Dans les environnements industriels tels que la fabrication et la manutention d'équipements lourds, il existe des zones interdites. Ces zones sont spécialement marquées de couleurs vives pour indiquer les limites afin d'empêcher les gens d'entrer. Ils peuvent contenir des substances dangereuses, entraîner le déplacement de machines lourdes et d'autres équipements potentiellement dangereux.

La barrière immatérielle de sécurité est un dispositif utilisé pour créer une barrière virtuelle autour des environnements dangereux. Ils sont actionnés électriquement et peuvent être utilisés comme capteurs pour signaler les autorités et déclencher des séquences d'arrêt d'urgence pour protéger le personnel.

Qu'est-ce qu'un capteur de barrière immatérielle de sécurité ?

Les capteurs de barrière immatérielle de sécurité sont des dispositifs utilisés pour créer une « barrière virtuelle » autour d'un danger. La zone peut contenir des machines se déplaçant rapidement telles que des bras robotiques ou des machines non protégées.

Ces capteurs fournissent un réseau visible de faisceaux qui fournissent une alerte visuelle au personnel pendant l'utilisation. Si quelqu'un traverse les faisceaux, ils génèrent un signal qui peut être utilisé pour déclencher l'arrêt d'urgence des machines dangereuses. Parfois, ils sont également utilisés pour déclencher des alarmes.

Comment fonctionnent les barrières immatérielles de sécurité ?

Les détecteurs de barrière immatérielle de sécurité ont deux dispositifs, placés parallèlement l'un à l'autre. L'un est l'unité émetteur/émetteur et l'autre est l'unité de réception. L'unité de transmission se compose d'un réseau de LED ou de diodes laser (lumière visible/invisible). Dans certaines unités, les LED sont constamment allumées tandis que d'autres peuvent avoir des LED pulsées. Les impulsions sont à la fois séquencées et modulées. La séquence peut être de haut en bas ou de bas en haut. Les LED s'allument également à une fréquence spécifiée.

L'unité de réception se compose de phototransistors/photodiodes et elle est spécialement conçue pour détecter le modèle d'impulsion et la fréquence de l'unité d'émission. L'unité se compose d'un circuit qui gère cette tâche et peut différencier son unité de rideau émettrice correspondante de toute autre interférence. Cela améliore l'immunité au bruit et aux interférences externes du système.

Les barrières immatérielles de sécurité sont disponibles dans de nombreuses configurations. Certains peuvent détecter tout objet passant tandis que d'autres peuvent être programmés/configurés pour ne pas détecter certains types d'objets autorisés à passer. Par exemple, un capteur de barrière immatérielle installé sur un convoyeur peut détecter les objets transportés mais peut se déclencher lorsqu'un objet plus gros ou plus petit est détecté.

Ces capteurs peuvent avoir des contrôleurs intégrés, et fournir une sortie directe telle qu'une sortie relais ou une sortie PNP/NPN directement connectable à un automate ou une charge. Les modèles de capteurs plus avancés ont des modules de contrôle de sécurité externes.

Les barrières immatérielles de sécurité ont également des fonctions d'autodiagnostic intégrées. Cela les rend très bien adaptés aux applications de sécurité plutôt qu'à l'utilisation d'un capteur générique comme un capteur photoélectrique.

A quoi sert une barrière immatérielle de sécurité ?

Les barrières immatérielles de sécurité se trouvent dans des applications où la présence d'opérateurs humains doit être interdite dans certains cas. C'est-à-dire lorsque la machine est en marche. Par exemple, regardons le bras du robot de soudage illustré ci-dessous.

Les bras robotisés se déplacent à des vitesses très élevées et effectuent l'opération de soudage. Avant que la machine ne commence à fonctionner, l'opérateur doit être en mesure d'entrer dans la zone, de mettre en place la pièce et d'effectuer les étalonnages. Par conséquent, l'utilisation d'une clôture physique n'est pas une solution optimale.

Lorsque la machine est en fonctionnement, l'accès doit être limité. Si une personne pénètre accidentellement dans la zone, la barrière immatérielle détecte le mouvement et la machine s'arrête immédiatement pour éviter tout accident. Ce type de protection est appelé « protection périmétrique ».

Une autre application est le « point d'opération » garde. Cela comprend les machines d'assemblage telles que les presses hydrauliques, les presses à mouler, les machines à œillet, à riveter et à emboutir. L'application d'un capteur de barrière immatérielle est bénéfique pour la protection des mains/doigts de l'opérateur pendant l'utilisation de la machine.

Avantages des barrières immatérielles de sécurité

• Les barrières immatérielles de sécurité offrent une protection supplémentaire comme l'arrêt d'urgence et le déclenchement d'alarme. Cela améliore considérablement la sécurité du personnel de l'opérateur et fait passer les méthodes conventionnelles telles que le marquage de la zone avec des panneaux dangereux au niveau supérieur.
• La plupart des capteurs sont équipés d'un autodiagnostic intégré. Ils surveillent le système interne pour tout défaut et si un défaut est détecté, le capteur envoie immédiatement un signal d'arrêt à la machine protégée. Une fois verrouillé, le verrou ne peut être libéré qu'en réparant le capteur/en réglant le problème ou en effectuant la réinitialisation de la dérogation manuelle.
• Les barrières immatérielles de sécurité sont conformes aux normes de sécurité industrielles très élevées telles que SIL3, PLe et Type4 et sont conçues pour être extrêmement fiables. Par conséquent, contrairement à l'utilisation d'un simple capteur photoélectrique, l'utilisation d'une barrière immatérielle de sécurité peut grandement améliorer la conformité de sécurité du système intégré.
• Les barrières immatérielles de sécurité sont conçues pour offrir une fiabilité et une résistance environnementale maximales afin de garantir qu'elles peuvent résister aux polluants et aux vibrations dans des environnements difficiles.

Types de barrière immatérielle de sécurité

Il existe deux types de barrières immatérielles de sécurité (SLC) :

• Point d'opération (POC) SLC
  • Les barrières immatérielles POC sont conçues pour protéger une zone de travail relativement plus petite. Cela inclut généralement les petites machines telles que les poinçonneuses, les machines à œillets et similaires qui nécessitent qu'un opérateur soit très proche de la machine pendant le fonctionnement. Les barrières immatérielles POC peuvent protéger les doigts, les mains ou les bras des opérateurs.
• Contrôle d'accès au périmètre (PAC) SLC :
  • Les barrières immatérielles PAC se trouvent là où une protection complète du corps est requise. Ceux-ci peuvent garantir qu'aucune personne ni aucun objet ne pénètre dans les locaux protégés.

Ces deux types sont purement catégorisés en fonction de l'échelle et de la taille et fonctionnent tous deux de la même manière.

Outre la taille/l'échelle, les SLC sont également conformes aux exigences de sécurité industrielle telles que SIL(n) et Type(n) et Catégorie(n). Par exemple, il existe des SLC conformes aux niveaux de sécurité Type2 et Type4.

Selon le niveau de risque, les appareils de type 4 vérifient rigoureusement les défauts au sein de l'appareil de manière répétitive et autonome. Un capteur de type 2 ne peut effectuer un contrôle de détection de défauts qu'au démarrage. Pour les applications à haut risque, une barrière immatérielle de type 4 sera plus appropriée lorsque des capteurs de type 2 seront utilisés lorsqu'un risque très faible mais existant est présent.

Compte tenu de la précision et de l'immunité aux interférences, les appareils de Type2 ont un EAA (Effective Aperture Angle) de ±5 tandis que le Type4 a un ±2.5 degrés. Cet EAA plus large rend les SLC de Type2 plus sensibles aux courts-circuits optiques. Un court-circuit optique se produit lorsqu'un objet hautement réfléchissant dévie tout ou partie des faisceaux de détection. Plus l'EAA est grand, plus un capteur est sensible aux courts-circuits optiques.

Quels que soient le type, la catégorie et les autres caractéristiques, un SLC doit être conforme aux Directives de sélection des barrières immatérielles OSHA. En particulier, ils doivent être conformes à la norme IEC-61496 parties 1 et 2 adoptée comme ANSI/UL 61496 parties 1 et 2.

Comment choisir les barrières immatérielles de sécurité ?

Lors de la sélection d'un dispositif de barrière immatérielle de sécurité pour une application particulière, quelques aspects clés doivent être observés :

1. Sécurité et normes

Selon le degré de protection offert, il existe deux catégories de barrières immatérielles : Type 2, Type 4. Les barrières immatérielles de Type 2 conviennent aux applications à faible risque. Ils ont un large champ de vision et n'effectuent un autodiagnostic qu'au démarrage.

Le type 4 est supérieur au type 2 et convient aux applications à faible à haut risque/Ils sont utilisés pour protéger le personnel de l'accès, du point d'opération et des périmètres. Les scanners optiques de type 4 recherchent en permanence les défauts et ont la tolérance aux pannes la plus élevée.

Selon les normes, les barrières immatérielles de sécurité doivent être conformes aux ASNI B11.19, IEC 61496, CEI/TS 62046 ainsi que ISO 13855.

2. Performance

Lors de la sélection d'une barrière immatérielle adaptée à une application particulière, tenez compte des éléments suivants :

• Zone de détection : Parallèle, perpendiculaire ou diagonale à l'angle d'approche de l'opérateur
• Spanning Distance : distance entre l'émetteur et le récepteur
• Hauteur de protection
• Contrôleur : type API intégré ou contrôleurs externes
• Sensibilité
• Protection de l'environnement : l'indice de protection contre la pénétration (IP) de l'appareil pour fonctionner dans des conditions difficiles

3. Options de Lentilles Supplémentaires

• Mode faisceau flottant : option pour désactiver un ou plusieurs faisceaux à n'importe quel endroit pour permettre le mouvement à travers une section particulière (déplaçable automatiquement à une vitesse donnée)
• Circuits d'autocontrôle : la capacité de diagnostiquer et d'indiquer toute erreur au démarrage ou pendant le fonctionnement
• Blanking/Banking : possibilité de désactiver un ou plusieurs faisceaux fixes
• Relais de sécurité à verrouillage : une sortie spéciale qui se verrouille lorsqu'une personne/un objet traverse le rideau et reste jusqu'à ce qu'elle soit délibérément réinitialisée.
• Muting : option bypass temporaire pour permettre le fonctionnement manuel pendant le fonctionnement non dangereux de la machine

Quelles sont les normes de sécurité pour les barrières immatérielles de sécurité ?

Les barrières immatérielles de sécurité doivent être conformes aux normes suivantes :

• ASNI B11.19– Critères de performance pour la sauvegarde
• IEC 61496– Équipement de protection électro-sensible
• CEI/TS 62046– Applications d'équipement de détection de présence
• ISO 13855– Sécurité des machines pour le personnel

Conclusion

Les barrières immatérielles de sécurité sont des dispositifs utilisés pour créer une barrière virtuelle autour d'une zone à haut risque. Ces capteurs peuvent détecter un objet ou une personne entrant dans la zone dangereuse et déclencher des mécanismes de sécurité pour réduire ou éliminer complètement le risque de danger. Dans les applications d'automatisation, les barrières immatérielles sont utilisées pour déclencher l'arrêt d'urgence des machines afin d'arrêter complètement la machine avant que l'opérateur n'entre en contact avec elle. Dans certaines applications, les barrières immatérielles sont également utilisées pour compter les objets.