Mejora en el diagnóstico de fallos, minimizando los tiempos de parada y aumentando la productividad.

 

 

 

# Protocolos

# Safety over EtherCat 

# Open Safety 

# Profisafe

# Servos III Safety

# Ethernet/IP CIP Safety

# Interbus Safety

# Safety Network

 

# Normativa


Directive 2006/42/EC on machinery

Functional Safety and IEC 61508

http://www.61508.org/

# Documentación - Normativa Seguridad infoPLC

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