Por Eduardo Arruda, Gerente de Marketing – Industry Management & Automation.
A oportunidade de se gerar melhorias no processo produtivo com a adequação de máquinas e equipamentos em uma arquitetura distribuída, integrando o sistema de controle ao sistema de segurança funcional em plataformas e arquiteturas de redes de automação já existentes.
Uma nova perspectiva nos projetos de segurança funcional através de sistemas
Distribuídos, muito mais que discutir ou apresentar qualquer conceituação ou citação em referência a norma regulamentadora NR12 ou qualquer outra norma internacional vigente, como EN ISO 13849 ou EN IEC 62061, o ponto principal deste artigo é explorar a etapa de implementação de medidas de proteção coletivas das normas de segurança, sem abordar o mérito das mesmas, apenas elucidando uma nova perspectiva nesta fase, facilitando e permitindo a sua execução, tanto técnica quanto financeira, em plantas industriais já existentes, onde há um padrão de controladores industriais já estabelecidos.
É comum em plantas industriais já concebidas a necessidade de se integrar sistemas de controle de segurança funcional às aplicações de grande porte existentes para atendimento à normas de segurança.
Geralmente, para o êxito nesta integração, é necessário um conhecimento altamente especializado e consequentemente custos elevados. Somente assim todos os requisitos referentes às categorias ou níveis de segurança funcional podem ser completamente atendidos para que os operadores de máquina sejam protegidos de forma confiável contra situações de risco e a produção não seja comprometida.
Soluções de descentralização, especificamente para segurança funcional, são cada vez mais solicitados por uma indústria onde já existe uma base instalada consolidada.
Estas soluções se mostram benéficas tecnicamente no seguinte aspecto: combina a facilidade de um sistema totalmente configurável com os benefícios da integração dos módulos de I/O distribuídos na rede de automação, mesmo que já existente.
Como característica técnica predominante neste tipo de arquitetura, pode-se destacar:
1. A descentralização de sistema de segurança
2. O controle de automação independente do controle de segurança
3. A integração com sistemas existentes
4. A possibilidade de expansão
5. A programação à prova de erros
Mais adiante os aspectos técnicos desta arquitetura são explorados:
1. A descentralização de sistemas de segurança
Em plantas industriais são comuns os diversos pontos de entrada e saída de segurança estarem espalhados ao longo de todo o processo. Em sistemas atuais, o processamento e controle destes pontos são muitas vezes processados localmente com controladores de segurança unificados e dedicados em um único barramento, aumentando a probabilidade de falha do sistema.
Sistemas descentralizados de segurança funcional permitem que o controle seja feito remotamente através de redes de comunicação. Assim os I/Os ficarão espalhados por todo o processo e operam de forma independente.
Nos dias atuais, os protocolos de comunicação industrial baseados em meio físico Ethernet, dada a sua alta velocidade de transmissão, permitem que dados seguros sejam trafegados sem perda de latência e consistência de informações.
2. O controle de automação independente do controle de segurança
Vincular fisicamente, através do mesmo barramento, o sistema de controle da fábrica ao sistema de controle de segurança funcional pode ser um risco no que diz respeito à segurança do operador durante o processo de produção. Simplesmente incluir módulos de segurança nos sistemas de controle atuais não é uma boa prática.
Desvincular o sistema de automação do sistema de segurança funcional para que este seja autônomo é uma estratégia que permite que este tome ações seguras independente dos sistemas de controle a que estão interligados.
Esta é exatamente o paradigma que este tipo de arquitetura traz à tona na forma como segurança funcional é tratada em grandes plantas, onde a segurança e o controle passam a trabalhar de forma independente, sem deixar de lado a necessidade de integração através de redes de comunicação para troca de dados.
3. A integração com sistemas existentes
A base instalada de redes de automação, principalmente no mercado brasileiro, é dominado por alguns protocolos como Profinet, Ethernet/IP, Profibus, Modbus, Ethercat, entre outros.
A integração de sistemas de segurança nesta base instalada desafiam os engenheiros no desenvolvimento de produtos de forma que facilitem esta interação e permitam que os projetos sejam implementados o mais uniforme possível, sem onerar em seus custos, ou impactar no processo produtivo, mesmo quando são utilizadas tecnologias de fabricantes distintos através de protocolos abertos e comuns.
O fato destes protocolos, em sua maioria, trabalharem em ‘hard realtime” ou mesmo “soft realtime” torna possível que os dados críticos sejam trafegados sem perda de consistência. Este requisito é altamente necessário quando se trata de segurança funcional.
4. A possibilidade de expansão
A crescente demanda por novos produtos, exigida principalmente pelo consumidor, demanda que companhias adequem seus processos produtivos.
A flexibilidade e a expansibilidade do processo produtivo devem caminhar na mesma velocidade da necessidade de se manter processos seguros, ou seja, adaptabilidade às diversas necessidades do processo deve ser mantida de forma transparente, acoplando-se entradas e saídas de segurança adicionais nos sistemas existentes e intervindo na programação das mesmas nos controladores já disponíveis, sempre que tal expansão for necessária.
A padronização das linguagens de programação de acordo com a IEC 61131 contribui para que desenvolvimentos de projetos sejam de pouco impacto em uma possível expansão do sistema.
À medida que os processos se espalham por uma ampla área com vários painéis de controle remoto, a utilização de I/O de segurança distribuída pode conectar vários sensores e dispositivos de segurança e bloqueios posicionados ao longo dos processos, praticamente sem limitação física com a utilização de protocolo abertos.
5. A programação a prova de erros
Uma vez que a lógica de segurança é configurada, a distribuição e a localização física dos módulos de I/O na rede não desempenham nenhum papel e não influenciam a lógica. Para implementar ou adaptar a lógica de segurança em um CLP padrão existente, o programador não precisa de praticamente nenhuma experiência ou treinamento especial sobre o tema da segurança funcional.
Do ponto de vista do CLP, a segurança funcional é vista como um I/O padrão e simplesmente garante o backbone da comunicação para os pacotes de dados de segurança cujos conteúdos não podem ser acessados ou visualizados.
Os próprios módulos de segurança monitoram continuamente o conteúdo do pacote de dados de segurança e, se uma não conformidade for reconhecida, o sistema será imediatamente transferido para um estado seguro.
Devido aos mecanismos de segurança integrados nesta arquitetura, o programador do CLP não pode cometer erros ou comprometer a segurança funcional.
Isso garante uma intervenção sem preocupações do sistema em qualquer ambiente de controle e rede onde garanta o estado da arte da segurança funcional.
A Phoenix Contact dispõe de tecnologias que permite a descentralização de processos industriais, desde I/Os remotos comuns, até módulos de segurança funcional, sendo neste caso denominada SafetyBridge.
