Barriere fotoelettriche di sicurezza

Questi apparecchi sono barriere fotoelettriche composte da diversi raggi infrarossi allineati sopra una barra trasmittente ed una barra ricevente. L’interruzione di uno dei fasci è sufficiente per rilevare la penetrazione nelle zone intorno agli impianti pericolosi e proteggere così il personale da infortuni legati al movimento pericoloso della macchina. Conosciute anche come AOPD (Active Opto-electronic Protective Devices) o ESPE (Electro Sensitive Protective Equipment), le barriere offrono una sicurezza ottimale, consentono una maggiore produttività e sono la soluzione più ergonomica rispetto alle protezioni meccaniche. Sono ideali per applicazioni in cui il personale ha bisogno di un accesso frequente e rapido verso il punto pericoloso.

Le barriere di sicurezza sono costituite da una coppia emettitore e ricevitore che creano una barriera multiraggio di luce infrarossa di fronte, o attorno ad una zona pericolosa. L\'emettitore è sincronizzato con il ricevitore attraverso il fascio fotoelettrico più vicino ad una delle estremità del corpo (fascio di sincronizzazione). Per eliminare la suscettibilità ai falsi intervento dovuti alla luce ambientale e alle interferenze (diafonia) da altri dispositivi opto-elettronici, i LED dell’emettitore sono sintonizzati con ogni LED del ricevitore in modo che l\'emettitore non possa che influenzare il ricevitore specifico ad esso associato. Quando tutti i raggi sono stati controllati, la scansione ricomincia. Un esempio di sistema base con barriera di sicurezza è mostrato in figura 22.

Quando qualcuno dei raggi è bloccato da un’intrusione nel campo di rilevamento, il circuito di controllo commuta nello stato di off i segnali di uscita. Il segnale di uscita deve essere utilizzato per eliminare il pericolo. La maggior parte delle barriere fotoelettriche hanno uscite OSSD (Output Signal Switching Devices). Le uscite OSSD sono uscite a transistor di tipo PNP con la protezione da cortocircuito, sovraccarico e rilevazione di guasti per cause comune nelle situazioni con due canali. Queste uscite possono commutare i dispositivi alimentati in corrente continua, come contattori e relé di sicurezza, di solito fino a 500 mA.

Le barriere fotoelettriche sono progettate per interfacciarsi direttamente sia con gli attuatori a bassa potenza della macchina sia con i dispositivi logici come moduli o PLC di sicurezza (figura 23). Quando gli attuatori della macchina vengono attivati direttamente (come in figura 22), deve essere utilizzato l’ingresso start/restart. Questo impedisce alla barriera di reintrodurre il pericolo quando la barriera viene resettata.
Le barriere fotoelettriche hanno anche un ingresso che permette loro di controllare gli attuatori della macchina. Questo è noto come EDM (External Device Monitoring). Dopo che la barriera è stata resettata, l’ingresso EDM permette di determinare se l\'attuatore esterno è spento prima di abilitare qualsiasi riavvio della macchina.

L\'emettitore e il ricevitore possono essere anche interfacciati con una unità di controllo che fornisce la logica necessaria, le uscite, la diagnostica di sistema e funzioni aggiuntive (muting, blanking, PSDI) in base all\'applicazione.
I principali vantaggi dell’utilizzo di una barriera fotoelettrica sono l’alta affidabilità, la possibilità di realizzare protezioni di grandi dimensioni, lineari o perimetrali su più lati a costi molto ridotti, il tempo di scansione stabile e preciso, l’immunità generale all\'interferenza elettrica, alla luce ambiente e agli schizzi di saldatura, l’efficace protezione in caso di affaticamento dell’operatore, l’aumento della capacità produttiva della macchina poiché la barriera non richiede lo spostamento manuale di ripari fisici o l’attesa della loro apertura, la riduzione delle operazioni di carico e scarico macchina e dei tempi di accesso alle zone operative, la riduzione del rischio di manomissione, l’installazione semplice e rapida e la rapidità di manutenzione della macchina poiché non devono essere rimosse protezioni fisiche come griglie, cancelli. Di contro va segnalato che spesso è necessario aggiungere anche ripari fisici e che essendo la barriera immateriale non può proteggere da proiezione di corpi estranei da parte della macchina.

Un sistema di sicurezza con una barriera fotoelettrica deve essere in grado di inviare un segnale di arresto alla macchina anche in caso di guasto/i di un componente. Le barriere hanno due uscite monitorate in maniera incrociata, le quali hanno lo scopo di cambiare il loro stato quando il campo di sensibilità della barriera viene interrotto. Se una delle due uscite fallisce, l\'altra uscita risponde e invia un segnale di arresto alla macchina controllata e, in una logica di controllo incrociato, rileva che l\'altra uscita non ha cambiato stato o non ha risposto. La barriera dovrebbe poi andare in una condizione di blocco che impedisca alla macchina di essere operativa fino a quando la barriera di sicurezza non sia stata riparata. Resettare o spegnere/riaccendere la barriera di sicurezza, in queste condizioni, non deve rimuovere la condizione di blocco.
Le barriere fotoelettriche sono spesso integrate nel sistema di sicurezza attraverso il collegamento a un modulo o PLC di sicurezza, come mostrato in figura 23. In questo caso, la logica di sicurezza gestisce la commutazione dei carichi, l\'avvio/riavvio e il monitoraggio dei dispositivi esterni (es. contattori). Questo approccio viene utilizzato per funzioni di sicurezza complesse e requisiti di commutazione di grandi carichi. Ciò riduce anche il cablaggio per la barriera.

Barriere di tipo 2
La norma EN 61496-2 richiede una funzione di auto-test per le barriere di tipo 2. In caso di una condizione di guasto, il sistema deve essere in grado di rilevare questa condizione dopo il ciclo di test successivo. Il ciclo di prova interno deve essere realizzato in un tempo opportuno (massimo 150 ms), a seconda dei requisiti di sicurezza richiesti.

Barriere di tipo 4
La norma EN 61496-2 richiede una funzione di auto-test per le barriere di tipo 4. In caso di una condizione di guasto, il sistema rimane in una condizione di sicurezza. Se il primo guasto non viene rilevato, il secondo e il terzo guasto non devono essere causa di una perdita di sicurezza. Il ciclo di prova interno deve essere inferiore al tempo di risposta del sistema.

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