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Jornada de Seguridad Industrial

Soluciones PREVENTA conforme a la Nueva Directiva 2006/42/CE (Norma UNE-EN ISO 13849-1)

Jornada Hispanofil, 11 de Junio de 2009

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Schneider Electric 2- Soluciones de Seguridad

Ejemplo del cálculo del PL en una máquina protegida por FdC en modo combinadoy una parada de emergencia

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Determinación del PerformanceLevel requerido PLr

�En este ejemplo tenemos una máquina en la cual se parará el motor cuandola puerta protegida con los finales de carrera se abra ó cuando se pulse la parada de emergencia. Por lo tanto podemos distinguir dos funcionesde seguridad.

�El peligro de la máquina conllevaa la pérdida de un brazo.

�Mediante las respuestas para S2, F2y P2 el gráfico nos lleva a que el PL requerido para cada una de la funciones de seguridad de la máquina es PLr=e.

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Identificación de las partes del sistema de mando relativas a la Seguridad

� Identificamos todas las partes que deben cumplir la función de seguridad;en este ejemplo usamos dos estructuras redundantes con 2 entradas,2 canales lógicos y 2 salidas para el control de la potencia.

�Cada bloque en el diagrama representa un dispositivo implementadoen la función de seguridad (SRP/CS) para los finales de carrera:

E1

E2

L1

L2

S1

S2

SRP/CS c

Final de carreraXCSM3902L1

Módulo de SeguridadXPSAF5130

Contactor 1LC1D09BL

Contactor 2LC1D09BL

ENTRADAS LÓGICA SALIDA

SRP/CS a SRP/CS b

Final de carreraXCSM3902L1

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Identificación de las partes del sistema de mando relativas a la Seguridad� Representamos también por bloques en el diagrama los dispositivos implementados

en la función de seguridad (SRP/CS) de la parada de emergencia:

� En la máquina del ejemplo, para cada SRP/CS, los dos canales proporcionan redundancia, el módulo de seguridad proporciona la solución lógica y el diagnóstico para ambos canales; ambos canales de cada SRP/CS son iguales.

E1

E2

L1

L2

S1

S2

SRP/CS c

Módulo de SeguridadXPSAF5130

Contactor 1LC1D09BL

Contactor 2LC1D09BL

ENTRADAS LÓGICA SALIDA

SRP/CS a SRP/CS b

P. Emergencia con NC+NCy ruptura brusca XALK178F

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Evaluación del Performance Level PL

�Debemos hacer la estimación del PL para cada SRP/CS (parte del sistema de mando que responde a señales de entrada seguras y genera señales de salida seguras) seleccionado y/o para la combinación de SRP/CS que realicen la función de seguridad.

�Determinaremos eL PL del SRP/CS mediantela valoración de los siguientes parámetros:

� La Categoría (estructura).� El MTTFd para cada componente.� El DC� La CCF

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraCategoría, MTTFd, DC y CCF

� A partir del diagrama de bloquespara la funcion de seguridad,conocemos la estructura paracategoría 4, los canales y las partesdel sistema de mando relativas a lafunción de seguridad en cada canal:

� Del catálogo de Schneider Electricobtendremos los valores del MTTFdó B10 para los dispositivosseleccionados:

� Los valores DC los tomaremos del catálogo Schneider Electricy de la Tabla E.1 del Anexo E de la EN-ISO 13849-1.

� Las medidas contra CCF deben ser chequeadas usando la Tabla F.1 del Anexo Fde la EN ISO 13849-1. El resultado para el ejemplo alcanza 80 puntos lo cual es OK(es mayor ó igual a 65 puntos).

IdP1XPS

IdP2

CON1

CON2

Ejemplo SRP/CS B10 (Operaciones) MTTFd (Años) DC

Final de carrera IdP1, IdP2XCSM3902L1

Módulo de seguridadXPSAF5130

Contactores CON1, CON2LC1D09BL

10.000.000

1.000.000

349,1

99%

99%

99%

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraMTTFd de cada componente

� Con la fórmula del Anexo C, calculamos el MTTFd para los IdP’s y los contactores a partir del B10d. El ciclo de trabajo de la función de seguridad se notifica con los siguientes datos:� El tiempo medio entre dos ciclos es 90s para los FdC.

(para los contactores hay que tener en cuenta también la parada de emergencia cada 3600s=1h)� La máquina se utiliza 220 días por año / 8 horas por día.� Por lo tanto nop = 70.400 operaciones por año para el paro emergencia, y:

nop = (dop x hop x 3600 s/h) / t ciclo = (220 x 8 x 3600) / 90 = 70.400� MTTFd = B10d / (0,1 • nop),con B10d = B10 / % fallos peligrosos% fallos peligrosos = 20%

Los valores de MTTFd en morado son dependiendo del número de operaciones anuales de la aplicación; ya que el fabricante sólo puede proporcionar los valores B10 ó B10dpara el tiempo de vida.


Final de carrera IdP1, IdP2XCSM3902L1



10.000.000

1.000.000

349,1

99%

99%

99%

7102

693

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraMTTFd de cada canal

�Con la fórmula para el método de cálculo por partes,calculamos el MTTFd para los canales:

CON1MTTFd=693 años

CON2MTTFd=693 años

IdP1MTTFd=7102 años


XPS

MTTFd

=349,1años

Canal 1

Canal 2

�=

=N~

1i did MTTF1

MTTF1

d CON1,2d XPSd IdP1,2dC2dC1 MTTF1

MTTF1

MTTF1

MTTF1

MTTF1 ++==

años224,81

años6931

años349,11

años71021

MTTF1

dC1,2

=++=

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraMTTFd de cada canal

� El MTTFd para cada canal en el ejemplo es 224,8 años.

� Al ser dos canales redundantes iguales, el MTTF d de cada canalserá el MTTFd representativo, por lo cual en nuestro ejemplosegún la siguiente tabla sería un MTTFd “alto”.

� En el caso de tener una redundanciacon los dos canales diferentes,utilizando la siguiente ecuación,lograremos encontrar el MTTFd

que tendría cada canal.

��

�

�

��

�

�

+−+=

dC2dC1

dC2dC1d

MTTF1

MTTF1

1MTTFMTTF

32

MTTF

Denotación del tiempo medio al fallo peligroso Rango de MTTFd

3 años � MTTFd < 10 añosBAJO

MEDIO

ALTO

10 años � MTTFd < 30 años


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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraDC promedio (DC avg)

�El diagnóstico de cobertura se define por el ratio entre fallos peligrosos detectados y fallos peligrosos totales. De acuerdo con esta definición el promedio del diagnóstico de cobertura DC avg es estimado con la siguiente fórmula, que extraemosdel anexo E de la norma.

�Para nuestroejemplo obtenemos:

dNd2d1

dN

N

d2

2

d1

1

avg

MTTF1...

MTTF1

MTTF1

MTTFDC...

MTTFDC

MTTFDC

DC+++

+++=

CON1MTTFd = 693años

DC = 99%

CON2MTTFd = 693años

DC=99%

IdP1MTTFd = 7102 años

DC = 99%

IdP2MTTFd = 7102 años

DC=99%

DC=99%

XPS

MTTFd=349,1 años

Canal 1

Canal 2

99%0,99

6931

6931

349,11

349,11

71021

71021

6930,99

6930,99

349,10,99

349,10,99

71020,99

71020,99

DCavg ==+++++

+++++=

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de los finales de carreraDC promedio (DC avg)

�El DC avg en el SRP/CS de los finales de carreraes 99%, el cual es “alto” de acuerdo conla siguiente Tabla:

Denotación del diagnóstico de cobertura Rango del DC

60% � DC < 90%BAJO

MEDIO

ALTO

90% � DC < 99%

99% � DC

DC < 60%NINGUNO

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Verificación del PL obtenido para la SRP/CS de los finales de carrera

� Tomando los datos para el SRP/CS de los finales de carrera conMTTF d = alto / DC avg = 99% y categoría 4 en el gráfico de abajopodemos ver el Performance Level conseguido para esta SRP/CS:

Per

form

ance

Leve

l

A

B

C

D

E

Cat.BDC avg = ninguno

Cat.1DC avg = ninguno

Cat.2DC avg = bajo

Cat.2DC avg = medio

Cat.3DC avg = bajo

Cat.3DC avg = medio

Cat.4DC avg = alto

Saf

ety

Inte

grity

Leve

l

MTTF d de cada canal = BAJO

MTTF d de cada canal = MEDIO

MTTF d de cada canal = ALTO

El gráfico muestra que se alcanzael PL = e el cual es OK con el PLrpara la función de seguridadde los finales de carrera.

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de parada de emergenciaCategoría, MTTFd, DC y CCF

� A partir del diagrama de bloquespara la función de seguridad,conocemos la estructura paracategoría 4, los canales y las partesrelativas del sistema de mando a lafunción de seguridad en cada canal:

� Del catálogo de Schneider Electricobtendremos los valores del MTTFdó B10 para los dispositivosseleccionados:

� Los valores DC los tomaremos del catálogo Schneider Electricy de la Tabla E.1 del Anexo E de la EN-ISO 13849-1.

� Las medidas contra CCF deben ser chequeadas usando la Tabla F.1 del Anexo Fde la EN ISO 13849-1. El resultado para el ejemplo alcanza 80 puntos lo cual es OK(es mayor ó igual a 65 puntos).

PE1XPS

PE2

CON1

CON2


P. Emergencia PE1, PE2XALK178F



300.000

1.000.000

349,1

99%

99%

99%

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de parada de emergencia MTTFd de cada componente

� Con la fórmula del Anexo C, calculamos el MTTFd para la parada de emergencia y los contactores a partir del B10d. El ciclo de trabajo de la función de seguridad se notifica con los siguientes datos:� El tiempo medio entre dos ciclos es 3600s para el Paro de Emergencia

(para los contactores hay que tener en cuenta también los Finales de Carrera cada 90s)� La máquina se utiliza 220 días por año / 8 horas por día.� Por lo tanto nop = 1760 operaciones por año.

nop = (dop x hop x 3600 s/h) / t ciclo = (220 x 8 x 3600) / 3600 = 1.760� MTTFd = B10d / (0,1 • nop),

con B10d = B10 / % fallos peligros% fallos peligros = 20%

Los valores de MTTFd en morado son dependiendo del número de operaciones anuales de la aplicación; ya que el fabricante sólo puede proporcionar los valores B10 ó B10dpara el tiempo de vida.


P. Emergencia PE1, PE2XALK178F



300.000

1.000.000

349,1

99%

99%

99%

8523

693

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de la parada de emergenciaMTTFd de cada canal

�Con la fórmula para el método de cálculo por partes,calculamos el MTTFd para los canales:

CON1MTTFd=693 años

CON2MTTFd=693 años



XPS

MTTFd

=349,1años

Canal 1

Canal 2

�=

=N~

1i did MTTF1

MTTF1

d CON1,2d XPSd PE 1,2dC2dC1 MTTF1

MTTF1

MTTF1

MTTF1

MTTF1 ++==

años225,91

años6931

años349,11

años85231

MTTF1

dC1,2

=++=

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de la parada de emergenciaMTTFd de cada canal

�El MTTFd para cada canal en el ejemplo es 225,9 años.

�Al ser dos canales redundantes iguales, el MTTFd de cada canalserá el MTTFd representativo, por lo cual en nuestro ejemplosegún la siguiente tabla sería un MTTFd “alto”.

Denotación del tiempo medio al fallo peligroso Rango de MTTFd

3 años � MTTFd < 10 añosBAJO

MEDIO

ALTO



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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de la parada de emergenciaDC promedio (DC avg)

�El diagnóstico de cobertura se define por el ratio entre fallos peligrosos detectados y fallos peligrosos totales. De acuerdo con esta definición el promedio del diagnóstico de cobertura DC avg es estimado con la siguiente fórmula, que extraemosdel anexo E de la norma.

�Para nuestroejemplo obtenemos:

dNd2d1

dN

N

d2

2

d1

1

avg

MTTF1...

MTTF1

MTTF1

MTTFDC...

MTTFDC

MTTFDC

DC+++

+++=

CON1MTTFd = 693 años

DC = 99%

CON2MTTFd = 693 años

DC=99%

PE1MTTFd = 8523 años

DC = 99%

PE2MTTFd = 8523 años

DC=99%

DC=99%

XPS

MTTFd=349,1 años

Canal 1

Canal 2

99%0,99

6931

6931

349,11

349,11

85231

85231

6930,99

6930,99

349,10,99

349,10,99

85230,99

85230,99

DCavg ==+++++

+++++=

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Evaluación del Performance Level PLpara la SRP/CS de la parada de emergenciaDC promedio (DC avg)

�El DC avg en el SRP/CS de la parada de emergenciaes 99%, el cual es “alto” de acuerdo conla siguiente Tabla:

Denotación del diagnóstico de cobertura Rango del DC

60% � DC < 90%BAJO

MEDIO

ALTO

90% � DC < 99%

99% � DC

DC < 60%NINGUNO

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Verificación del PL obtenido para la SRP/CS de la parada de emergencia

� Tomando los datos para el SRP/CS de la parada de emergencia conMTTF d = alto / DC avg = 99% y categoría 4 en el gráfico de abajopodemos ver el Performance Level conseguido para esta SRP/CS:

Per

form

ance

Leve

l

A

B

C

D

E

Cat.BDC avg = ninguno

Cat.1DC avg = ninguno

Cat.2DC avg = bajo

Cat.2DC avg = medio

Cat.3DC avg = bajo

Cat.3DC avg = medio

Cat.4DC avg = alto

Saf

ety

Inte

grity

Leve

l

MTTF d de cada canal = BAJO

MTTF d de cada canal = MEDIO

MTTF d de cada canal = ALTO

El gráfico muestra que se alcanzael PL = e el cual es OK con el PLrpara la función de seguridadde los finales de carrera.

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Gama ��

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Clasificación de la Gama ��

MANDO

Auxiliares de mando y señalización

DETECCIÓN

Detección electrónica y electromecánica

CONTROL

Módulos, controladores y PLC’s de seguridad

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MANDO

Auxiliares de mando y señalización

�Paros de emergencia

�Paros de emergencia por cable

�Mandos bimanuales

�Pedales

�Mandos de validación

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� Interruptores de posición

� Interruptores de posición

con enclavamiento

� Interruptores magnéticos codificados

�Barreras inmateriales de seguridad

� Tapices de seguridad

DETECCIÓN

Detección electrónica y electromecánica

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Soluciones de barrerasinmateriales de seguridad

XUSLN

Detecciónde dedos

Detecciónde manos

Detecciónde cuerpos

Categoría2

Categoría4

XPSCM + XU2S

XUSLBQ XUSLDMQ XUSLBR XUSLDMY XUSLPZ XUSLPB

XUSLPZ

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Barreras inmateriales de seguridad

Tipo 4 / Resolución 14 mm ó 30 mm (dedos ó manos)

�Solución Funcional XUSLB.�XUSLBQ* protección de dedos, alcance 0,3m a 7m.

Soluciones de 280mm a 1360mm de altura.�XUSLBR* protección de manos, alcance 0,3m a 20m.

Soluciones de 320mm a 2120mm de altura.�Módulo integrado de categoría 4. Hasta SIL3

según EN 61508.� Función EDM incluida.�Diagnóstico mediante consola XUSLPDM.�Cumplimiento con la ROHS.NOVEDAD

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� Solución universal XUSLDM.� XUSLDMQ* protección de dedos, alcance 0,3m a 7m.

Soluciones de 280mm a 1360mm de altura.� XUSLDMY* protección de manos, alcance 0,3m a 20m.

Soluciones de 320mm a 2120mm de altura.� Módulo integrado de categoría 4. Hasta SIL3 según EN 61508.� Funciones Blanking, Floating Blanking, EDM incluidas

y configurables mediante la consola XUSLPDM.Arranque configurable.

� Función Encadenable mediante segmentos flexibles.� Función Muting con el módulo XPSLCM1 (22,5mm)� Cumplimiento con la ROHS.

NOVEDAD

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�Segmentos flexibles XUSLDS para la Solución Universal XUSLDM.

�XUSLDSQ* protección de dedos.Soluciones de 280mm a 1200mm de altura.

�XUSLDSY* protección de manos.Soluciones de 320mm a 2120mm de altura.

�Hasta 3 segmentos conectado en seriecon la barrera inmaterial.

�Hasta 256 haces de luz (configuración total).

NOVEDAD

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Funciones paraXUSLB/DM

NOVEDAD

Funciones Funcional (XUSLB) Universal (XUSLDM)

Dedos (d 14mm , 0,3 a 7m) X (3m con PDM) X (3m con PDM)

Manos (d 30mm; 0,3 a 8 ó 20 m) X (20m con PDM) X (20m con PDM)

1 salida aux PNP de seguimiento X X ó de alarma*

Segmentos no X

Tapa/ Botón soporte & T-slot X X

Arranque Automático X X

Arranque Manual Con PDM X*

Arranque/ rearranque al bloqueo no X*

EDM X X*

MTS X X*

Blanking no X*

Floating blanking no X*

Blanking Supervisado no X*

Reducción de la resolución X* X*

Codificación de los haces X* X*

Diagnóstico Por LED * Por LED*

Función Muting Por módulo externo Pacialmenteincluida²

Cabl. por conect. directo a la salida X X

* Por PDM (external Programming & Diagnostic Module)

² Módulo externo de 22,5 mm para la conexión de los sensores de muting y la lámpara.

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Soluciones orientativas según el tipo de máquina a proteger

XUSLP

XUSLN

XU2S

XUSLB

XUSLD

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Interruptores magnéticos codificados con el módulo de seguridad integrado

�Autonomía Total.�Antifraude, debido a la codificación

interna que llevan.�Versiones en categoría 3/SIL2

y categoría 4/SIL3.�Grado de protección IP66+IP67+IP69K �Hasta 32 equipos en serie, sin perder

la categoría de seguridad.

NOVEDAD

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Interruptores de seguridad para atmósferas explosivas por polvo

� Interruptores de pestillo:- Con/sin enclavamiento- Desenclavamiento mediantepulsador ó llave.

- Certificados para trabajar en zona 21-22.

� Interruptores magnéticos codificados:- Salida 2, 5 y 10 metros de cable.- Certificados para trabajar en zona 20-21-22.

� Certificación ATEX “D” por parte de INERIS.

� Completa la gama ATEX por polvo ya existente.

NOVEDAD

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�Módulos de Seguridad Preventa

monofunción

�Controlador de Seguridad

con funciones predefinidas

�Controlador de Seguridad

configurable

�Autómatas de Seguridad

CONTROL

Módulos, controladores y PLC’s de seguridad

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Soluciones universales de control

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Solución funcional para una aplicacióncon 2 funciones de seguridad independientes

XPSAF XPSAF

��

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Controlador XPSMP para dos funcionesde seguridad independientes.

Soluciónuniversal

Universal

XPS-MP

�Módulo Multi-función

�Dos funciones independientes de seguridad

�Hasta 15 funciones predefinidasy configurables por medio de teclas

� 6 Entradas de seguridad y 2x3 salidas de seguridad independientes

�Versiones bornero fijo ó desenchufable

�Hasta categoría 4 según EN954-1 y PL esegún EN ISO 13849-1.

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Solución universal para una aplicacióncon 2 funciones de seguridad independientes

XPSAF XPSAF XPSMP

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Solución funcional para una aplicacióncon varias funciones de seguridad independientes

XPSAF XPSAF

��

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Controladorde seguridadconfigurableXPS-MC

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Controlador configurable XPSMC

XPS-MC16XXPS-MC16ZXPS-MC16ZCXPS-MC16ZP XPS-MC32X

XPS-MC32ZXPS-MC32ZCXPS-MC32ZP

XPSMCWIN

� Las soluciones para diferentes funcionesde seguridad se pueden integrar enun único Controlador de Seguridad.

� Las aplicaciones de Seguridadse implementan editando las funcionesde Seguridad predefinidas y certificadas

�Vigilancia de funciones de Seguridad hasta categoría 4 según EN 954-1 y PL e según EN ISO 13849-1.

�Hasta SIL-3 según EN-61508

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Referencias

Nºentradasde seguridad

Nºsalidasde seguridad

Comunicación

XPSMC16Z

XPSMC16ZC

XPSMC16ZP

XPSMC32Z

XPSMC32ZC

XPSMC32ZP

16

16

16

32

32

32

8

8

8

8

8

8

Modbus

CanOpen/Modbus

ProfiBus/Modbus

Modbus

CanOpen/Modbus

ProfiBus/Modbus

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Funciones

� Parada de emergencia con uno o dos contactos.� Control de interruptores de posición

para resguardos móviles (con o sin bloqueo).� Barreras inmateriales con salida

relé o transistor (Cat. 4). � Muting.� Control de interruptores magnéticos codificados.� Mando bimanual (Tipo IIIC).� Tapices de seguridad.� Mandos de validación.� Detección de velocidad nula.� Función ‘O’ lógica.� Funciones de temporización.� Posibilidad de parada en cat.0 o en cat.1

en todas las salidas.� Máquinas especiales:

- Máquinas de molde por inyección.- Control de válvulas en prensashidráulicas (3 válvulas).

- Control de prensas excéntricascon control de válvulas.

� …

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FuncionesZONA 1 ZONA 2

ZONA 1

ZONA 2

ZONA 3CUADRO

CENTRAL

64 entradas digitales50 salidas digitales16 salidas relé…

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Autómatas deSeguridadXPS-MF

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Hardware

�CPUs Compactas y Modulares- Entradas digitales, analógicas

y de contaje rápido.- Entradas digitales, analógicas y de relé.- Comunicación por

en todas las versiones.- Otros protocolos de comunicación disponibles:

Modbus SerieProfibus DP

� Módulos de E/S remotas

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XPSMF40

�24 E/S configurables

�Modbus/Profibus (según versión)

�Comunicable en

�Conexión con toda la gama XPSMF

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AS-i“Safety at work”

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El concepto

PLC Standard Esclavo Standard

AlimentaciónAS-i

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El concepto

PLC Standard Esclavo Standard

AlimentaciónAS-i Monitor de

SeguridadEsclavo deSeguridad

Esclavo deSeguridad

� Integración de funciones de seguridad en AS-i con AS-i Safety at Work� Conexión con componentes standard en el mismo cable AS-i� Simplificación del cableado� Hasta categoría 4 según EN 954-1

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Configuración

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Safety Suite

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Safety Suite

� Integración de los 4 softwares de Seguridaden Máquinas en un solo programa:

Protect Area Design:Ayuda para la instalación/configuración de barrerasinmateriales de Seguridad y tapices de SeguridadASISWIN:Configuración de redes AS-i de SeguridadXPSMCWin:Software para la configuración de controladoresde Seguridad configurables XPSMCXPSMFWin:Software para la programaciónde autómatas de Seguridad XPSMF

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Resumiendo…

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Opciones

OPCIÓN 1

�Módulos de Seguridad ��monofunción:- Óptimo para supervisión de pocasfunciones de Seguridad.

- Solución económica.- Fácil de substituir.

OPCIÓN 2

�Controladores de Seguridadconfigurables:- Simplicidad del cableado.- Aplicaciones personalizadas.- Mayor capacidad de diagnóstico.

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Opciones

OPCIÓN 3

�Autómatas de Seguridad XPSMF- Flexibilidad total- Diagnóstico total- Posibilidad de descentralizaciónde la solución

- Compatibilidad total con oferta estándar

OPCIÓN 4

�AS-i “Safety at work”- Sencillez de implementación- Integración de dispositivos estándary de Seguridad en la misma red

- Cumplimiento de las normativas

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Gracias por vuestra atención

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