TP IV-PALETTIC. Analyser, Améliorer ou Adapter la fonction sécurité. Justifier de la mise en place d'un relais de sécurité.

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1 TP IV-PALETTIC OBJECTIF : Analyser, Améliorer ou Adapter la fonction sécurité. Justifier de la mise en place d'un relais de sécurité. Système, sous système : PALETTIC SAVOIR : (pré-requis : TD et TP précédents + Cours CH IV partie B-III) ITEM 8 - SECURITE ET DISPONIBILITE DES SYSTEMES AUTOMATISES Typologie : sécurité intrinsèque ; sécurité positive ; sécurité directe ; Techniques d amélioration de la sécurité : Surveillance ; Redondance et autocontrôle ; Comportement orienté des constituants. Matériels pour fonction de sécurité : sécurité d accès :barrage matériel, optique, verrou de sécurité, tapis sensible, sécurité d arrêt : détecteur de vitesse nulle, relais de sécurité

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3 1 TP IV-PALETTIC Analyser, Améliorer ou Adapter la sécurité d arrêt du Palettiseur Objectifs: * Définir les différentes catégories d arrêt imposées par les normes. * Réaliser une analyse fonctionnelle des lignes de sécurité existante sur le Palettic. * Réaliser une étude des risques encourus sur un palettiseur et mettre en œuvre un module de sécurité dont la fonction est toujours garantie. Pré-requis: les acquis précédents en automatisme. le cours sur la sûreté des machines, technique de redondance chapitre IV-$B-III. On donne: Le palettiseur "PALETTICC en état de fonctionnement. la documentation constructeur du Paletticc une documentation sur les systèmes de commande de sécurité pour machine : "SAFEBOOK 3» de Rockwell AUTOMATION. On demande: De lire et compléter les pages 2 à 7 ainsi que les documents réponse 1 à 3

4 Structure des Systèmes de contrôle Commande de Sécurité 2 QUESTION 1-a: Compléter le tableau ci-dessous relatif à la sécurité des machines, catégorie d arrêt et équipements d arrêt d urgence. (Cf. pages 41-43) Catégorie d arrêt réf. norme Signification Catégorie 0 Catégorie 1 Suppression immédiate de l en puissance des actionneurs ; C est un arrêt incontrôlé car l arrêt effectif des mouvements est obtenu grâce à un choix approprié des constituants de la chaine d action. On maintient la puissance sur les chaines d action jusqu à l arrêt complet (c est donc un arrêt contrôlé), puis coupure de la puissance quand l arrêt est obtenu. Catégorie 2 Arrêt des actionneur en maintenant la puissance. - L arrêt ne peut être que de catégorie - Elle est prioritaire sur Fonction d arrêt d urgence - Le réarmement de ce dispositif d arrêt d urgence de situation dangereuse. Le redémarrage de la machine devra faire l objet Remarque : Il n y a pas si longtemps, il était encore obligatoire d utiliser des composants électromécaniques câblés pour les circuits d arrêt d urgence. Les évolutions récentes des normes, comme celles apportées par la CEI , ont introduit la possibilité d utiliser des automates de sécurité et autres formes de logique électronique, pour le circuit d arrêt d urgence, sous réserve qu ils soient conformes aux normes applicables comme la CEI QUESTION 1-b: Compléter le tableau ci-dessous relatif aux types de contacts disponibles sur des détecteurs et interrupteurs de sécurité. mécaniques Capteur de sécurité Logique associée Défaillance possible prévision du risque mode de sécurité associé Sécurité négative Négative possible par maintenance préventive Sécurité positive combinée QUESTION 1-c: D après le tableau ci-dessus quel est la solution minimale acceptée pour une application de sécurité. Sécurité Positive détecteur à sortie par contact NF

5 QUESTIONS 2 3 Rappel: Sécurités Passives ou Intrinsèques: Dés la conception du système afin d empêcher le danger sans prendre de disposition particulière au niveau de la commande du système; - Chaîne d action orientée vers la sécurité ) - protecteurs, dans le cas ou cette protection doit pouvoir s enlever pour faciliter l accès à un élément, il doit être impossible de faire fonctionner le système tant que le protecteur est ouvert, et son ouverture en cours de cycle doit être bloquée ou provoquer l arrêt immédiat du fonctionnement Sécurités Directes ou par disposition: L approche du danger sera détectée par un capteur spécialisé qui fera prendre au système la décision qui s impose. Lancer un cycle de production en mode automatique. Pendant un transfert vertical (préférer celui de dépose des colis) ouvrir la porte d accès à la palette. QUESTION 2-a: Que se passe t-il? Surligner sur le schéma électrique le composant de sécurité passive qui permet l arrêt du mouvement transfert vertical Dégager les colis, refermer la porte, réinitialiser et relancer un cycle de production en mode automatique. ouvrir la porte d accès à la palette en cours de cycle, pendant un mouvement de transfert horizontal. QUESTION 2-b: Que se passe t-il? Surligner sur le schéma pneumatique les composants de sécurité passive qui permettent l arrêt mouvement de transfert horizontal. QUESTION 2-c: Faire une analyse précise de la gestion d énergie et des chaînes d action liées au mouvement. Compléter le Diagramme d enchaînement des constituants de sécurité page suivante. QUESTION 2-d: Que se passe t-il si KM1 reste collé?

6 Diagramme d enchaînement des constituants de sécurité. 4 Action sur Au i ou Fc de KM1 Retombée des contacts de KM1 Moteur élévateur sorties API 1 KM2,KM3 KM4,KM5. Retombée mâchoires.. Arrêt Moteur élévateur Arrêt Moteur convoyeur AL1 sorties API 2 Bloqueurs 1+ et 1- Arrêt Vérin longitudinal EV4 Retombée du tiroir EV4 pousseur EV2,EV3 vérins pince et rotation

7 Normes Signification et champs d application (Cf. pages 18-19) 5 QUESTION 3-a : En s aidant du manuel, Compléter les phrases ci-dessous. ISO?: Organisation internationale de normalisation - Champs d application : Elle produit des normes ayant pour but de rendre la conception, la fabrication et l utilisation des machines plus efficace, plus sûre et plus écologique. CEI?: Commission électrotechnique internationale - Champs d application : Elle produit des normes dans les domaines d application de l électricité, l électronique et les technologies connexes. EN?: Normes européennes harmonisées. Il s agit de normes communes à tous les pays membres de l EEE. Elles sont émises par les organismes de normalisation européens : le CEN et le CENELEC. (Les nouvelles normes EN sont alignées sur les normes ISO et CEI et, dans la plupart des cas, elles utilisent la même formulation) - Champs d application : Comme les normes ISO, elles sont structurées en 3 catégories : A, B et C. NORMES Type A : couvrent les aspects généraux applicables à tous types de machines. NORMES Type B : Groupe B1 : concernent certains aspects particuliers de la sécurité et de l ergonomie des machines. Groupe B2 : concernent les composants de sécurité et les dispositifs de protection. NORMES Type C : concernent des types ou groupes particuliers de machines. Stratégie de Sécurité (Cf. pages 23-29) Cette phase commence par l analyse des zones de travail et des tâches réalisées par les personnels de production, de réglage et de maintenance : - chargement/déchargement des produits (démarrage, arrêt, arrêt d urgence, redémarrage ), - changement de série (modification des paramètres réglages, tests..), - nettoyage, maintenance préventive, corrective.. Le facteur de GRAVITE DES BLESSURES POTENTIELLES. - MORTELLE : décès - MAJEURE : (normalement irréversible) - Incapacité permanente, perte de la vue, amputation d un membre, dommages pulmonaires, etc. - GRAVE : (normalement réversible) Perte de conscience, brûlure, fracture, etc. - MINEURE : contusions, plaies, petites écorchures, etc. Le facteur de FRÉQUENCE D EXPOSITION. - FRÉQUENTE : plusieurs fois par jour. - OCCASIONNELLE : quotidiennement. - RARE : une fois par semaine ou moins. Le facteur de PROBABILITÉ DE BLESSURE. - PEU PROBABLE - PROBABLE - POSSIBLE - CERTAINE

8 Évaluation partielle des risques du Palettic D un point de vue personnel de production : 6 QUESTION 3.b: Compléter dans le tableau ci-dessous les dangers éventuels engendrés par chaque mouvement si la machine n était pas grillagée. (noter que les plus graves) Pour cela, exécuter en mode pas à pas un cycle d une rangée et observer les mouvements et les interactions possible avec l opérateur : MOUVEMENT TRANSLATION LONGITUDINALE DU POUSSEUR TRANSLATION VERTICALE DU PREHENSEUR SERRAGE / DESSERRAGE PINCE TRANSLATION LONGITUDINALE DU PREHENSEUR ROTATION DE LA PINCE Dangers entrainant des lésions Irréversibles ou Graves encourues G F P Σ Solution de sécurité mise en œuvre POUR DES RAISONS TECHNICO- ECONOMIQUES, IL A ETE MIS EN PLACE UNE CARTERISATION DU PALETTISEUR PAR GRILLAGE 5CM / 5CM (AVEC ACCES A LA ZONE PALETTE PAR PORTE COULISSANTE MUNI D UN Rien de prioritaire Après avoir réduit ou supprimé les risques, déterminer le Niveau de Performance requis (PLr) de la fonction complémentaire de sécurité (porte coulissante). Pour cela, il faut utiliser une méthode provenant de l une des deux normes applicables aux machines : EN/ISO ou EN (nota : la norme EN/ISO remplace la EN 954-1) La fonction sécurité étant peu complexe, le choix s est porté sur la EN/ISO S gravité de la blessure - S1 blessure légère (normalement réversible) - S2 blessure grave (normalement irréversible, y compris le décès) F fréquence et/ou durée d exposition au phénomène dangereux - F1 rare à assez fréquente et/ou courte durée d exposition - F2 fréquente à continue et/ou longue durée d exposition P possibilité d éviter le phénomène dangereux ou de limiter le dommage - P1 possible sous certaines conditions - P2 rarement possible

9 QUESTION 3.c: Compléter le tableau ci-dessous afin de déterminer le PLr de la fonction sécurité «porte d accès». 7 Gravité de la blessure Fréquence Possibilité d évitement Niveau de performance requis Paramètre retenu Justification Si le système ne s arrête pas à l ouverture de la porte, on retrouve tout les dangers énoncés dans l étude précédente L opérateur ouvre la porte pour retirer une palette pleine et en placer une vide à l aide d un transporteur Il peut aussi avoir à intervenir pour des problèmes de bourrage ou positionnement de la palette vide (courte durée d exposition par rapport au fonctionnement automatique du palettiseur) Certains mouvements sont rapide et l exigüité de la machine rend l évitement difficile. Mise en œuvre de la fonction sécurité «porte d accès». (Cf. pages 72-87et 96) Niveaux de performances PL (extrait de la norme EN ) Probabilité de défaillance PL dangereuse par heure Cat. a 10-5 < 10-4 B Technique de mise en œuvre (d après annexe de la norme EN ISO ) Comportement du système Principe pour sécurité obtenir la sécurité Une faute peut conduire à une Choix de composants perte de la fonction de sécurité appropriés b < c 10-6 < d 10-7 < e 10-8 < Idem à B, mais exigence d une meilleure fiabilité de la fonction sécurité. Une faute peut conduire à une perte de la fonction de sécurité et la perte de la fonction de sécurité est détectée par le contrôle. Si la faute est unique, la fonction de sécurité est toujours assurée. L accumulation de défauts non détectés peut conduire à la perte de la fonction sécurité. Quand des fautes surviennent, la fonction de sécurité est toujours assurée. Les fautes seront détectées à temps afin de ne pas perdre la fonction de sécurité. CatB + utilisation de composants éprouvés CatB1 + Auto contrôle CatB1 + Redondance CatB1 + Redondance + auto contrôle On retiendra donc : un contrôleur de sécurité XPS-MP ; un interrupteur de position de sécurité - XCS-C - clé-languette - 1 O + 2 F deux contacteurs standards LC1K dont le circuit de contrôle est alimenté en 24V (KA1 et KA2), QUESTION 3-d : Compléter les documents réponse 1 à 3 ci après.

10 8 A l aide des documents annexe 1 et 2, compléter le schéma du module de sécurité XPS-AF ci-dessous. Placer ensuite les contact KA1 et KA2 sur les schémas électriques document réponse 2 et 3 C1 KA1 KA2 D1 Compléter le chronogramme de fonctionnement ci-dessous du module de sécurité ligne de sécurité Fc réarm KA1 KA2 circuit de puissance sous énergie KA2 reste collé, la sécurité est elle assurée et par quel élément? Peut-on remettre le système sous énergie? DOCUMENT REPONSE 1

11 Schéma de gestion de l énergie sur le «PALETTICC» 9 DOCUMENT REPONSE 2

12 Schéma des modes de marches et d arrêts du «PALETTICC» 10 DOCUMENT REPONSE 3

13 11 DOCUMENT ANNEXE 1

14 12 DOCUMENT ANNEXE 2