Les automates de sécurité
permettent de créer des
applications sophistiquées en
tenant compte simultanément d’un
grand nombre de paramètres. Leur
flexibilité et leur évolutivité en font
une solution presque universelle
qui de plus, ne cesse de gagner en
réactivité comme en témoigne la
dernière technologie mise au point
par B&R.
La logique câblée à relais ou à coupleurs qui a prévalu jusqu’à l’arrivée des automates de sécurité, est aujourd’hui
dépassée par les coûts de sa
maintenance mais aussi par la
complexité d’étude et de mise en
œuvre. La sécurité câblée a de
surcroît des fonctionnalités limitées et quasiment aucune flexibilité
puisque la seule réaction possible
est le plus souvent, la coupure de
l’alimentation. Il faut alors compter avec des arrêts de production, des
marches à vide et des procédures
de redémarrage parfois longues.
Sur un très large éventail de sites
professionnels, les automates de
sécurité s’imposent pour garantir
la sécurité des personnes – opérateurs, intervenants, populations –
ainsi que pour la protection de
l’installation. On les trouve sur
les machines dans le manufacturing mais aussi, au plus près
des installations dans le process,
dans la production énergétique
notamment dans l’éolien ainsi que
dans nombre d’installation dites
off-shore.
Les automates de sécurité se
distinguent des automates programmables classiques par une architecture interne particulière ainsi que par des procédures de tests
automatiques qui visent à éviter que
survienne une situation potentiellement dangereuse en cas de défaillance de l’équipement. Les entrées et les sorties par exemple, doivent
permettre de détecter la présence
d’un court-circuit qui anéantirait
la fonction couverte. En cas de
défaillance, le dispositif concerné
doit basculer vers une position de
repli sûre et les éléments principaux
de l’automate doivent s’inscrire
dans une structure redondante. En outre, les logiciels applicatifs s’exé-
cutent dans des temps limités et au
terme d’une procédure contrôlée.
L’apport de B&R au premier semestre 2015
Présentés sur le salon de Hanovre,
les nouveaux modules E/S mixtes
de la famille X20 Safe du fabricant Autrichien B&R, permettent
d’accéder à la sécurité programmable au travers d’une solution
modulaire.
Les produits de sécurité avec
composants électroniques doivent
être capables de se tester et
de se surveiller eux-mêmes
périodiquement. Ces processus
d’auto-surveillance fournissent des
données de diagnostic comme la
température de fonctionnement
ou les fluctuations de la tension
d’alimentation, ce qui permet de
détecter les défauts de connexion
avec les capteurs-actionneurs
ou encore, les interrupteurs
de porte mal ajustés. Dans la
solution de sécurité de B&R,
toutes ces données sont stockées
sur un serveur web intégré. Les
techniciens de maintenance
peuvent ainsi y accéder de n’importe où via un navigateur web ce
qui apporte toute la souplesse du
télédiagnostic.
Un système de sécurité intégré
modulaire est par essence flexible,
ce qui permet de le faire évoluer
et de l’adapter à différentes situations. Un constructeur proposant
des variantes de ses machines
pourra déployer une solution
de sécurité minimaliste gravitant
autour d’un seul module mixte ou
à l’inverse, une solution étendue
comportant un automate de sécurité dédié et puissant, en
créant et testant l’application avec
le même logiciel. Une fois développée, une fonction de sécurité
peut être réutilisée avec n’importe
quelle configuration de machine.
Récemment présentée à Paris sur
le salon Smart Industries, la gamme
B&R X20 Safe comporte neuf réfé-
rences : les modules E/S mixtes de
la série standard, les modules E/S
mixtes de la série SLX intégrant
un automate de sécurité virtuel et
les modules E/S mixtes de la série
SRT disposant de la technologie
reAction sur laquelle nous reviendrons par la suite. Chaque série se
décline en trois variantes selon le
nombre d’entrées-sorties sûres :
4 entrées et 2 sorties 200 mA,
8 entrées et 6 sorties 200 mA et
enfin, 8 entrées et 4 sorties 3 A,
plus 2 sorties 200 mA.
Ces différentes configurations et
variantes permettent d’ajuster la
solution de sécurité au plus près
des besoins et de la faire évoluer
au fil du temps.
Le temps de réaction, variable fondamentale de la sécurité
On estime communément que
chaque milliseconde gagnée
dans le temps de réaction d’une
solution de sécurité correspond
à une réduction moyenne de la
distance d’arrêt d’environ 2 mm.
Ainsi les temps de réponse
obtenus avec une solution filaire
étant toujours supérieurs à
50 ms, la course résiduelle après
détection sera au moins égale à
100 mm.
La solution repose sur des
équipements de la gamme X20
Safe de B&R interconnectés au
travers de liaisons Powerlink
et s’appuyant sur le protocole
openSafe. Certifié TÜV pour les
applications SIL3, ce protocole
assure la sûreté des transmissions permettant d’abaisser les
temps de réponse autour de
10 ms, ce qui réduit la course
résiduelle à seulement 20 mm. Il
s’agit du seul protocole ouvert,
non propriétaire adapté à la sécurité intégrée ce qui notamment,
facilite l’adoption de ce standard
par les fabricants de capteurs actionneurs de sécurité.
Raccourcir les temps de réaction revient à réduire les forces
d’impact ainsi que les distances
de sécurité. Directement applicables aux réalisations actuelles,
ces associations de technologies
permettent de concevoir des
machines certes plus sûres mais
qui peuvent aussi devenir plus
compactes ou fonctionner à des
vitesses plus élevées.
Cela étant, le temps de réaction
dépend de plusieurs facteurs :
charge des processeurs, charge
du réseau, nombre de nœuds de
communication mobilisés, etc.
B&R toujours dans la gamme X20
Safe, explore d’autres voies technologiques permettant d’amé-
liorer les performances d’une
solution de sécurité. Ainsi, les
modules E/S mixtes de la série
X20 SRT intègre une technologie
baptisée reAction. Elle consiste à
intégrer dans le module lui-même
une puce reprogrammable de
type FPGA (Field-Programmable
Gate Array). À l’aide de blocs
logiques préconstruits et de
ressources de routage programmables, Il est possible de configurer de tels circuits afin de mettre
en œuvre des fonctionnalités
matérielles personnalisées.
Ici, la programmation de ces
modules s’effectue dans l’environnement Safe Designer d’Automation Studio comme pour
n’importe quel autre composant de la solution de sécurité
proposée par B&R. Le FPGA se
programme graphiquement avec
le langage FBD IEC 61131-3 qui
est simple d’utilisation et auquel
les automaticiens sont familiarisés. L’utilisateur crée donc le
programme sur son PC avant de
le charger dans le FPGA intégré
à un module de la série X20 SRT.
Le temps de réaction incluant
la circulation du signal entre le
capteur, les modules E/S mixtes
X20 SRT et l’actionneur descend
alors à 100 µs. La réduction de
la distance d’arrêt obtenue avec
un module X20 SRT par rapport
à celle obtenue avec les modules
E/S X20 Safe standards, se chiffre
donc en centimètres.
La technologie reACTION permet
donc d’aller encore plus loin
dans la conception de machines
compactes et d’équipements
à haute réactivité, notamment
lorsqu’il s’agit d’installer des
barrières immatérielles.
