Siemens Safety Integrated: Programma di sicurezza per l’industria

• Per gli ingressi e le uscite dei se-

• concetto di 2 trasduttori: un secon-

4.3.3 Struttura

gnali rilevanti per la sicurezza

do sistema di misura non è neces-

del sistema

(SGE/SGA) la periferia NCK e la peri-

sario ma può essere utilizzato in

feria del PLC costituiscono la strut-

modo standard come sistema di mi-

Vedere anche il capitolo 4.9 “Dati di

tura a due canali per i predetti se-

sura diretto (DMS). Deve soddisfare

ordinazione e documentazione“

gnali.

le specifiche del circuito di misura

del SIMODRIVE 611D.

• La SINUMERIK safety integrated è

SIMODRIVE 611D

un’opzione software ed è costituita

• i cavi dei circuiti di misura devono

• safety integrated è disponibile solo

da una opzione base e da una op-

rispettare le specifiche del SIMO-

con azionamenti digitali

zione assi. Nell’opzione base è già

DRIVE 611D, p.e. schermatura a

compresa l’opzione assi per 4 azio-

coppia.

• si impiega con la performance e la

namenti.

regolazione standard 2 del 611D

SIMATIC

• Per le funzioni SI sono necessarie

• le unità di regolazione devono esse-

risorse di sistema a livello di CPU-

• si possono utilizzare tutti i componen-

re ordinate sempre con il circuito di

NC che dipendono dal numero di

ti standard della famiglia SIMATIC.

misura DMS

funzioni utilizzate e dal numero de-

• la periferia CN e la periferia PLC

• safety integrated si può usare su

gli azionamenti. In casi limite può

rappresentano la struttura a due ca-

azionamenti mandrino, su aziona-

essere necessario l’impiego di una

nali per gli ingressi e le uscite rile-

menti per motori lineari e su aziona-

CPU più performante.

vanti per la sicurezza (SGE/SGA).

menti assi

Trasduttori e circuiti di misura

• deve essere sempre disponibile mi-

HMI

nimo un sistema di misura.

• fondamentalmente si possono usa-

• pannelli di servizio e visualizzatori

re tutti i sistemi di misura previsti

(TD/OP) non fanno parte del concet-

SINUMERIK

per il SIMODRIVE 611D.

to di sicurezza. Essi servono esclu-

• la safety integrated è disponibile

• concetto di 1 trasduttore: è neces-

sivamente per visualizzare dati rile-

solo con i SINUMERIK 840C e

sario almeno un sistema di misura

vanti per la sicurezza per la

840D con il SIMODRIVE 611D. Con

che di regola viene accoppiato

diagnostica e la messa in servizio.

questi sistemi si possono utilizzare

come trasduttore incrementale o

tutte le CPU previste.

assoluto con il sistema di misura

del motore indiretto (MS). Il sistema

di misura deve soddisfare le specifi-

che del circuito di misura del SIMO-

DRIVE 611D.

4/12 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4.3.4 Principi guida per

Sensori

Logica

Attuatori

le applicazioni

Struttura base per il collegamento

Trasduttori

Motori

di sensori ed attuatori

I segnali di processo rilevanti per la

Fotocellule

Freni

sicurezza vengono rilevati da sensori

ed analizzati da una piattaforma logica

(piattaforma safety integrated) che

provvede ad inviare i relativi comandi

Pulsanti di

Contattori

agli organi attuatori secondo le varie

PLC

Aziona-

emergenza

categorie di comando (vedere la nor-

mento

mativa EN 954-1).

Interruttori

Elettrovalvole

Si distinguono due tipi di collegamento:

collegamento tramite periferia E/A

di PLC e CN

Scanner

Dispositivi di

*SI = Safety Integrated

interblocco

questo vale per

• sensori quali p.e. interruttori, con-

Tabella 4/17

tatti di cancelli di protezione, pul-

Schema a blocchi “sensori-logica -attuatori”

santi di emergenza, fotocellule, bar-

riere luminose ecc.

• attuatori quali p.e. contattori, elettro-

sensori ed

valvole, dispositivi di interblocco, fre-

Sensori ed attuatori

attuatori tramite

ni, lampade di segnalazione.

periferia E/A

Questi segnali vengono collegati di-

rettamente (senza apparecchiature in-

termedie di analisi) alle unità di perife-

E/A PLC

E/A CN

sensori ed

ria standard del PLC e del CN.

attuatori tramite

I segnali vengono quindi trasferiti, tra-

interfacce

mite bus separati (PROFIBUS e bus

specifiche

azionamento), alla piattaforma “SINU-

MERIK safety integrated

PLC integrato

Freno

Collegamento tramite specifiche in-

Trasduttore

terfacce o tramite bus

Azionamento

Questo vale per:

piattaforma “safety integrated”

• sensori quali p.e. sistemi di misura

motore, sistemi di misura diretti

• attuatori quali p.e. servomotori, mo-

Tabella 4.18

tori mandrino, motori lineari.

Struttura base del collegamento di sensori ed attuatori

Il collegamento avviene tramite cavi

standard su interfacce specifiche. Nel

L’attribuzione diretta sensore ⇒ logica

Nota: è previsto in futuro il collega-

caso p.e. di datori di misura e di mo-

di valutazione integrata ⇒ attuatori

mento degli “ingressi rilevanti per la

tori il collegamento avviene diretta-

aumenta la trasparenza e consente di

sicurezza” e delle “uscite rilevanti per

mente sull’azionamento (convertito-

evitare errori nella progettazione e nel

la sicurezza” esclusivamente a unità

re). Non essendo necessario alcun

cablaggio. La semplificazione delle in-

di periferia PLC a due canali e la tra-

sensore esterno aggiuntivo, p.e. un

frastrutture di macchina che si può

smissione dei segnali rilevanti per la

secondo sistema di misura, o appa-

così raggiungere aumenta la disponi-

sicurezza tramite PROFIBUS alla piat-

recchiature di analisi esterne, le infra-

bilità della macchina stessa.

taforma “SINUMERIK safety integra-

strutture di macchina possono essere

ted

facilmente realizzate.

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/13

Sensori/attuatori:

concetto dei 3 morsetti

uscita di test

Per i sensori e gli attuatori che si col-

legano alla periferia E/A del PLC e del

CN si può partire come schema base

dal concetto dei tre morsetti. Se i se-

Uscite

Pulsante di

gnali di un sensore vengono letti su

emergenza

due canali basta un uscita di test a un

PROFIBUS

PCL

canale per realizzare un comando in

classe 3. Sono così necessari per col-

legare il sensore in modo rilevante

Ingressi (SGE)

per la sicurezza 3 morsetti sulla peri-

feria E/A.

• Collegamento dei sensori

2 ingressi +1 uscita =

3 morsetti

Ingressi (SGE)

Se un attuatore viene comandato su

due canali, basta un canale di rilettura

Bus azionamento

del segnale di processo perché il co-

mando possa soddisfare la categoria

3. Sono così necessari anche per col-

Uscite (SGE)

legare un attuatore in modo rilevante

per la sicurezza 3 morsetti sulla peri-

feria E/A.

• Collegamento degli attuatori

Tabella 4.19

2 uscite +1 ingresso =

Ingressi “rilevanti per la sicurezza” : cablaggio di un pulsante di emergenza

3 morsetti

Segnali d’ingresso rilevanti per la

Nota: in caso di sensori elettronici,

sicurezza

cioè senza organi meccanici in movi-

mento come p.e. molti tipi di fotocel-

Di norma tutti i segnali di processo ri-

lule, il segnale presente sull’ingresso

levanti per la sicurezza ( sensori come

del PLC e del CN resta uguale. L’usci-

p.e. pulsanti di emergenza, cancelli di

ta di test del PLC viene collegata co-

protezione, fotocellule ecc.) devono

munque direttamente al sensore. Il

essere collegati in modo ridondante e

concetto dei 3 morsetti è pienamente

separato, proprio come ingressi “rile-

rispettato.

vanti per la sicurezza” (SGE), agli in-

gressi sulla periferia a due canali del

PLC e del CN. Il conduttore comune

deve essere collegato all’alimentazio-

ne a 24V. Perché sia efficace il control-

lo di questi sensori l’alimentazione a

24V deve essere fornita da una uscita

normale (uscita di test) del PLC.

Per questi ingressi occorre stabilire

un tempo di tolleranza che di solito

deve essere abbastanza breve, sca-

duto il quale si attiva una routine di

controllo e viene eseguito automati-

camente un arresto sicuro della mac-

china.

4/14 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Segnale d’uscita rilevante per la si-

curezza, commutazione P/P

Ingresso di test

In un circuito con commutazione ver-

so P i due attuatori attivano sempre in

serie il carico. Entrambi i canali (CN e

PLC) comandano gli attuatori con la

Uscite (SGA)

Relè

tensione positiva (+24V) (commuta-

zione positivo-positivo). Come attua-

PROFIBUS

tori si possono utilizzare p.e. i più co-

PCL

muni contattori per il comando di

motori. Nel caso di carico idraulico, si

Ingressi

possono pilotare direttamente elettro-

valvole con un circuito a due canali.

Circuito

La rilettura del circuito di carico deve

Segnale di rilettura

di carico

essere la più diretta possibile. Così

p.e. la rilettura della pressione idrauli-

ca deve avvenire tramite un sensore

Ingressi (SGE)

installato sulla valvola idraulica.

Bus azionamento

Caratteristiche

• il circuito di carico viene sempre co-

mandato o interrotto su due canali

Relè

Uscite (SGA)

• come attuatori si possono utilizzare

tutti i più usuali (standard) compo-

nenti come p.e. contattori, elettro-

valvole ecc.

Tabella 4.20

• i contatti di rilettura (in apertura) de-

Segnale di uscita “rilevante per la sicurezza” commutazione P/P

gli attuatori sono a 24V, vengono at-

tivati in serie e riletti dal PLC su un

solo canale

• le SGA possono essere utilizzate

anche direttamente per l’inserzione

• con il test dinamico forzato si pos-

sicura del blocco partenza motori

sono evidenziare errori su entrambi

tramite ET200S. Il comando degli

gli attuatori

attuatori avviene di norma dal SI-

• in caso di guasto di un attuatore il

MATIC tramite PROFIBUS (vedere

carico può essere attivato comun-

cap. 2.3).

que dal secondo canale

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/15

Segnale d’uscita rilevante per la si-

curezza, commutazione P/M

Uscita a relè

Ingresso di test

Nel circuito con commutazione PM il

circuito di carico viene attivato solo

da un attuatore. Il canale CN fornisce

all’attuatore la tensione positiva

Uscite (SGA)

(+24V) mentre il canale PLC fornisce

all’attuatore la tensione di riferimento

PROFIBUS

PCL

(0V) (commutazione positivo-massa).

Questa variante di comando è sem-

pre necessaria se per comandare l’at-

Ingressi

tuatore è disponibile una sola bobina,

Questo è p.e. il caso in cui si ha:

Relè

• il freno di stazionamento integrato

Segnale di rilettura

nel motore

• magneti di blocco sui cancelli di si-

Ingressi (SGE)

Circ.di

curezza

carico

• freno di funzionamento comandato

Bus azionamento

idraulicamente tramite elettrovalvola

(p.e. motori lineari).

Uscite (SGA)

La rilettura dal circuito di carico do-

vrebbe essere la più diretta possibile.

Così p.e. la rilettura della pressione

idraulica va eseguita tramite un sen-

sore montato sulla valvola idraulica.

Tabella 4.22

Segnale di uscita “rilevante per la sicurezza” commutazione P/M

Caratteristiche

• il circuito di carico viene in questo

caso attivato o disattivato con un

• Con il test dinamico forzato si pos-

solo canale

sono evidenziare errori sull’attuatore

• come attuatori si possono utilizzare

• Se l’attuatore si guasta, il carico po-

solo componenti idonei secondo EN

trebbe non essere più disattivabile

954-2 come p.e. contattori, elettro-

in modo sicuro tramite lo specifico

valvole ecc

percorso. In questo caso si devono

• il segnale di rilettura (in apertura)

mettere in atto ulteriori provvedi-

dell’attuatore è fisso a +24V e viene

menti a seconda dell’attuatore e

riletto dal PLC come a un canale. Se

dell’equipaggiamento come p.e.:

disattivazione centrale; ulteriori test.

non è disponibile alcun contatto di

rilettura, occorre comportarsi come

descritto nel par. 4.3.4 “Comando

Esempio applicativo

freno rilevante per la sicurezza,

Nel circuito di carico si possono inse-

commutazione P/M

rire attuatori in sicurezza come p.e.

motori idraulici, trasportatori di trucio-

li, pompe per il sistema di raffredda-

mento, l’idraulica direttamente tramite

elettrovalvole, la pneumatica diretta-

mente tramite elettrovalvole, comandi

di saldatura, laser, apparecchiature di

taglio s getto d’acqua ecc.

4/16 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Test dinamico forzato: generalità

Uscita a relè

Ingresso di test

(estratto da una memoria tecnica (6)

del BIA (Istituto per l’assicurazione

contro gli infortuni sul lavoro)

Per tutti i segnali ed i dati statici si

Uscite (SGA)

deve eseguire un test dinamico forza-

to. Nell’intervallo di tempo richiesto

PROFIBUS

PCL

(8 ore) lo stato del segnale deve va-

riare dal livello logico 1 al livello logico

0 o viceversa. Se lo stato del segnale

Ingressi

è diventato statico a causa di un erro-

re, questo viene riconosciuto al più

Motore

tardi nell’esecuzione di questo test

Segnale di rilettura

dinamico tramite il relativo confronto.

Un test dinamico forzato deve essere

previsto p.e. per i componenti neces-

Ingressi (SGE)

Freno

sari per la funzione di arresto (p.e.

contattori e semiconduttori di poten-

Bus azionamento

za, per i cosiddetti percorsi di disin-

serzione e per la procedura di disatti-

vazione.

Uscite (SGA)

In generale la procedura di disattiva-

zione, p.e. la violazione di un criterio

di valore limite, non può essere testa-

ta tramite altre procedure come il

Tabella 4.23

confronto incrociato, se la macchina

Comando freno rilevante per la sicurezza - Commutazione P/M

si trova in uno stato normale. Questo

vale anche per gli errori nel percorso

complessivo di disinserzione compre-

Comando freno rilevante per la si-

• con il test dinmico forzato si posso-

so il relativo hardware e software e

curezza - commutazione P/M

no riconoscere errori nell’attuatore

gli elementi di commutazione del ca-

Il principio di base è riportato nel par.

• come ulteriore test è previsto un

rico. Prevedendo uno stop di test ad

4.3.4

“Segnale d’uscita rilevante per

test del freno il quale verifica la

una cadenza di otto ore con confronto

la sicurezza- commutazione P/M

coppia frenante realmente disponi-

ed una corrispettiva posizione d’atte-

bile. Questo viene integrato nel test

sa si possono riconoscere errori an-

Caratteristiche

dinamico forzato per lo stop di test

che in uno stato normale (stato nor-

(per il percorso di disinserzione)

male significa che la macchina non

• il circuito di carico viene attivato o

presenta per l’operatore alcuna ano-

disattivato a un solo canale

• in caso di mancanza di tensione o di

malia).

rottura dei conduttori lo stato sicuro

• come attuatori si possono utilizzare

del freno si attiva in modo meccani-

solo componenti idonei secondo EN

Test dinamico forzato con

co tramite le molle di recupero.

954-2 come p.e. contattori, elettro-

SINUMERIK safety integrated

valvole ecc.

Esempio applicativo

Il test dinamico forzato serve per ri-

• contatti di rilettura sui freni non sono

conoscere errori nel software e nel-

Nel circuito di carico si possono co-

sempre direttamente disponibili. Per-

l’hardware di entrambi i canali di con-

mandare in sicurezza attuatori come

tanto si utilizza quale segnale di rilet-

trollo. Per questo le parti rilevanti per

p.e. freno di stazionamento elettrico,

tura il collegamento verso massa

la sicurezza in entrambi i canali devo-

freno di funzionamento elettrico, elet-

della bobina dell’attuatore. Si posso-

no essere verificate almeno una volta

trovalvola per freno di funzionamento

no così riconoscere cortocircuiti sia

in un definito intervallo di tempo in

idraulico ecc.

verso M sia verso P in modo sicuro.

tutte le possibili situazioni rilevanti per

Il concetto dei 3 morsetti è pertanto

la sicurezza. Un errore in un canale di

anche qui utilizzabile.

controllo porta ad una discrepanza e

viene riconosciuto tramite il confronto

incrociato dei dati e dei risultati logici.

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/17

Il test dinamico forzato del percorso

Errori che vengono riconosciuti trami-

•

funzionamento di test con can-

di disinserzione (stop di test) deve es-

te test dinamico forzato o confronti

celli di protezione aperti

sere attivato dall’utente oppure deve

incrociati portano ad una reazione di

Per la prima volta è anche possibile

essere automatizzato nel processo e

stop di tipo F ed attivano ulteriori rea-

un funzionamento test del program-

cioè p.e.:

zioni di stop (vedere par. 4.3.2 “Rea-

ma nel quale si possono far ciclare

zioni allo stop

• per assi che si trovano fermi, dopo

programmi completi o parti di pro-

aver attivato l’impianto

gramma con velocità ridotta sicura

Esempio applicativo

• all’apertura dei cancelli di protezio-

in una “prova in bianco”. L’operatore

Tramite la combinazione di “SINUME-

attiva, premendo un tasto, di solito

RIK safety integrated” e di funzioni di

il pulsante di start, l’esecuzione

• ad una cadenza prevista (p.e. ogni 8

sicurezza, si possono realizzare ora

continua del programma. Se duran-

ore)

concetti completamente nuovi per

te il test l’operatore riconosce un

• in funzionamento automatico in di-

quanto riguarda il controllo ed il servi-

errore di programma, può sospen-

pendenza dal tempo e dagli eventi.

zio di macchine con le più svariate

derne l’esecuzione rilasciando il

Il test dinamico forzato comprende

esigenze.

pulsante di start o premendo il pul-

anche il test dei sensori ed attuatori

sante di emergenza. Le funzioni di

•

funzionamento in attrezzaggio

rilevanti per la sicurezza. In questo

sicurezza sono attive anche durante

con cancelli di protezione aperti

caso viene controllata tutta la catena

questa fase di test. Esse si attivano

dei segnali compresa la “logica pro-

Con cancelli di protezione aperti gli

al superamento dei valori limite ed

grammabile sicura” (SPL) sulla loro

azionamenti asse o mandrini posso-

arrestano automaticamente l’aziona-

funzionalità.

no muoversi con velocità ridotte si-

mento. L’impiego di un pulsante di

cure o essere controllati in sicurez-

conferma con la SINUMERIK safety

Nota: durante il funzionamento auto-

za sulla loro posizione di fermo. Gli

integrated non è obbligatoriamente

matico (con cancelli di protezione

azionamenti possono restare in ogni

prescritto se è disponibile un pul-

chiusi) non è richiesta in modo vinco-

momento sotto il controllo dell’elet-

sante di emergenza e se l’aziona-

lante la cadenza delle otto ore. In

tronica e la loro alimentazione non

mento, tramite comando manuale

questo caso il test dinamico forzato

deve essere disinserita. Con le fun-

ad impulsi (jog), può essere mosso

può essere combinato, trascorse le

zioni per il riconoscimento di aree e

in funzionamento uomo morto.

otto ore, con la prossima apertura del

di limitazioni nell’area di lavoro si

cancello di protezione.

possono realizzare zone di lavoro e

•

emergenza integrata, senza con-

Con il confronto incrociato vengono

zone protette con tecnica di sicurez-

tatti in movimento

riconosciuti in entrambi i canali di

za. L’utilizzo di un tasto di conferma

Il pulsante di emergenza può essere

controllo i cosiddetti “errori latenti”

relazionato con la SINUMERIK sa-

collegato direttamente agli ingressi

nei dati rilevanti per la sicurezza. Nel

fety integrated non è obbligatoria-

ridondanti del PLC e del CN senza

caso di dati “modificabili” esistono

mente prescritto se è disponibile un

ulteriore logica di analisi. La combi-

valori di tolleranza da definire nei dati

pulsante di emergenza e se l’azio-

nazione logica e le necessarie rea-

macchina. I risultati di entrambi i ca-

namento può essere mosso tramite

zioni avvengono internamente in

nali possono discostarsi senza che sia

pulsante di jog in “funzionamento a

tecnica di sicurezza. Gli azionamenti

attivata una reazione. Un esempio

uomo morto

elettrici vengono arrestati con sicu-

può essere la tolleranza per un con-

rezza ed infine separati dall’alimen-

fronto incrociato della posizione reale.

tazione, senza contatti in movimen-

to, tramite l’elettronica.

Un riavviamento è escluso con sicu-

rezza. Altri organi attuatori come p.e.

idraulica o laser possono essere di-

sattivati in tecnica di sicurezza trami-

te le uscite ridondate della logica di

emergenza integrata e gli attuatori

* Funzionamento uomo morto

attivati (contattori di potenza, elettro-

Il concetto proviene dalla tecnica ferro-

valvole ecc.).

viaria.

Significato: la funzione viene svolta solo

fino a quando il pulsante viene premuto.

Al rilascio del pulsante la funzione viene

interrotta ed il movimento in atto in quel

momento, che poteva arrecare pericolo,

viene arrestato.

4/18 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

•

interblocchi cancelli di protezio-

no in area di sicurezza (modi di fun-

ne, fotocellule ecc.

zionamento BAG. Il pulsante di

emergenza centrale ha effetto su

Secondo lo stesso principio base

tutta la macchina. La tecnica di sicu-

dell’emergenza è possibile il colle-

rezza integrata consente una riorga-

gamento diretto di interblocchi per

nizzazione dei modi di funzionamen-

cancelli di protezione, fotocellule o

ti usuali la cui efficacia oggi è

altri sensori o attuatori rilevanti per

demandata ancora in modo massic-

la sicurezza.

cio a soluzioni hardware specifiche.

Una riorganizzazione dei modi di

• aree di sicurezza o modi di funzio-

funzionamento potrebbe essere la

namento (BAG) disaccoppiati

seguente:

Con la tecnica di sicurezza integrata

• Test: cicli manuali, attrezzaggio e

è possibile automatizzare in modo

test di parti di programma (prove in

indipendente diverse aree di sicu-

bianco) tramite funzionamento ma-

rezza o modi di funzionamento

nuale ad impulsi in funzionamento

(BAG) come p.e. zone di lavori, sta-

uomo morto sono obbligatori con

zioni di riattrezzaggio o magazzini.

parametri di processo ridotti

Pulsanti di emergenza, interblocchi

per cancelli di protezione ecc. sono

• test automatico: elaborazione ciclica

quindi progettabili secondo le esi-

del programma tramite funziona-

genze della cella specifica ed agi-

mento manuale ad impulsi (in fun-

scono anche in caso di disattivazio-

zionamento uomo morto) è obbliga-

ne con priorità immediata sugli

toria con parametri di processo non

azionamenti e sulle apparecchiature

completamente ridotti (p.e. velocità

di quella cella o di quell’area di lavo-

di accostamento ridotta).

ro. Ciò significa che mentre la mac-

• Automatico: elaborazione ciclica del

china produce in funzionamento au-

programma con tutti i parametri di

tomatico nell’attuale zona di lavoro,

processo.

parallelamente possono essere ese-

guitie le necessarie operazioni di

Le macchine innovative necessitano

approntamento e di service. In que-

di nuovi concetti di modi di funziona-

sto caso è possibile muovere gli

mento per i quali la tecnica di sicurez-

azionamenti a cancelli di protezione

za rappresenta una valida piattaforma.

aperti p.e. con “velocità ridotta sicu-

Questo significa poi più flessibilità

ra”. In parallelo a questo nella stazio-

con elevata sicurezza.

ne di riattrezzaggio è possibile inol-

tre installare un nuovo utensile

anche a cancelli di protezione aper-

ti. I pulsanti di emergenza relativi

alle zone di sicurezza sono attivi

solo quando il corrispondente can-

cello di protezione è aperto e si

comportano quindi come pulsanti di

emergenza di cella. I pulsanti di

emergenza di cella hanno efficacia

solo sugli azionamenti che si trova-

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/19

4.4 Normative e raccomandazioni

(estratto da una memoria tecnica (6)

pr EN 12417

pr EN 12415

EN 775

pr EN 1921

del BIA (Istituto per l’assicurazione

contro gli infortuni sul lavoro)

centri

macchine

robot

sistemi di

di lavoro

utensili

industriali*

produzione

Di base vale per tutte le macchine la

automatizzati

direttiva macchine europea (1). Nel-

l’appendice 1 delle direttive sono fis-

approvazione

Categoria 3

Categoria 3*

sate le esigenze minime. Queste ven-

equipaggiam.

di commutaz.

gono precisate da norme europee

armonizzate. Non vengono comunque

riduzione della

Categoria 3

Categoria 3*

elaborate norme per tutti i tipi di mac-

velocità

chine. Per le macchine utensili desti-

compresa la

nate alla lavorazione dei metalli, per i

protezione da

comportamenti

robot e per i sistemi automatizzati di

inattesi (n=0)

produzione esistono alcune bozze di

categoria B

categoria B*

norme e norme definite ( fig. 4.24

e circuiti

Panoramica sui comandi in relazione

approvati

alla sicurezza nelle norme europee).

In molti casi per i comandi con atti-

interblocchi di

Categoria 3

Categoria 3*

equipaggiamenti

nenza alla sicurezza è richiesta la ca-

a contattori

tegoria 3 secondo EN 954-1. Un con-

Categoria 1*

fronto per la realizzazione di diverse

(cancelli di manut.)

categorie di comando secondo EN

954-1 per impieghi con tecnologie di-

limitazione di

Categoria 3*

posizioni finali

verse è riportato in [4]. Il requisito

fondamentale di questa categoria è :

emergenza

seconda EN 60204

Categoria 3

Categoria 3*

secondo EN 60204-1

sicurezza da errori con loro riconosci-

* EN 775 e pr EN 1921 sono derivate dalle norme internazionali ISO 10218 ed ISO 11161.

mento parziale.

Non esiste alcun diretto collegamento di queste norme con la EN 954. I requisiti tecnici sono tuttavia confrontabili.

Con riferimento all’elettronica in ge-

Tabella 4/24

nerale ed agli azionamenti elettrici in

Panoramica sui comandi in relazione alla sicurezza nelle norme CE

particolare, nella norma EN 954-1 non

è contenuto alcun speciale requisito.

Un gruppo di lavoro della commissio-

ne elettrotecnica tedesca ha steso un

La descrizione delle più importanti

documento che descrive le più impor-

funzioni di sicurezza di un sistema di

tanti funzioni di sicurezza dei sistemi

azionamento elettrico su una macchi-

di azionamento elettrici sulle macchi-

na è descritto nel cap. 4.3.2 “Descri-

ne ed i requisiti per la trasposizione

zione delle funzioni”. Il sistema di

delle categorie secondo EN 954-1.

azionamento elettrico comprende i

Questo documento dovrebbe essere

componenti hardware e software che

integrato in un progetto di norma.

possono avere influenza sulla sequen-

za dei movimenti della macchina.

Componenti possibili sono p.e.: co-

mandi elettronici, componenti di rego-

lazione, azionamenti motore, condut-

tori di potenza e ausiliari. Essi

possono essere anche parte integran-

te del controllo CNC.

4/20 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

la tecnica. Concetti tecnici innovativi

4.4.1 Requisiti dalle di-

nuovi rispecchiano lo stand della

rettive europee

scienza e della tecnica. Lo stand della

scienza e della tecnica viene tenuto

La “direttiva macchine europea” e le

in considerazione di nuovo nelle nor-

“singole direttive europee- utilizzo dei

mative aggiornate. Nella conversione

mezzi di lavoro” definiscono gli obiet-

delle direttive europee ci si può disco-

tivi di protezione fondamentali. Esse

stare dalle norme se si raggiunge una

obbligano, con i loro requisiti che

uguale sicurezza in altro modo. E’

sono riconosciuti da una legge nazio-

molto importante che sia eseguita

nale, non solo il costruttore ma anche

una verifica sulla qualità raggiunta.

l’utilizzatore della macchina ad osser-

Questa verifica può p.e. essere ese-

vare questi obiettivi di sicurezza. Con

guita su un prototipo Se essa viene

il marchio CE e con la dichiarazione di

certificata da un ente (p.e. BIA) accre-

conformità il costruttore della macchi-

ditato dalla Comunità Europea è vali-

na deve indicare che ha osservato tut-

da per tutti i Paesi facenti parte della

te le direttive europee valide in quel

Comunità Europea.

momento.

Le norme forniscono un supporto di

lavoro e sono una guida nella conver-

sione ma non sono, al contrario delle

direttive europee, vincolanti. Questa

asserzione apre uno spazio per con-

cetti di sicurezza innovativi. Le norme

rispecchiano in generale lo stand del-

Articolo 100 / 100a

Articolo 118 / 118a

Protezione di

trattato CE

macchine

(Mercato interno)

(Sicurezza sociale)

Direttive quadro

Sicurezza e protezione della salute

dei lavoratori (89/391/CE)

eventual-

direttiva

singole

eventual-

mente

macchina

direttive uso di

mente

altre direttive

(89/392/CE)

mezzi di lavoro

altre singole

valide

(89/655/CE)

direttive

Norme europee

Legislazione

armonizzate

Nazionale

Costruttore

Utilizzatore

Tabella 4/25

“Requisiti dalle norme europee”

Fonte: “Maschinen in Europa” di A. J e

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/21

4.5 Verifica e certi-

4.6 Analisi dei peri-

ficazione

coli e valutazione

del rischio

(estratto da una memoria tecnica (6)

Secondo la direttiva macchine

del BIA ( Istituto per l’assicurazione

89/392/CE il costruttore o chi esegue

contro gli infortuni sul lavoro)

la messa in servizio di una macchina o

di un componente di sicurezza è obbli-

Un obbligo di verifica per sistemi di

gato ad eseguire una analisi dei rischi

azionamento con sicurezza integrata

per determinare tutti i pericoli connes-

non è di norma previsto. Questo vale

si con la sua macchina o con il suo

per impieghi in settori come macchi-

componente di sicurezza. Egli deve

ne utensili, robot industriali, sistemi

progettare e costruire la macchina o il

di produzione automatizzati, macchine

componente di sicurezza rispettando

per l’industria alimentare ecc. Per al-

l’analisi eseguita. Una stima del ri-

cune macchine che ricadono nell’ap-

schio deve indicare i rischi restanti

pendice IV della direttiva macchine

che devono essere documentati.

(p.e. presse, macchine per la lavora-

zione del legno) vi può essere l’obbli-

go di una verifica che può a sua volta

richiederne una verifica del sistema di

azionamento.

Indipendentemente da questo si pos-

sono eseguire verifiche su qualsiasi

base. In generale anche quando non-

ne esiste l’obbligo, può essere richie-

sta dall’utilizzatore o dal costruttore

della macchina una verifica di questi

componenti da eseguirsi presso un

ente indipendente. Il motivo sta in-

nanzitutto nella complessità del siste-

ma di azionamento con la sicurezza

integrata. Gli utilizzatori non possono

stabilire da soli se i sistemi soddisfa-

no gli obiettivi di sicurezza della diret-

tiva macchina e le relative norme. Ve-

rifiche di questo tipo su sistemi

complessi dovrebbero già essere pre-

viste ed eseguite in fase di sviluppo,

cioè dovrebbero già iniziare nella fase

di progettazione. Si possono così evi-

tare sviluppi errati ed il tempo di veri-

fica si può pertanto ridurre.

Come documentazione, in caso di

test eseguito da un ente riconosciuto

secondo i sistemi di prova e certifica-

zione BG su campione, viene rilascia-

to un certificato di omologazione se-

condo le corrispondenti direttive

europee ZH1/419 (5) con i relativi car-

tellini.

4/22 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4.7 Incremento della disponibilità

con la tecnica di sicurezza integrata

Tramite la combinazione delle funzioni

La tecnica di sicurezza integrata

di sicurezza descritte nel par. 4.3.2

consente:

“Descrizione delle funzioni” si posso-

• di ottimizzare il processo

no realizzare concetti operativi com-

pletamente nuovi su macchine con

• di svolgere in parallelo parti di pro-

esigenze le più diverse. Accessi del-

cesso

l’operatore p.e. nel magazzino o nel

• di realizzare semplici infrastrutture

posto di riattrezzaggio possono avve-

di macchina

nire in modo parallelo alla normale

produzione.

• di rendere la macchina più facilmen-

te asservibile.

In primo piano sta comunque sempre

la protezione ottimale dell’operatore.

Effetti sulla disponibilità:

L’utilizzazione della macchina secondo

le norme per essa previste va salva-

• errori potenziali ridotti

guardata.

• tempi di produzione più lunghi

Da queste nuove possibilità può an-

• tempi di fermo macchina più brevi.

che avvantaggiarsi notevolmente la

protezione di macchina (macchina,

La tecnica di sicurezza integrata con-

pezzi prodotti, utensili ecc.).

tribuisce ad aumentare la disponibi-

lità.

Tramite la tecnica di sicurezza integra-

ta il trend si discosta da soluzioni

completamente hardware ed elettro-

meccaniche per andare verso softwa-

re ed elettronica sostituendo quindi

con successo una tecnica soggetta

ad usura.

La tecnica di sicurezza integrata con-

sente inoltre un accesso intelligente

al sistema finora non noto fino ai sen-

sori ed agli attuatori. Vi sono poi nuo-

ve possibilità di diagnosi che consen-

tono in particolare un preventivo

riconoscimento di errori. Anche in

caso di errori che si verificano all’im-

provviso durante la produzione si

può ridurre notevolmente il rischio di

danni alle persone ed alla macchina

grazie ad un rapido riconoscimento

degli errori e ad un coordinato arresto

della macchina stessa.

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/23

4.8 Supporto ai clienti

Elenco delle prestazioni (per co-

Offerta

Descrizione delle prestazioni

struttori di macchine e per clienti

finali)

Studio del progetto

Partendo dall’analisi dei pericoli e dalla filosofia di ser-

vizio desiderata dal cliente viene elaborato un adatta-

mento delle funzioni di sicurezza per quella determina-

ta macchina. A questo appartengono p.e.:

• modi di funzionamento previsti

• funzioni di sicurezza con cancelli di protezione chiusi

• funzioni di sicurezza con cancelli di protezione aperti

• concetto di emergenza

• analisi dei segnali esterni rilevanti per la sicurezza

Progettazione

Partendo dallo studio del progetto vengono implemen-

tate negli schemi elettrici della macchina le funzioni

standard

• arresto in sicurezza (SH), arresto operativo in

sicurezza (SBH)

• velocità ridotta in sicurezza (SG)

• finecorsa software sicuro (SE),

camme sicure (SN)

Vengono previsti in questa fase elementi di sicurezza

esterni (p.e. interblocchi per accessi, pulsanti di emer-

genza ecc.) o di tipo tradizionali oppure ne viene previ-

sta la combinazione tramite la “logica programmabile

sicura” (SPL)..

Progettazione SPL

Partendo dalla progettazione standard vengono reali-

zzati i seguenti oggetti per la SPL:

• schema funzionale

• programma logico per l’area PLC

• programma logico per l’area CN

• blocchi funzionali necessari (p.e. DB18)

Integrazione di questi oggetti nel sistema complessivo.

Messa in servizio

Partendo dalla progettazione sviluppata vengono mes-

se in servizio le funzioni di sicurezza. Il cliente mette

per questo a disposizione la macchina con gli azio-

namenti in grado di essere attivati e con il quadro

elettrico cablato secondo quanto previsto nella fase di

progettazione.

4/24 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Offerta

Descrizione delle prestazioni

Protocollo di

Partendo dalla documentazione della progettazione e

accettazione

dell’avvenuta messa in servizio viene steso un proto-

collo di accettazione per le funzioni di sicurezza. Tra

queste operazioni citiamo:

• descrizione della macchina (nome, tipo ecc)

• descrizione dei concetti di servizio e di sicurezza

• descrizione delle sicurezze specifiche per asse

• test di tutte le funzioni di sicurezza compresa la logica SPL

• protocollo dei risultati del test

Al cliente viene consegnato il protocollo di accettazio-

ne in forma cartacea e su supporto elettronico .

Procedimento per

Supporto in tutte le fasi per ottenere l’autorizzazione

l’autorizzazione

presso un ente accreditato (p.e. BG/BIA) o presso

grosso clienti finali.

Workshop

Workshop sull’argomento sicurezza di macchina

vengono organizzati anche su specifiche richieste

del cliente e, se desiderato, vengono tenuti anche

presso il cliente.

Possibili contenuti:

• direttiva macchine, normative generali

• norme europee (specifiche per quel tipo di

macchina)

• analisi dei pericoli, valutazione dei rischi

• categorie di comando (secondo EN 954-1)

• SINUMERIK safety integrated: funzioni e

descrizione del sistema

• Progettazione dei dati macchina

• Messa in servizio

• Protocollo di accettazione

Hotline

In caso di gravi anomalie o in caso di problemi alla

messa in servizio è sempre disponibile un esperto

sull’argomento “SINUMERIK safety integrated” al

numero di telefono dell’hotline SINUMERIK.

Service sul posto

Personale esperto può analizzare sul luogo problemi

ed anomalie. Le cause vengono individuate e rimosse

oppure viene elaborato un concetto-soluzione che in

caso di necessità può essere implementato.

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/25

4.9 Dati di ordinazione e documentazione

Nell’840C le funzioni base SI-1 sono

Vedere par. 4.3.2 “Descrizione delle

4.9.1 Software

disponibili. SI-2 con SPL è possibile

funzioni

solo con 840D.

Software 840D

Nr. di ordinazione

Nota

Opzione base

6FC5250-0AC10-0AA0

compreso 4 azionamenti

Opzione asse

6FC5250-0AC11-0AA0

dal 5 azionamento

Software 840C

Nr. di ordinazione

Nota

Opzione base

6FC5150-0AC10-0AA0

compreso 4 azionamenti

Opzione asse

6FC5150-0AC11-0AA0

dal 5 azionamento

Le unità di regolazione devono essere

4.9.2 Hardware

ordinate sempre con il circuito di mi-

sura DMS.

SIMODRIVE Regolazione performance

Nr. di ordinazione

Nota

Esecuzione 1 asse

6SN1118-0DG22-0AA0

Circuito di mis. per segnali in corrente

Esecuzione 1 asse

6SN1118-0DG23-0AA0

Circuito di mis. per segnali in tensione

Esecuzione 2 assi

6SN1118-0DH22-0AA0

Circuito di mis. per segnali in corrente

Esecuzione 2 assi

6SN1118-0DH23-0AA0

Circuito di mis. per segnali in tensione

Nota: Raccomandiamo l’ingresso per segnali in tensione.

Le unità di regolazione devono essere ordinate sempre con il circuito di misura DMS.

SIMODRIVE Regolazione standard

Nr. di ordinazione

Nota

Esecuzione 2 assi

6SN1118-0DM23-0AA0

Circuito di mis. per segnali in tensione

Nota: Le unità di regolazione devono essere ordinate sempre con il circuito di misura DMS.

4/26 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

SINUMERIK 840C Periferia NCK

Nr. di ordinazione

Nota

Unità di periferia mista I/O

6FC5111-0CB02-0AA0

16 ingressi, 16 uscite 0,4A

Connettore a 37 poli

6FC9302-2BD01

con LED verdi

Cavo di connessione

6FC9344-3XB-0AA1

unità-convertitore, 5m

SINUMERIK 840D Periferia NCK

Nr. di ordinazione

Nota

Blocco terminale NCU

6FC5211-0AA00-0AA0

per 8 moduli compatti DMP

Ingressi digitali

6FC5111-0CA01-0AA0

DMP compatto, 16 ingressi

Uscite digitali DC 24V, 0,5A

6FC5111-0CA02-0AA1

DMP compatto, 16 uscite

Uscite digitali DC 24V, 2A

6FC5211-0CA03-0AA1

DMP compatto, 8 uscite

Cavo di connessione

6FX2002-1CA01-1AB0

Bus azionam.-blocco terminale, 1m

4.9.3 Documentazione

SINUMERIK 840C Safety Integrated

Nr. di ordinazione

Nota

Descrizione delle funzioni

Tedesco

6FC5 197-0AC50-0AP0

Documentazione per il costruttore

Inglese

6FC5 197-0AC50-0BP0

Documentazione per il costruttore

SINUMERIK 840D Safety Integrated

Nr. di ordinazione

Nota

Descrizione delle funzioni

Tedesco

6FC5297-5AB80-0AP0

Documentazione per il costruttore

Inglese

6FC5297-0AB80-0BP0

Documentazione per il costruttore

Francese

6FC5297-0AB80-0DP0

Documentazione per il costruttore

Safety Integrated: breve descrizione

Nr. di ordinazione

Nota

Tedesco

6ZB5411-0AG01-0BA0

Inglese

6ZB5411-0AG02-0BA0

Francese

6ZB5411-0AG03-0BA0

Italiano

6ZB5411-0AG05-0BA0

Svedese

6ZB5411-0AG06-0BA0

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

4/27

5.1 Sicurezza su linee di presse

Controllori programmabili quale

• interfaccia verso il controllo di sicu-

• Lo spazio necessario nel quadro

alternativa economica a soluzioni

rezza (abilitazione alla meccanica e

elettrico si riduce notevolmente fino

elettromeccaniche in applicazioni

raccolta di stati di funzionamento e

anche di un 25% circa avendo così

complesse

segnalazioni d’allarme).

a disposizione ulteriore spazio per

eventuali aggiunte.

Mentre le parti meccaniche delle

PLC al posto dei relè

presse idrauliche e meccaniche e del-

Uomini e presse

le linee di presse hanno un tempo di

E adesso iniziamo a parlare dei compi-

vita medio di alcuni decenni, il con-

ti speciali che un comando “sicuro”

Il funzionamento con alimentazione

trollo e la tecnica di azionamento han-

deve assicurare. “Sicuro” significa in

manuale può oggi avvenire solo nella

no invece un ciclo di vita assai più

questo contesto che risponda alle

fase di avviamento per la produzione

breve. E nel settore della tecnica di

caratteristiche della categoria 4 della

o di nuovi particolari o di piccoli lotti o

sicurezza gli intervalli di tempo per

norma europea EN 954-1. Il piccolo

per produzioni speciali. Il nodo sta

sostituzioni dovute a usura sono

controllore programmabile SIMATIC

proprio qui: le presse non devono

abbastanza ridotti.

S5-95F/P soddisfa pienamente questa

essere pericolose per il personale

direttiva macchine grazie alla struttura

addetto! Ogni pressa deve disporre di

Vengono così sostituiti preventiva-

ridondata con un riconoscimento erro-

tutti i dispositvi di sicurezza.

mente, ogni due anni, gli usuali

ri estremamente efficace e con un

comandi di sicurezza.

A seconda della dimensione dei pez-

completo autotest. Esso sostituisce

zi, su una pressa possono essere

Sono perciò qui richieste soluzioni

quindi gli usuali relè a contatti guidati

necessari fino a quattro addetti per il

elettroniche non soggette a usura. In

ed offre i vantaggi di un moderno PLC

caricamento e lo scarico dei pezzi.

questo capitolo viene descritta, come

liberamente programmabile anche nel

Per questo si è scelto di collegare al

soluzione esemplificativa, una linea di

settore della sicurezza delle presse.

SIMATIC S5-95F/P fino a quattro pul-

presse funzionante in uno stabilimen-

• I relè utilizzati devono essere sosti-

piti di comando a due mani oltre al

to della casa automobilistica BMW.

tuiti, in dipendenza dal funziona-

funzionamento di attrezzaggio. La

mento della pressa a colpo singolo

mazza della pressa viene messa in

Descrizione della linea

con alcuni milioni di cicli all’anno, in

marcia con sicurezza a seconda del

La linea è costituita da sei presse di

media dopo due anni; e questo

tipo di funzionamento scelto. Normal-

grosse dimensioni equipaggiate con

significa circa 30 relè per pressa!

mente la mazza viene frenata dolce-

comando elettronico. Per il controllo

Elementi soggetti ad usura come

mente mentre in caso di pericolo

due sono stati i punti più critici: da un

contattori e relè non si usano più

essa viene arrestata rapidamente.

lato la realizzazione dell’automazione

riducendo così sensibilmente i tem-

della linea e dall’altro l’utilizzo della

pi di manutenzione.

Funzionamento automatico

tecnica di sicurezza integrata al posto

• Cortocircuiti, collegamenti incrociati

Nel funzionamento automatico i pro-

della tradizionale elettromeccanica.

degli elementi di servizio ed il

blemi principali per il comando di

Per l’automazione della linea ogni

cablaggio vengono sorvegliati con

sicurezza sono altri. Nell’intorno di

pressa è stata equipaggiata con un

sicurezza dal SIMATIC S5-95F/P. Gli

una pressa infatti si devono realizzare

PLC SIMATIC S5-115U con periferia

errori vengono riconosciuti prima

ulteriori funzioni di sicurezza . Le

decentrata (vedere Tabella 5.1). I

che questi possano portare al fermo

zone di lavoro dei dispositivi di carica-

compiti principali svolti dal PLC sono

della produzione. Tramite routine

mento e di prelievo come pe. robot o

in breve:

interne è possibile avere una dia-

feeder, devono essere particolarmen-

• gestione di camme elettroniche,

gnosi chiara e precisa fino al ricono-

te controllate e tenute in sicurezza

scimento dell’ingresso o dell’uscita

tramite cancelli di protezione, barriere

• controllo di sicurezza,

affetta da errore.

luminose o prodotti analoghi. Tutti i

• comunicazione con l’azionamento

pulsanti di emergenza della linea di

• La messa in servizio è molto più

principale,

presse si devono raggruppare, con

breve. Nel cablaggio del SIMATIC

criterio, in aree di emergenza. A

• posizionamento della mazza, del

S5-95F/P non è possibile effettuare

seconda dell’estensione dell’impianto

premilamiera e del cuscino per

errori grazie al numero contenuto di

complessivo sono sensati criteri che

imbutitura,

collegamenti e ad una disposizione

ripartiscono su diversi comandi i mol-

standard dei morsetti di cablaggio

• regolazione della pressione della

teplici compiti di sicurezza per realiz-

sui moduli d’ingresso e uscita. Nei

mazza, confronto pesi e cuscino per

zare unità funzionali autarchiche le più

comandi tradizionali errori di cablag-

imbutitura,

piccole possibili.

gio sono all’ordine del giorno

• interfaccia per la visualizzazione,

costando quindi tempo e denaro.

5/2 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Zweihand-

NOT-AUS-

Schutztür

bedienpult

Taster

Schutztür

Schiebetür

Lichtvorhang

und Barrieren

Bremse

Lichtvorhang

Kupplung

und Barrieren

Nocken

Laufwächter

Schiebetür

Schutztür

Belader

Presse 1

Roboter (oder Feeder)

Presse 2

Tabella 5/1

Schema a blocchi della linea di presse. Ognuna delle sei presse della linea è stata equipaggiata con un SIMATIC S5.-115U

Sicurezza

Conclusione

Grazie alle loro funzioni interne ed ai

moduli software certificati, i controllo-

I compiti del funzionamento con ali-

L’impianto qui brevemente descritto è

ri programmabili ad elevata sicurezza

mentazione manuale e della produzio-

in funzionamento dalla metà del 1995

si possono usare in modo flessibile

ne a ciclo continuo vengono risolti

ed è il primo impianto realizzato con

su moltissime presse. Essi rappre-

insieme dall’hardware e dal software:

questa nuova tecnica. Qui il controllo

sentano così la base per ulteriori

tramite apparecchiatura in configura-

di sicurezza della pressa rivela tutti i

equipaggiamenti nel settore delle

zione ridondante, tramite routine

suoi vantaggi: tra cui l’assenza di par-

presse non solo per le singole presse

firmware interne come p.e. test sul

ti soggette ad usura, il confortevole

meccaniche ed idrauliche ma anche

corto circuito, tramite i moduli di sicu-

controllo errori, la semplificata messa

per impianti complessivi come abbia-

rezza approvati dall’ispettorato tede-

in servizio ed il minor spazio nell’ar-

mo qui descritto.

sco Acciai e Metalli III come i coman-

madio elettrico.

di a due mani , i dispositivi di control-

lo dei cancelli di protezione, i controlli

dei programmatori di camme e dei

finecorsa, i pulsanti di emergenza o

le barriere luminose. Sono così soddi-

sfatte tutte le esigenze delle linea di

presse. Tutto questo è stato certifica-

to sull’impianto qui descritto da un

ente pubblico tedesco.

Figura 5/2

Il piccolo controllore SIMATIC S5-95F/P

risponde alle normative di sicurezza grazie

alla struttura ridondata con riconoscimento

errori ed autotest

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

5/3

5.2 SIMATIC S5-95F

Questo ritardo è dipeso tra l’altro dal

tezione per entrare e uscire da deter-

5.2.1 Sistemi di trasporto

fatto che le norme speciali per questi

minate zone, funzioni di muting ( cor-

nell’industria automobilistica

settori sono molto restrittive e lo

tocircuitare la barriera luminosa per la

stand della tecnica ha avuto bisogno

durata del percorso tra l’entrata e l’u-

S5-95F sulle linee di produzione

di tempo per poterle soddisfare.

scita) e pedane a interruttore.

della Mercedes classe A

Il controllore sicuro da errori SIMATIC

Negli impianti precedenti tutte queste

Nello stabilimento di Rastatt (RFT)

S5-95F è stato utilizzato dal 1994 in

aree di sicurezza sono sempre state

della Daimler-Benz viene prodotta di

numerosissime applicazioni ove il fail-

equipaggiate con componenti elettro-

serie la nuova Mercedes della classe

safe è irrinunciabile, fornendo ottimi

meccanici di sicurezza convenzionali

A. Ogni area di montaggio è equipag-

risultati e definendo così lo stand del-

(relè, contattori, dispositivi di emer-

giata con apparecchiature di controllo

la tecnica di sicurezza nel settore del-

genza). Con l’impiego del SIMATIC

che rispondono ai più moderni stand

la protezione delle persone e delle

S5-95F tutti questi componenti non

della tecnica. Questo vale anche p.e.

macchine.

servono più.

per la protezione delle persone e delle

Se si fa un confronto tra la tecnica di

macchine sulle linee di lastratura (car-

Risparmi con l’impiego di control-

sicurezza convenzionale cablata ed il

rozzeria), di finitura e sui servizi ausi-

lori fail-safe

SIMATIC S5-95F non si deve fare una

liari di stabilimento. Al posto della tec-

Nella fabbrica automobilistica di

valutazione solo sul prezzo di acqui-

nica di sicurezza tradizionale la Daim-

Rastatt i dispositivi di sicurezza delle

sto che può essere svantaggioso per

ler-Benz ha deciso di utilizzare qui il

isole di lavoro lungo le linee di lastra-

il SIMATIC su impianti estesi. Tra le

controllore fail-safe SIMATIC S5-95F.

tura hanno rappresentato l’impiego

valutazioni da fare occorre tener pre-

La realizzazione di concetti di sicurezza

principale dell’ S5-95F. Oltre sessanta

sente per le potenzialità di risparmio

nel settore protezione di macchine e di

sistemi controllano qui molte funzioni

anche le seguenti caratteristiche:

persone con l’aiuto di controllori pro-

di sicurezza delle varie isole. Tra que-

• spazi ridotti nei quadri elettrici,

grammabili sicuri da errori è stata pos-

ste pulsanti di emergenza, interrutto-

sibile solo dal 1994 con l’introduzione

ri di manutenzione, cancelli di manu-

• costi di ingegnerizzazione contenuti,

sul mercato del SIMATIC S5-95F.

tenzione, barriere luminose quali pro-

• eliminazione di errori di cablaggio,

• tempi di arresto contenuti grazie

alla efficace diagnosi,

• documentazione prodotta automati-

camente,

• per impianti uguali la possibilità di

dupplicarli senza errori.

Inoltre la disponibilità degli impianti

progettati come sicuri viene aumen-

tata perché la componentistica elet-

tromeccanica viene sostituita dall’e-

lettronica eliminando così le parti usu-

rabili.

Tutto il potenziale della famiglia

SIMATIC

Il SIMATIC S5-95F fa parte a tutti gli

effetti della famiglia di controllori pro-

grammabili SIMATIC con tutti i van-

taggi che ne derivano. Tra questi si

può citare la programmazione, la

documentazione, le funzioni di test e,

con il pacchetto di programmazione

Tabella 5/3

Per impianti ad alto rischio per macchie e

persone come p.e. le linee di lastratura di

autovetture, il controllore fail-safe SIMATIC

S5-95F gestisce in modo ottimale la

sicu-

rezza

5/4 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

standard, anche moltissime possibi-

verificato da ultimo anche il concetto

lità di comunicazione per esempio il

complessivo elaborato ed i tempi di

collegamento con il controllore stan-

reazione. In particolare l’oggetto della

dard SIMATIC S5-115U tramite sem-

prova è stata la riproducibilità dei tempi

plice accoppiamento punto a punto o

di disattivazione tramite S5-95F che

tramite PROFIBUS.

devono essere indipendenti dal pro-

gramma applicativo.

I noti potenti concetti di diagnostica

del SIMATIC ed un aggiuntivo pac-

Integrazione nel sistema di super-

chetto di configurazione e diagnosi

visione dell’impianto

con segnalazioni con testo in chiaro

riducono considerevolmente i tempi

Poiché il SIMATIC S5-95F fa parte

di fermo macchina per la ricerca dei

integrante della famiglia di controllori

guasti.

SIMATIC anche l’integrazione di que-

sto con il sistema di supervisione del-

Per poter meglio coordinare tutti i for-

l’impianto non ha rappresentato alcun

nitori delle varie sezioni degli impianti

problema. Tramite una economico col-

Figura 5/4

dello stabilimento di Rastatt in modo

legamento punto a punto ogni control-

Tramite un collegamento standard tra l’S5-

che tutte le forniture fossero omoge-

lore fail-safe è stato collegato al pro-

95F ed il controllore S5-115U sovraordina-

nee e compatibili, è stata stesa, nel

to tutti gli stati di funzionamento e le seg-

prio controllore S5-115U (CPU 945) di

quadro della partnership tra Siemens

nalazioni possono essere visualizzate su

impianto. A sua volta il controllore

e Daimler-Benz per questo progetto

un sistema di supervisione

d’impianto è collegato ad un pannello

riguardante i comandi e la tecnica di

operatore di supervisione (Human

visualizzazione, la specifica “ S5-95F:

Machine Interface) per tenere sotto

direttive per la progettazione”. Questa

controllo l’impianto. con il supporto

direttiva è servita come linea guida

del bus di comunicazione si possono

per i progettisti ed i fornitori dei vari

così trasferire, emettere ed archiviare

impianti e tratta temi quali:

in modo automatico con testo in chia-

• configurazione hardware dell’S5-95F

ro dai vari S5-95F segnalazioni di dia-

ed indirizzamento della periferia.

gnosi quali lo stato degli elementi di

sicurezza pe. dei pulsanti di emergen-

• progettazione con il tool software

za che viene visualizzato nella relativa

COM95F.

pagina video.

• struttura del programma con biblio-

Nello stabilimento automobilistico di

teca programmi.

Rastatt i controllori programmabili fail-

• utilizzo delle emergenze.

safe SIMATIC non sono stati utilizzati

solo sulle linee di lastratura. Anche in

• barriere luminose con funzioni di

Figura 5/5

altre aree dello stabilimento questi

Il raggruppamento di più funzioni di sicure-

muting.

gestiscono funzioni di controllo orien-

zza di una area di lavoro in un unico con-

• interfaccia di comunicazione con il

tate alla sicurezza:

trollore fail-safe S5-95F porta a risparmiare

spazio nel quadro elettrico

SIMATIC S5-115U.

• nell’area di allestimento (o montag-

• lista di attribuzione campione ed

gio finale) della nuova vettura della

senza errori e con la più completa

esempio di programma.

classe A sono utilizzati ben otto S5-

soddisfazione dei responsabili di sta-

95F per i dispositivi di sicurezza del-

Su alcuni modelli che simulavano tutte

bilimento. Al termine del funziona-

le isole meccanizzate (p.e. incolla-

le apparecchiature e dispositivi di sicu-

mento di test il pacchetto di sicurezza

tura automatica del parabrezza o

rezza dello stabilimento di Rastatt com-

del impianto complessivo è stato infi-

montaggio dei sedili).

preso il controllore fail-safe S5-95F

ne verificato dal BIA. Come risultato

sono stati scritti e testati i programmi

• nell’area trattamenti superficiali

è stato confermato il rispetto di tutti

applicativi.

sono installati dodici sistemi S5-95F

gli obiettivi di sicurezza come pure il

per i dispositivi di sicurezza dei

rispetto dei tempi di disattivazione

Per impieghi rilevanti per la sicurezza

sistemi di verniciatura.

riproducibili. La produzione di serie

quali emergenze e muting per barriere

delle vetture della classe A è così

luminose sono disponibili speciali bloc-

• nell’area degli impianti tecnici di

potuta iniziare “in modo sicuro” da

chi funzionali standard certificati

stabilimento sette S5-95F governa-

metà ottobre 1997 anche con un par-

dall’Istituto per l’assicurazione contro

no e controllano i bruciatori della

ticolare riguardo alla sicurezza delle

gli infortuni sul lavoro (BIA).

centrale termica di stabilimento.

persone e dei macchinari.

Su questi modelli per test il BIA ha

Tutti i sistemi stanno funzionando

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

5/5

e garantita del movimento in corso

Vantaggi per il cliente

5.2.2 Protezione del per-

nel giro di max. 10ms, indipendente-

• spazi contenuti nel quadro elettrico

sonale sui robot di sal-

mente dal tempo di ciclo del PLC.

datura a portale

• flessibilità

Viene inoltre controllata pure la posi-

zione del braccio operativo del robot

• prezzo interessante

Funzioni

e l’esatta posizione del robot stesso

• tempi di reazione ridotti

all’interno di una zona delimitata da

Il PLC fail-safe SIMATIC S5-95F è sta-

fotocellule. Nel caso in cui il braccio

• efficaci possibilità di diagnostica

to configurato, programmato e mes-

mobile superi la zona delimitata dalle

so in servizio in un tempo estrema-

• semplice adattamento della progett-

fotocellule, si attiva parimenti un arre-

mente breve da un centro di compe-

azione in caso di ampliamenti futuri

sto immediato. Le coordinate istan-

tenza Siemens H/F (sistemi disponibi-

tanee del robot vengono trasmesse,

• possibilità di sviluppare blocchi fun-

li e sicuri).

tramite uscite del SIMATIC S5-95F, ad

zionali standard certificabili

La lettura delle posizioni istantanee

un controllore sovraordinato per esse-

• sicurezza elevata

del robot avviene con il supporto di

re visualizzate. Per la determinazione

due programmatori di camme fissate

della posizione del robot è stato svi-

Struttura del sistema:

al robot e collegati in modo ridondan-

luppato un blocco di programma stan-

1 PLC SIMATIC S5-95F con

te con moduli di periferia esterni al

dard parametrizzabile che consente

64 DI/DO di periferia rilevanti per la

SIMATIC S5-95F. A seconda del tipo

l’ampliamento dell’impianto a più

sicurezza

di funzionamento scelto e della posi-

zone delimitate da fotocellule in

24 DI/DO di periferia non rilevanti per

zione, vengono controllate le fotocel-

modo semplice.

la sicurezza

lule di percorso longitudinale e tras-

Costruttore del robot:

versale. Se una di queste fotocellule

Bisiach & Carru, Torino, I

viene interrotta dal personale di servi-

zio, avviene una disinserzione sicura

Robot

PLC

SIMATIC

Fotocellule

sovraordinato

S5-95F

Programmatore

di camme

Tabella 5.6

Schema a blocchi del sistema di sicurezza

5/6 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Compiti

Realizzazione

5.2.3 Locomotive radio-

Per la realizzazione delle funzioni di

Il controllore fail-safe SIMATIC S5-95F

comandate

sicurezza è stato utilizzato un control-

in questa applicazione è stato colle-

lore compatto modulare ed autarchi-

gato con il comando radio tramite

Comando a distanza di locomotive

co, il SIMATIC S5-95F. Compiti princi-

periferia E/A esterna rilevante per la

p.e. di locomotive diesel per centri

pali di questo controllore fail-safe

sicurezza. Il controllore S5-95F con-

di smistamento vagoni ferroviari

sono le conversioni senza errore dei

trolla l’elaborazione dei segnali di

La Soc. NEGA GmbH di Oberhausen

segnali di comando provenienti dal

comando che possono arrivare dal

(Repubblica Federale Tedesca) costrui-

ricevitore, il controllo di entrambi i

comando a distanza o da entrambi i

sce vetture per rotaie (non solo loco-

pulpiti di comando manuale nel fun-

pulpiti di comando locali. Questi

motive destinate al solo uso su rotaia

zionamento senza conducente, il con-

segnali vengono convertiti quindi in

ma anche vetture combinabili

trollo della locomotiva, il controllo con

segnali di comando per il motore ed il

rotaia/strada) e revisiona o trasforma

sicurezza del motore e del cambio

cambio. Inoltre l’S5-95F gestisce il

vecchie vetture che possono funzio-

come pure l’arresto di emergenza al

controllo errori e la corretta inserzio-

nare senza guida alcuna.

superamento di determinati valori

ne del motore e del cambio come

limite. I parametri rilevanti per la sicu-

pure la disattivazione in caso di emer-

Una delle vecchie vetture revisionate

rezza controllati sono tra gli altri tem-

genza al superamento dei parametri

è una locomotiva per centri di smista-

peratura del cambio e del motore,

critici di sicurezza. Gli stati di funzio-

mento del tipo Henschel DAG 240 per

aria compressa, pressione dell’olio

namento relativi della locomotiva per

la ditta MIGROS Betriebe GmbH di

nel motore e nel cambio e velocità

centri di smistamento (marcia avanti

Birsfelden (Confederazione Elvetica).

della vettura.

o marcia indietro) vengono segnalati

Questa locomotiva ha una potenza di

sul pulpito locale di servizio.

circa 250 PS e può raggiungere una

velocità massima di 20 Km/ora. Può

inoltre funzionare senza macchinista.

Motore

Pulpito di

servizio

sinistro

Comando

SIMATIC

a distanza

S5-95F

Pulpito di

servizio

destro

Cambio

Fig 5/9

Schema a blocchi del comando

5/8 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

5.2.4 Ottovolanti per

lunapark

Introduzione

La società francese Reverchon è dal

1927 uno dei più importanti costrutto-

ri di attrezzature per lunapark e realiz-

za oltre alle nostalgiche giostre anche

autoscooter, giochi con l’acqua ed

ottovolanti. Nonostante l’elevata velo-

cità ed i percorsi avventurosi, i pas-

seggeri devono essere riportati di

nuovo a terra in modo sicuro, sani e

salvi.

Funzioni

Per la sicurezza dei passeggeri, le pre-

stabilite distanze di sicurezza tra le

navicelle o barchette devono essere

garantite indipendentemente dal tipo

di funzionamento. Nel caso peggiore

Figura 5/12

Tipico impianto da parco divertimenti

le navicelle o le barchette devono

essere arrestate senza collisione in

Realizzazione

modo sicuro.

Sulla base delle esperienze fatte con

Per questo vengono montati sensori

la programmazione dei controllori

ridondanti nei punti più importanti

standard della famiglia SIMATIC, la

delle guide su cui si muovono i mez-

società Reverchon, dopo un corso

zi. Il SIMATIC S5-95F elabora queste

dedicato all’S5-95F, è stata in grado di

informazioni e sblocca, in caso di

stabilire, tramite una analisi dei rischi

necessità, tramite uscite rilevanti per

delle singole fonti di pericolo, la clas-

la sicurezza, i freni a suo tempo azio-

se di rischio e di scegliere di conse-

nati. Si possono inoltre riconoscere

guenza i sensori e gli attuatori.

durante il loro funzionamento compo-

Infine il SIMATIC S5-95F è stato pro-

nenti difettosi in modo tale che i lavo-

grammato come un controllore stan-

ri di manutenzione possono essere

dard ad un canale non ridondante.

eseguiti senza interrompere il norma-

le funzionamento.

5/10 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Realizzazione

Vantaggi per il cliente:

5.2.5 Comando bruciatori

I tre SIMATIC S5-95F fail-safe sono in

• spazi ridotti nel quadro elettrico

in una centrale termica

questo impianto collegati tramite

• flessibilità

MODBUS con un controllo di proces-

La società ESP-GEKO GmbH con sede

so sovraordinato.

• prezzo contenuto

a Monaco di Baviera (RFT) costruisce

e mette in servizio centrali termiche

Tutti i valori di processo controllati dai

• in caso di guasto di un controllore

per produrre energia elettrica.

SIMATIC S5-95F possono essere

fail-safe il resto dell’impianto resta

visualizzati dal sistema di controllo

ancora disponibile

Una di queste centrali si trova a Feld-

del processo e protocollati. Per age-

berg (RFT) ed è stata attivata con

• possibilità di manutenzione a distanza

volare la diagnosi e la rimozione di

successo nel 1998.

possibili errori , le segnalazioni di

• possibilità di comunicazione tramite

La centrale possiede due linee di bru-

sistema del SIMATIC S5-95F vengono

MODBUS o PROFIBUS

ciatori con ciascuna una propria cal-

parimenti inviate tramite MODBUS al

• possibilità di colloquiare con un con-

daia per la produzione di 12,5 tonnel-

sistema di controllore del processo e

trollo di processo

late di vapore per caldaia. La turbina a

lì visualizzate. Le esigenze della

vapore è stata dimensionata per una

società che gestisce l’impianto riguar-

• possibilità di diagnosi completa per

potenza di 5MW.

do la manutenzione economica a

la localizzazione degli errori

distanza dei singoli S5-95F si sono

• semplicità nel trasferimento e nel-

Funzioni

potute realizzare in modo molto sem-

l’adattamento della progettazione

plice tramite modem.

Per la realizzazione delle funzioni di

su altri impianti.

sicurezza richieste da questo tipo di

impianto sono stati utilizzati tre con-

trollori programmabili fail-safe SIMA-

TIC S5-95F. Compiti principali di que-

sti tre sistemi di automazione sicuri

sono il controllo dell’impianto di com-

bustione e del sistema di alimentazio-

ne dell’acqua e dell’aria compressa.

I parametri rilevanti per la sicurezza

controllati sono, tra gli altri, il control-

lo della pressione del vapore, la tem-

peratura della caldaia, il tempo di pre-

ventilazione, la depressione nella

camera di combustione, la pressione

dell’acqua di alimentazione, il conte-

nuto di ossigeno, il sistema di alimen-

tazione dell’acqua e di rimozione del-

le ceneri della combustione ed infine

il sistema di alimentazione dell’aria

compressa.

5/12 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Solo quando tutti i componenti non

Vantaggi per il cliente

5.2.6 Tecnica di controllo

rilevanti per la sicurezza sottordinati

• spazi ridotti nel quadro elettrico

del processo: produzione

“falliscono”, e ne può derivare uno

di polistirolo

stato pericoloso, intervengono i PLC

• flessibilità

S5-95F.

• prezzo contenuto

La società BPM di Breda (Olanda)

Realizzazione

• possibilità di comunicazione ad alta

appartiene al gruppo Schell ed è lea-

disponibilità e contemporaneamen-

der nella produzione di polistirolo. Nel

A causa della disponibilità entrambi i

te rilevante per la sicurezza su bus

gennaio 1998 è stata messa in servi-

controllori S5-95F sono collegati tra-

PROFIBUS standard

zio con successo accanto all’impianto

mite PROFIBUS DP ridondato con il

esistente una ulteriore linea di produ-

sistema di controllo del processo

• comunicazione con il controllo di

zione con una capacità annua di

sovraordinato e con il controllore ad

processo

40.000 tonnellate. L’impianto funziona

elevata disponibilità S5-155H. I due

• possibilità di diagnosi efficace per la

con pressione e temperature elevate

PLC S5-95F comunicano tra di loro in

localizzazione degli errori

e con materiali altamente esplosivi.

modo ridondante e sicuro tramite

PROFIBUS standard. Tutti i dati di pro-

• semplice programmazione.

Funzioni

cesso controllati possono così essere

visualizzati sul sistema di controllo

Per coprire i rischi di sicurezza legati

del processo e lì protocollati. E’ inol-

alla produzione sono stati utilizzati

tre possibile in ogni momento impo-

due controllori compatti fail-safe

stare nuovi valori limite per i parame-

SIMATIC S5-95F. Compito principale

tri controllati direttamente dal control-

delegato a questi controllori è il con-

lo di processo via PROFIBUS.

trollo sicuro del processo di polimeriz-

zazione. Tra i parametri critici per la

sicurezza controllati citiamo innanzi-

tutto la temperatura e la pressione.

Nel caso che questi parametri superi-

no i loro valori limite ammessi, in

caso di fallimento delle normali rea-

zioni previste, viene comandata, tra-

mite l’S5-95F, la riduzione del flusso

della materia prima e, come ultima

possibilità, l’interruzione del processo

di polimerizzazione. In questo caso la

linea di produzione viene portata

completamente in uno stato sicuro.

Entrambi gli S5-95F in questa struttu-

ra d’impianto sono utilizzati come i

cosiddetti dispositivi di protezione

MSR. Per l’ammortamento di un

impianto di produzione la disponibilità

è un postulato irrinunciabile. Per que-

sto il processo vero e proprio è con-

trollato da un PLC ad elevata disponi-

bilità quale il SIMATIC S5-155H.

5/14 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

5.2.7 Trasporto di persone

nella miniera di sale di

Berchtesgaden

Introduzione

La ferrovia elettrica costruita dalla Soc.

Scharf GmbH di Hamm (RFT) per i visi-

tatori della miniera di sale di Berchte-

sgaden è in funzione con pieno suc-

cesso dal 1996. Con una capacità mas-

sima di trasporto di 6.600 persone al

giorno, riesce a fare fronte anche ai

giorni di maggiore affluenza trasportan-

do i visitatori nella miniera in modo

sicuro e senza lunghi tempi di attesa.

Figura 5/18

La Soc. Scharf è leader mondiale nel

SIMATIC S5-95F sotto i sedili della vettura trainante

settore dei sistemi di trasporto guida-

ti per le miniere sotterranee. Gli

impianti principali prodotti sono vago-

ni appesi ad una monorotaia, ascen-

sori speciali e sistemi di seggiovie. La

Soc. Scharf consegna i suoi impianti

anche altri settori industriali con pro-

blematiche analoghe a quello dell’in-

dustria mineraria quali le costruzioni

di tunnel e di pozzi.

La precedente ferrovia azionata a

fune ha trasportato dal 1911 circa

19,5 milioni di visitatori ed è stata

sovente sfruttata alla sua capacità

massima. Alla ricerca di un sistema di

trasporto con un proprio sistema di

azionamento che aumentasse il

numero delle persone trasportate con

una contemporanea riduzione del

numero di addetti, la società che

gestisce il trasporto ha scelto un

impianto automatizzato a sezioni con

capotreno.

Quattro treni ciascuno con otto carroz-

Figura 5/19

ze trasportano per corsa e per treno 55

SIMATIC S5-95F installato in quadro elettrico per il controllo dei vari segmenti

persone. La velocità massima all’avvia-

mento è di 2,5 m/s e all’arrivo è di 3,5

m/s; ogni 300 secondi parte un nuovo

Realizzazione

mentre per il controllo delle varie

treno . il percorso complessivo di 1.400

sezioni è stato installato in quadri

Le più severe esigenze in merito alla

metri è suddiviso in sei sezioni in ognu-

elettrici a terra. In conformità all’anali-

sicurezza dell’intero sistema di

na delle qual è installato subito dopo

si di rischio secondo le norme DIN V

comando della ferrovia della miniera

un segmento normale di binario un

19250 i controllo delle locomotive

sono state pienamente soddisfatte

segmento di frenatura. In un segmento

sono sottoposti alla classe di sicurez-

utilizzando più sistemi fail-safe SIMA-

di frenatura la carrozza (vettura ) viene

za 3 ,4, e 5 mentre il controllo delle

TIC S5-95F. Per il comando della loco-

frenata se nel segmento successivo si

vetture nei vari segmenti è sottopo-

motiva il controllo è stato installato

trova ancora una vettura.

sto alla classe 5.

direttamente sulla locomotiva stessa

5/16 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

Comando delle vetture

con ognuno dei SIMATIC S5-95F del

Per questo sistema di bus sono

segmento successivo. In parallelo a

disponibili gateways per PROFIBUS.

Per il comando delle vetture il SIMA-

questo vengono scambiati dati, trami-

In caso di nuovi impianti è possibile

TIC S5-95F è stato collocato sotto il

te una comunicazione standard, con il

già oggi far comunicare tra loro i

sedile laterale della vettura trainante

livello centrale di gestione e supervi-

SIMATIC S5-95F in modo sicuro sul

che, con le sette vetture agganciate,

sione.

bus standard PROFIBUS mentre

costituisce uno dei quattro treni della

avviene un contemporaneo scambio

miniera. Ogni vettura dispone di un

Comunicazione

dati con componenti standard.

proprio azionamento ed ogni motore

è dotato di un freno che si attiva

Il binario di alimentazione viene con-

La comunicazione tra i controllori fail-

automaticamente in caso di mancan-

trollato centralmente tramite un

safe SIMATIC S5-95F installati sulle

za di tensione. Ulteriori componenti

SIMATIC S5-115U con CPU 943 e tra-

quattro vetture trainanti ed i controllo

elettromeccanici sono le doppie spaz-

mite un pannello operatore OP 25

dei vari segmenti del percorso avvie-

zole, i convertitori di frequenza ed i

che rappresenta il sistema di servizio

ne tramite contatti installati sui binari.

datori di segnale.

e supervisione d’impianto. La comu-

Costruttore:

nicazione standard tra questa stazio-

L’S5-95F controlla la correttezza dei

Maschinenfabrik Scharf GmbH,

ne di testa ed i comandi dei vari seg-

parametri introdotti per la velocità del-

Hamm, (RFT)

menti per il servizio e la supervisione

le vetture ed i ritardi alla frenatura nel

avviene tramite il sistema di bus

Cliente finale:

funzionamento semiautomatico ed

SINEC L1 funzionante secondo il prin-

Salzbergwerk, Berchtesgaden (RFT)

automatico. Il conducente può inoltre,

cipio master-slave. I SIMATIC S5-95F

tramite manovella di guida, influire

Controllori installati:

collegati comunicano parimenti tra di

direttamente sulle funzioni di ritardo

4 SIMATIC S5-95F sulle

vetture trai-

loro sullo stesso sistema di bus ma in

o di frenatura di emergenza e, in caso

nanti,

questo caso la trasmissione dei dati

estremo, arrestare tutto il treno trami-

6 SIMATIC S5-95F sui vari segmenti

avviene in modo sicuro.

te i dispositivi di emergenza. Anche

di ferrovia,

questa funzione viene controllata dal

1 SIMATIC S5-115U (CPU 943) con

SIMATIC S5-95F.

OP 25.

Controllo dei vari segmenti

Per ognuno dei sei segmenti di frena-

tura e corsa è stato utilizzato un S5-

95F. Compito principale di questi

SIMATIC S5-95F installati in quadri

elettrici a terra è di attivare il segnale

di via libera sulle linee di contatto tra

vettura e binario come pure la comu-

nicazione rilevante per la sicurezza

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

5/17

e dal mezzo di comunicazione, la

5.2.8 Comando a distan-

comunicazione con max 16 partner

za VICOS OC 15 per cabi-

(postazioni di servizio, sistemi di

gestione). Il controllo a distanza

ne di blocco a relè

VICOS OC 15 è stato testato in

accordo alle norme tecniche di sicu-

Nel posto centrale di comando e di

rezza ferroviarie (norma Mu 8004)

gestione del traffico ferroviario urbano

emanate dall’ufficio federale ferrovia-

( metropolitane e linee tranviarie) ed

rio della Repubblica Federale Tedesca.

industriale in tutto il mondo si devono

In merito alla sicurezza il comando a

poter comandare e controllare tutte le

distanza non deve essere visto come

cabine di blocco collegate sia esse

un isola ma come membro della cas-

elettroniche o tradizionali a relè.

setta di comunicazione “posto di ser-

Con l’introduzione della cabine di

vizio cabina di blocco

blocco SICAS (Siemens Computer

Il comando a distanza si utilizza per

Aided Signalling) è stato sviluppato

l’interfacciamento di una zona di

un sistema di controllo VICOS OC

disinserzione in una stazione di bloc-

100 con postazioni di servizio che

co a relè. Esso realizza l’interfaccia

soddisfa pienamente le esigenze di

dati di processo per la cabina di bloc-

multifunzionalità.

Figura 5/21

co a relè che può così essere diretta-

Hardware della stazione di comando a

il comando a distanza VICOS OC 15

mente controllato dal sistema di con-

distanza VICOS OC15 nel quadro elettrico

utilizza come centrale la postazione di

trollo VICOS OC 100.

servizio di VICOS OC 100 . Per il tra-

possibile utilizzare una rete locale, il

sferimento dei dati si utilizzano siste-

Dispositivi di servizio e visualizzazione

PROFIBUS o un accoppiamento via

mi che si trovano normalmente sul

Per il sistema di comando a distanza

modem. Se si devono collegare più

mercato quali il SIMATIC S5-95F, col-

VICOS OC 15 non è disponibile alcun

stazioni di comando a distanza oppu-

legamenti a bus o punto a punto. La

dispositivo di servizio e visualizzazio-

re cabine di blocco SICAS alla rete

nuova stazione di comando a distanza

ne. Il sistema viene controllato dai

locale o al PROFIBUS , queste, per

sviluppata è modulare ed impiega

dispositivi del sistema di servizio

motivi di disponibilità, possono esse-

componenti hardware dell’ultima

re raddoppiate. Il numero dei partner

VICOS OC 100.

generazione, i controllori S7 ed S5

possibili che possono comunicare con

della famiglia SIMATIC. Questo

Referenze

una stazione di comando a distanza

hardware standard è disponibile in

può essere al massimo di 16.

tutto il mondo. Una stazione di

Il comando a distanza VICOS OC 15 è

comando a distanza consente, in

utilizzato attualmente presso le

Sicurezza nella tecnica di segnale

dipendenza dal carico del telegramma

seguenti società:

• Lausitzer Braunkohle AG, Senften-

La sicurezza del comando a distanza

Figura 5/20

berg, RFT

VICOS OC15 è basata sul controllore

Carrozza tranviaria della Soc. Ustra Hanno-

programmabile fail-safe SIMATIC S5-

• Rheinbraunkohlenwerk AG, Koln, RFT

versche Verkersbetriebe AG nel quartiere

• Verkehrs- Aktiengesellschaft Nurn-

95F per eseguire i confronti necessari

fieristico di Hannover

berg (VAG), Nurnberg, RFT

nelle stazioni di comando a distanza.

• Ustra Hanmnoversche Verkehrsbe-

La centrale di comando a distanza

triebe AG, Hannover, RFT (Tabella

viene realizzata utilizzando il VICOS

5.16).

OC 100. Le visualizzazioni ed i

comandi vengono salvati tramite ade-

Configurazione hardware

guate procedure. L’accesso alle

segnalazioni da parte delle cabine di

L’hardware della stazione di comando

blocco avviene tramite hardware ad

a distanza (Tabella 5.21) è basata sul

un canale. Segnalazioni invece rile-

controllore programmabile fail-safe

vanti per la sicurezza vengono attivate

SIMATIC S5-95F (confronto sicuro

in modo antivalente tramite un canale

con certificazione dell’ispettorato

di riferimento.

federale delle ferrovie tedesche) e dal

SIMATIC S7-400 (come canale origi-

I processori (canale originale e canale

nale e di riferimento).

di riferimento) si scambiano recipro-

camente le segnalazioni scannerizza-

Per il collegamento alla centrale di

te e memorizzano stati di particolari

comando a distanza secondo lo sche-

elementi. Entrambi i processori ese-

ma a blocchi riportato il Tabella 5.22 è

5/18 Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

guono la valutazione delle novità e

l’abilitazione avviene anche un con-

no memorizzate i dati delle segnala-

generano in modo indipendente tra di

trollo dei dati riletti nell’S5-95F defini-

zioni dei testi. Questi dati contengo-

loro i telegrammi di segnalazione di

to come comparatore sicuro.

no tutti gli stati di segnalazione verifi-

stato. Questi vengono trasferiti da

catisi in questo canale di comando a

Inoltre vengono testati sulla loro impo-

entrambi i processori al “comparatore

distanza. All’interno del tempo di pro-

stazione base, prima e dopo ogni

di sicurezza” che li confronta.

babilità di guasto vengono eseguite,

emissione di comandi, i relè di ingres-

con questi stati di segnalazione, le

In caso di irregolarità il SIMATIC S5-95F,

so comandi. I relè di ingresso di

funzioni sopracitate e vengono trasfe-

come comparatore sicuro, attiva un

comando per i gruppi di tasti soggetti

rite in forma di telegramma di stato di

blocco per il trattamento dei comandi

ad abilitazione di comando vengono

segnalazione all’S5-95F.

che necessitano di abilitazione e genera

abilitati dall’S5-95F. Per le operazioni

una segnalazione d’errore alla centrale.

sottoposte ad abilitazione di comando

Analisi sicura della memoria degli

Questo blocco viene rimosso se una

viene eseguito nel SIMATIC S5-95F il

stati di segnalazione

determinata subroutine viene eseguita

conteggio dell’abilitazione di comando

senza errore. Solo il processore del

ed attivato il protocollo di stampa.

Entrambi i processori indipendenti

canale originale invia il telegramma di

(canale originale e canale di riferimen-

L’S5-95F controlla anche le routine

segnalazione di stato alla centrale.

to) possiedono una memoria di

che devono essere eseguite sui com-

segnalazione di stati ed eseguono, in

Se le segnalazioni devono essere atti-

ponenti monocanale nel intervallo di

modo indipendente tra di loro, una

vate da segnali di rilevatori luminosi

tempo di probabilità di guasto dell’or-

analisi ogni due cicli, una segnalazio-

del banco di manovra, gli stati degli

dine di dieci ore. Tra queste routine

ne di novità e se necessario un’analisi

indicatori luminosi degli elementi

citiamo:

della tensione pulsante. Entrambi i

(p.e. di uno scambio) vengono combi-

• test funzionalità processori e memorie;

processori generano il telegramma di

nati logicamente tra di loro.

• elementi di test;

segnalazione di stato ed eseguono il

• funzionalità delle unità di rilettura;

Per ogni comando in uscita viene

conteggio di alcune segnalazioni. I

• funzionalità delle unità di ingresso.

controllata la via dei dati rileggendo

telegrammi di segnalazione di stato

un ingresso digitale nel canale di rife-

Nei canali di elaborazione (canale ori-

vengono controllasti nell’S5-95F

rimento. Per comandi che richiedono

ginale e canale di riferimento) vengo-

come comparatore sicuro.

Centrale

tecnica gestionale decentralizzata

S7-400

S5-95F

CPU

+ comando

S7-400

unità

S7-400

+ segnalazioni

CPU

segnalazioni

valenti

+ comando

valenti

unità

Comparatore

+ segnalazioni

sicuro

antivalenti

Abilitazione

S7-400

dei comandi

segnalazioni

sottoposti ad

e comandi

S7-400

abilitazione

valenti

segnalazioni

antivalenti

S7-400

segnalazioni

e comandi

Canale di riferimento

valenti

Ripartitore intermedio

Circuiti di collegamento

Cabina di blocco a relè

Tabella 5/22

Schema a blocchi di una stazione di comando a distanza del sistema VICOS OC 15

Safety Integrated - Manuale applicativo Siemens S.p.A.

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Siemens Safety Integrated: Programma di sicurezza per l’industria - 4