La sécurité

Les composants de sécurité La sécurité des machines Objectifs: Sécurité fonctionnelle des commandes de machines - Notions de base de la sécurité des machines - Citer les possibilités de surveillance de zones dangereuses (rideaux optiques) Citer divers dispositifs de sécurité selon EN60204 (interrupteurs d’arrêt d’urgence, interrupteur de sécurité, de position, etc…) et décrire leur fonction dans la commande - Décrire la fonction et l’application d’appareils de sécurité non programmables - Décrire les applications et les possibilités d’appareils de sécurité programmables

La sécurité avant tout…

La sécurité avant tout… Napo: 10 min. Vidéos… (Danger électriques)

La sécurité… partout Tâches à réaliser: 1. Lisez quelques articles de votre choix Choisissez un article qui vous parle 2. Notez les éléments qui n’ont pas été pris en compte pour éviter l’accident 3. Présentez votre point de vue

La sécurité des machines A quoi un fabricant de machines doit-il faire attention pour garantir la sécurité des personnes, de l’environnement et de l’installation ? Il existe des directives et des normes. De ce fait, pour être commercialisées, les machines doivent les respecter. Une norme n’est pas obligatoire, elle correspond à l’état de la technique au moment de sa parution. Toute dérogation doit être justifiées par l’efficacité de la solution retenue. Toutefois, le risque zéro n’existe pas. L’objectif est de réduire les risques à un risque résiduel acceptable.

La sécurité des machines Toutefois, le risque zéro n’existe pas. L’objectif est de réduire les risques à un risque résiduel acceptable. Méthode en 3 étapes 1ère étape: Prévention des dangers. Elimination et réduction du risque à l’aide de mesures prises dès la conception dans la phase de planification et de développement de la machine. 2ème étape: Dispositifs de sécurité. Réduction du risque par l’application des principes de sécurité et l’utilisation d’équipements de sécurité. 3ème étape: Signalisation des risques résiduels. Réduction du risque par la formation du personnel et en attirant l’attention par des mises en garde sur les risques résiduels.

La sécurité des machines Marquage CE Le marquage CE doit apposé sur toutes les machines mises sur le marché en Europe. Dans de nombreux cas, le fabricant peut apposer lui-même ce marquage. Il atteste alors la conformité de son produit aux normes applicables.

La sécurité des machines Une déclaration de conformité doit être établie Quels sont les documents exigés ? Analyse des risques Evaluation des risques Documentation technique Mode d’emploi

La sécurité des machines Analyse des risques La machine doit être subdivisée en fonctions partielles et chaque fonction partielle être analysée sur les dangers potentiels. Le montage, la mise en service, la maintenance et même le démontage et la mise au rebut font partie des aspects à analyser.

La sécurité des machines Analyse des risques Exemple d’une subdivision pour l’analyse des risques d’une machine d’emballage. Pour chaque danger identifié, une solution répondant aux exigences de sécurité et de santé de la directive Machines doit être élaborée en appliquant la méthode en 3 étapes. Deux normes sont applicables pour le dimensionnement des composants de sécurité de la machine. EN ISO 13849-1 EN ISO 62061

La sécurité des machines Analyse des risques Deux normes sont applicables pour le dimensionnement des composants de sécurité de la machine. EN ISO 13849-1 EN ISO 62061 La norme suivante s’applique à toutes les fonctions de sécurité. Electrique – pneumatique – hydraulique. EN ISO 13849-1

La sécurité des machines Les directives – Les normes Tâches à réaliser: Recherchez trois éléments importants de chaque norme Le dimensionnement des composants de sécurité de la machine EN ISO 13849-1 EN ISO 62061 Les fonctions de sécurité. (Electrique – pneumatique – hydraulique) EN ISO 13849-1

La sécurité des machines Evaluation des risques L’évaluation des risques s’effectue à l’aide d’un graphique des risques. Principe: Commencer par analyser la gravité de la blessure. Examiner la fréquence ou la durée d’exposition au phénomène dangereux. Chercher une possibilité d’éviter le phénomène dangereux.

La sécurité des machines Graphique des risques Le niveau de performance requis est défini en fonction du risque que présente le composant considéré sur la machine et des décisions prises.

La sécurité des machines Concept de sécurité de base Les capteurs transmettent des informations à la partie commande, régulation et à l’homme Les actionneurs commandent le processus La partie commande, régulation traite les informations dans la machine Puis transmet des ordres à la partie opérative (actionneurs)

La sécurité des machines Selon quelle norme, les mesures fondamentales relatives à la sécurité doivent être prises sur la commande de la machine ? EN 60204 - 1

La sécurité des machines Quelques mesures… à respecter Raccordement au réseau d’alimentation et sectionnement de l’alimentation Fonctions d’arrêt d’une machine Utilisation de techniques de circuits éprouvées dans les circuits de commande

La sécurité des machines Raccordement au réseau d’alimentation et sectionnement de l’alimentation La norme prescrit pour chaque machine la présence d’un appareil de sectionnement de l’alimentation. (Interrupteur principal)

La sécurité des machines Raccordement au réseau d’alimentation et sectionnement de l’alimentation Les organes de commande de couleur noire sont utilisés sur des machines protégées, par ex. avec un capot fermé. (sans fonction d’arrêt d’urgence) Les organes de commande rouge et jaune sont utilisés sur des machines qui présentent un risque direct pour l’homme. Dans ce cas, l’interrupteur a la fonction d’arrêt d’urgence.

La sécurité des machines Fonctions d’arrêt d’une machine Il existe 3 catégories de fonction d’arrêt: Arrêt de catégorie 0 Arrêt non contrôlé par suppression immédiate de l’alimentation aux actionneurs. Ex: coupure d’énergie par un contacteur

La sécurité des machines Fonctions d’arrêt d’une machine Arrêt de catégorie 1 Arrêt contrôlé en maintenant l’alimentation aux actionneurs jusqu’à l’arrêt de la machine, puis coupure de la puissance quand l’arrêt est obtenu. Ex: freinage à contre courant de moteurs triphasés

La sécurité des machines Fonctions d’arrêt d’une machine Arrêt de catégorie 2 Arrêt contrôlé en maintenant l’alimentation aux actionneurs. Est utilisé pour les convertisseurs de fréquence ou des démarreurs progressifs. Ex: démarreur progressif

La sécurité des machines Utilisation de techniques de circuits éprouvées dans les circuits de commande Afin de minimiser les risques en cas de défaillance, la norme énumère les mesures suivantes: 1. Séparation galvanique du circuit principal 2. Raccordement au conducteur actif de toutes les fonctions de commutation 3. Fonctions de sécurité dotées de contacts à manœuvre positive d’ouverture (sécurité en cas de rupture de fil) 4. Le conducteur de retour de l’alimentation du circuit de commande doit être mis à la terre.

La sécurité des machines Quelques exercices… Un court-circuit à la terre se produit en amont de la bobine mise correctement à la terre. Quelle est la conséquence ? Comment le défaut est-il décelé ? Tant que le poussoir S6 n’est pas actionné, le court-circuit de mise à la terre n’est pas décelé. En actionnant S6, un court-circuit se produit (L+ est relié avec L-). Le fusible de l’alimentation coupe le circuit.

La sécurité des machines Quelques exercices… La tension de commande de cet API n’a pas été mise à la terre. La liaison à l’entrée I1 présente sur les deux côtés du poussoir S5 un court-circuit à la terre. Quelle est la conséquence ? Comment y remédier ? Par les deux courts-circuits à la terre, le poussoir est ponté. En cas d’actionnement, l’ordre d’arrêt ne parvient pas à l’API. Mesure: soit relier à la terre L-, soit utiliser un relais de mise à la terre.

La sécurité des machines Quelques exercices… Pourquoi une séparation galvanique entre la tension de commande et le circuit principal est-elle nécessaire ? Cette mesure limite le passage d’un éventuel court-circuit à travers le transformateur. Qu’entend-on par ‘’catégorie d’arrêt 1’’. Citez un exemple où l’on utilise ce genre d’arrêt. Arrêt contrôlé. Coupure de la puissance quand l’arrêt est obtenu. Rampe d’arrêt d’un démarreur progressif.

La sécurité des machines Technologie de sécurité Barrière immatérielle Arrêt d’urgence Barrière matérielle

La sécurité des machines Rideau optoélectronique Protection des doigts 14 mm Protection de la main 30 mm Protection du corps 2 à 4 rayons Ils surveillent les zones de la machine ne pouvant être protégées par un protecteur mécanique.

La sécurité des machines Rideau optoélectronique Le "muting" permet l'inhibition de la barrière sur une durée déterminée afin de permettre l'accès d'objets en zone dangereuse. La barrière doit savoir faire la différence entre l'objet qui pénètre normalement dans la zone dangereuse (pièces à usiner , palettes)  et une intrusion non souhaitée ( outil, main humaine,  homme). La solution réside en l'utilisation de capteurs de "muting" en entrée et en sortie du système. En premier lieu, l'objet passe devant les capteurs de muting en entrée (2 faisceaux qu'il doit couper en moins de 3 secondes), la fonction muting est alors activée. Ensuite, les capteurs d'entrées doivent rester actifs jusqu'à ce que les capteurs de sortie s'activent (eux aussi en moins de 3 secondes), les capteurs d'entrées peuvent alors être relâchés. Enfin, dès que les capteurs de sorties sont désactivés, la phase de "muting" est terminée et la barrière reprend sa fonction. Pendant toute la phase de muting une lampe de signalisation doit être allumée pour montrer que la barrière est inhibée. Si cette lampe ne fonctionne plus, le module doit détecter le défaut et mettre en sécurité la machine. Blanking Avec la fonction blanking de certaines barrières immatérielles, vous pouvez masquer une zone définie de la barrière immatérielle. Le champ de protection est uniquement inhibé partiellement mais de façon durable. Cela se produit en rendant précisément passive la partie par laquelle une marchandise doit être sollicitée. Toutefois, les personnes ne doivent en aucun cas accéder à cette partie désactivée du champ de protection sans être détectées. Des capteurs supplémentaires doivent être installés pour y veiller. Il faut assurer grâce à une protection constructive (par exemple, avec une couverture de l’espace libre restant) que personne ne puisse accéder par les côtés, entre la marchandise et l’équipement de protection, à la zone dangereuse. On distingue deux types de blanking : le fixed blanking et le floating blanking. Avec le floating blanking (« coupure en mouvement »), un certain nombre de faisceaux ou plusieurs zones sont masqués, la marchandise peut se déplacer dans la zone dangereuse, c’est-à-dire qu’il ne faut pas toujours dissimuler tous les faisceaux masqués. Tous les objets qui obscurcissent plus que les faisceaux coupés, sont détectés et déclenchent un arrêt. Avec le fixed blanking, une zone fixe de la barrière immatérielle est coupée, l’objet ou la marchandise ne peut pas se déplacer dans la zone dangereuse. La fonction Muting (inhibition) permet de faire la distinction entre l’homme et les objets La fonction Blanking (masquage) permet de masquer une zone définie du rideau optoélectrique

La sécurité des machines Interrupteur d’arrêt d’urgence Un dispositif d’arrêt d’urgence doit arrêter le procédé dangereux le plus vite possible (catégorie d’arrêt 0). Un interrupteur d’arrêt d’urgence ne doit pas créer de dangers supplémentaires. Le déverrouillage de l’arrêt d’urgence doit empêcher tout redémarrage intempestif de la machine. Tous les interrupteurs d’arrêt d’urgence ont un bouton rouge sur fond jaune.

La sécurité des machines Dispositif de commande bimanuelle Interrupteur de position sans contact Sur les presses ou les poinçonneuses, les pièces sont insérées à la main. Pour obliger l’opérateur à garder les mains hors de la zone dangereuse, la commande de la machine nécessite l’utilisation des deux mains. Pour la surveillance de protecteurs, on utilise des interrupteurs de position à commande magnétique. Pour que cela fonctionne, l’aimant de commande et la tête de commande doivent être positionnés l’un en face de l’autre. La sécurité est ainsi plus grande qu’avec des interrupteurs mécaniques.

La sécurité des machines Conception de circuits de sécurité avec des dispositifs de coupure de sécurité et des API Description: Lorsque l’interrupteur d’arrêt d’urgence est réinitialisé ET le contacteur de moteur Q2 retombé, le relais de sécurité peut être activé avec le bouton-poussoir S2 (circuit de réinitialisation). Lorsque ces conditions sont réunies, les sorties d’actionneurs sont alimentées, le circuit principal avec un contacteur à contacts forcés validé et une entrée numérique mise à logique 1. Le moteur peut désormais être mis en marche avec le bouton-poussoir Marche. Le circuit d’arrêt bicanal de l’interrupteur d’arrêt d’urgence permet de surveiller la présence d’un contact collé ou d’un court-circuit transversal entre les contacts (dépend du modèle du relais de sécurité). A la détection d’une erreur dans le logiciel de l’API (par ex. la sortie du contacteur 2 n’est pas mise à l’état logique 0), l’arrêt des actionneurs dangereux est quand-même garanti. Ces dispositifs sont généralement reliés à un relais de sécurité. Ces relais surveillent les dispositifs et libèrent, si aucune défaillance n’est détectée, l’énergie vers les actionneurs. L’exemple suivant montre le principe de base d’un relais de sécurité d’arrêt d’urgence non programmable en combinaison avec un API.

La sécurité des machines Commande de sécurité programmable Il existe des appareils de sécurité programmable. Au lieu de la logique câblée, les fonctions de sécurité sont réalisées au moyen d’un logiciel. L’intégration directe de la technique de sécurité dans les systèmes d’automatisation est en constante augmentation. C’est aussi bien valable pour les commandes et les entraînements que les systèmes de bus. Les avancées technologiques sont telles que l’on trouve aujourd’hui des API de sécurité intégrant des fonctions de sécurité (matériel et logiciel), réalisés selon la norme CEI 62061 et qui, de ce fait, sont homologués.

La sécurité des machines Sécurité sur base API L’intégration de modules de sécurité (jaune) à l’API ou aux appareils périphériques raccordés au bus de terrain permet le raccordement direct de capteurs et d’actionneurs. Quant au logiciel, sa conception permet également la réalisation des circuits de commande avec le logiciel de commande standard.

La sécurité des machines Evolution des commandes de sécurité API standard API avec commande de sécurité

La sécurité en général Quelques exemples… A NE PAS SUIVRE !!!