Utilisation des télécommandes industrielles sans fil (TCISF)
L Institut national de recherche et de sécurité L Institut national de recherche et de sécurité (INRS) est une association déclarée sans but lucratif (loi du 1 er juillet 1901), constituée sous l égide de la Caisse nationale de l assurance maladie. Il est placé sous la tutelle des pouvoirs publics et le contrôle financier de l État. Son conseil d administration est composé en nombre égal de représentants du Mouvement des entreprises de France et des organisations syndicales de salariés. L INRS apporte son concours aux services ministériels, à la Caisse nationale de l assurance maladie, aux Caisses régionales d assurance maladie, aux comités d hygiène, de sécurité et des conditions de travail, aux entreprises, enfin à toute personne, employeur ou salarié, qui s intéresse à la prévention. L INRS recueille, élabore et diffuse toute documentation intéressant l hygiène et la sécurité du travail : brochures, dépliants, affiches, films, renseignements bibliographiques... Il forme des techniciens de la prévention et procède en son centre de recherche de Nancy aux études permettant d améliorer les conditions de sécurité et l hygiène de travail. Les publications de l'inrs sont distribuées par les Caisses régionales d'assurance maladie. Pour les obtenir, adressez-vous au service prévention de la Caisse régionale de votre circonscription, dont vous trouverez l adresse en fin de brochure. Les Caisses régionales d assurance maladie Les Caisses régionales d assurance maladie disposent, pour diminuer les risques professionnels dans leur région, d un service prévention composé d ingénieurs-conseils et de contrôleurs de sécurité. Par les contacts fréquents que ces derniers ont avec les entreprises, ils sont à même non seulement de déceler les risques professionnels particuliers à chacune d elles, mais également de préconiser les mesures préventives les mieux adaptées aux différents postes dangereux et d apporter, par leurs conseils, par la diffusion de la documentation éditée par l Institut national de recherche et de sécurité, une aide particulièrement efficace à l action des comités d hygiène, de sécurité et des conditions de travail. Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l INRS, de l auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite. Il en est de même pour la traduction, l adaptation ou la transformation, l arrangement ou la reproduction, par un art ou un procédé quelconque (article L. 122-4 du code de la propriété intellectuelle). La violation des droits d auteur constitue une contrefaçon punie d un emprisonnement de trois ans et d une amende de 300 000 euros (article L. 335-2 et suivants du code de la propriété intellectuelle). INRS, 2008. Conception graphique EPBC.
Utilisation des télécommandes industrielles sans fil (TCISF) ED 6023 janvier 2008
Ont participé aux travaux de ce groupe de façon permanente ou non : Daniel Pagliero, INRS Patrick Laine, INRS Maurice Darves-Bornoz, CRAM Rhône-Alpes Daniel Hesemans, Société SATEC Jean-Bernard Givet, Société JAY ELECTRONIQUE Daniel Hutin, Société ARCELORMITTAL AUTO PROCESSING FRANCE Jean-François Lozachmeur, Société PSA PEUGEOT CITROEN Jean-Claude Deschamps, Société SOCOTEC INDUSTRIES
Sommaire Avant-propos 5 Chapitre 1 Expression et analyse des besoins d une TCISF 6 Chapitre 2 Pourquoi télécommander? 9 Chapitre 3 Étude de faisabilité (avec choix des technologies de transmission) 10 Chapitre 4 Analyse des risques techniques et obligations réglementaires 15 Chapitre 5 Analyse de l environnement et des conditions de travail 19 Chapitre 6 Réalisation d un projet TCISF 21 Chapitre 7 Caractéristiques principales d une TCISF 22 Chapitre 8 Documentation et plan d essais 29 Chapitre 9 Formation 31 Chapitre 10 Exploitation et conseil d utilisation 33 Chapitre 11 Maintenance et vérification 34 Bibliographie 36 Annexes 1 - Textes en vigueur concernant les télécommandes industrielles sans fil (TCISF) 37 2 - Termes et définitions 45 3 - Comparaison des performances des technologies 49 4 - Protocole d essais des TCISF 50 5 - Caractéristiques de base d une télécommande industrielle sans fil 57 6 - Mise à l arrêt d une installation télécommandée 60 7 - Synoptique d une télécommande industrielle sans fil 62 8 - Aspect normatif 64 9 - Recommandations de la CRAM d Alsace-Moselle 66 10 - Recommandations de la CRAM de Bretagne 67 3
SATEC Manutention à partir d un pont roulant télécommandé. 4
Avant-propos Cette brochure a été rédigée pour aider les utilisateurs et les préventeurs dans le cadre d applications télécommandées sans fil (TCISF). Elle permet d apporter d une part une assistance au développement des différents projets de télécommandes ; d autre part, elle peut fournir les éléments d aide au choix du matériel (existant ou à concevoir) adapté aux situations de travail. Elle s appuie sur l expérience d exploitants, de constructeurs de TCISF, de services de prévention des CRAM et de l INRS. La réglementation autorise l utilisation des télécommandes industrielles pour commander des installations automatiques de machines, d engins, etc. La réalisation matérielle, la mise en œuvre et l exploitation doivent être telles que la sécurité des opérateurs et des personnes à proximité de l engin télécommandé soit toujours assurée. Un des objectifs de ce document est d aider les utilisateurs et les services de sécurité à atteindre ce résultat. Les termes et définitions spécifiques utilisés pour les besoins du présent document sont résumés en annexe 2. Bon nombre de références réglementaires ou normatives sont rappelées dans ce document. Les lecteurs qui désirent connaître les intitulés exacts de ces directives, normes ou recommandations, pourront consulter l annexe 1 qui regroupe l ensemble de ces références. 5
1 Expression et analyse des besoins d une TCISF L expression des besoins d un projet pour télécommander un système, un engin ou un automatisme pose, en préambule, les questions suivantes : «Peut-on télécommander ce mécanisme ou cet automatisme à distance? Comment y parvenir?» Ces interrogations trouvent leurs réponses dans les prochains paragraphes notamment ceux concernant la problématique, les avantages, les inconvénients, l appréciation des risques, l élaboration d un projet, etc. 1.1. Problématique du besoin de la télécommande Le besoin de télécommander un pont roulant, une grue à tour, un engin ou tout automatisme se révèle généralement par la nécessité de déplacer ou démultiplier le poste de pilotage pour en améliorer les conditions de travail ; une des conséquences est que la productivité s en trouve également souvent améliorée. Jay Electronique Commande de porte de four. 6 EXPRESSION ET ANALYSE DES BESOINS D UNE TCISF
Toutefois, tout projet de télécommande doit faire l objet d une étude préliminaire afin de vérifier la faisabilité de l application. On s assurera donc que : la télécommande apporte une amélioration du poste de travail et qu elle n engendre pas de gêne ou de risque supplémentaire. On ne choisit de télécommander que si le besoin est réel ; l équipement est bien télécommandable. En l occurrence, on vérifiera que tous les organes en mouvement du système peuvent admettre un pilotage complémentaire tout ou rien (TOR) sans contre-indications mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques. De même, on contrôlera que les commandes proportionnelles de l équipement acceptent les échelons de tension issus d un convertisseur numérique/analogique ; la simultanéité de plusieurs ordres télécommandés est possible. Pour pouvoir effectuer à distance des mouvements proches de ceux autorisés en mode manuel, il importe de laisser à l opérateur la liberté d activer parallèlement plusieurs mouvements. Le pupitre émetteur est conçu pour satisfaire à ces actions simultanées. En effet, en conduite manuelle, l opérateur peut se servir de ses quatre membres ; en télécommande, il se trouve restreint à l utilisation de ses deux bras (voire d une seule main) d où l importance de cette concomitance de commandes ; l aire de travail de l opérateur soit libre et accessible afin que celui-ci ne soit pas trop éloigné de l engin à télécommander et éviter ainsi le pilotage en aveugle (cf. «Environnement» p. 19) ; l opérateur est apte à la conduite à distance par télécommande. La concordance des ordres émis et l observation des mouvements exécutés peut être inversée par une mauvaise orientation de l opérateur et de son pupitre vis-à-vis de l engin télécommandé. De nombreuses réponses peuvent être apportées à ces interrogations notamment en analysant les avantages et les inconvénients d une installation télécommandée. 1.2. Avantages de la mise en œuvre d une télécommande Éloignement de l opérateur des zones dangereuses ou interdites (dépilage, terrain miné, risque éboulement, etc.). Réduction des conditions de pénibilité (fumée, chaleur, projections diverses, etc.). Meilleure visibilité de la manœuvre à exécuter. Élimination d une liaison filaire gênante et contraignante pour les déplacements de l opérateur. Éloignement ou dédoublement d un poste de pilotage. Simplification et commodité d un nouveau circuit de commande pour installation rénovée, modernisation d une application, etc. Grande précision de la dépose d une charge embarquée ou transportée par amélioration de la visibilité. Limitation des déplacements de l opérateur. Isolation galvanique des sources électriques, lorsque l engin télécommandé est en contact direct avec une ligne électrique de type HTA (20 kv) ou HTB (63 kv). Possibilité d imposer à l opérateur une zone opérationnelle définie (par exemple pour éloigner l opérateur des zones dangereuses ou de la charge). Réduction du coût d exploitation (un seul opérateur possible). Réduction possible du coût de réalisation. Disponibilité permanente de la commande (arrêt depuis n importe quel endroit de la zone d exploitation). Opérateur multitâche possible (les tâches ne doivent pas être simultanées ; citons comme exemple la mise en place des élingues, la manutention d une charge, le transport d un équipement, le déchargement d un camion, etc.). 1.3. Inconvénients de la mise en œuvre d une télécommande Perte des repères intuitifs d orientation. Perte de la sensation des efforts imposés aux mécanismes télécommandés car l opérateur ne ressent plus physiquement le comportement de l engin. Il peut ainsi le faire travailler au-delà de ses performances standard et concourir à une détérioration mécanique ou autre de l engin télécommandé. Augmentation des temps de réponse (difficulté de rattrapage de balan par exemple). Perte de la vision globale du site. En effet, la télécommande ne favorise pas la conduite en hauteur comme ce fut le cas des pontonniers ou grutiers par exemple. Néanmoins certains sites disposent de passerelles qui permettent de recréer cet effet de surplomb. Gêne de l opérateur par le port de l émetteur. Erreur d appairage d un couple émetteur/récepteur de télécommandes sur le même site. Oubli de consignation d une télécommande notamment du récepteur pendant la maintenance ou du dépannage de l émetteur (cas de la radio sans clé infrarouge). EXPRESSION ET ANALYSE DES BESOINS D UNE TCISF 7
Déplacement dans les zones encombrées (par rapport au pont cabine). Accoutumance au danger du fait de la mobilité de l opérateur. Arrêts intempestifs liés aux perturbations de la transmission (radio ou infrarouge). En effet une télécommande industrielle ayant des fonctions de sécurité a impérativement besoin d une transmission entretenue. Le contrôle permanent de la transmission conduit à un arrêt passif de l équipement télécommandé sur observation d une coupure prolongée de la transmission. Ces arrêts sont gênants pour l exploitation, ils peuvent aussi conduire à des situations dangereuses si le système télécommandé est stoppé dans un endroit critique. En exploitation, pour minimiser l incidence de ces inconvénients, des procédures d utilisation claires et précises doivent être mises en œuvre. Note : ces listes d avantages et d inconvénients ne sont pas exhaustives. En fonction des différentes applications (ponts roulants, locotracteurs, engins de chantier, automatismes télécommandés, etc.), d autres éléments peuvent y être rapportés. Jay Electronique Commande d un pont et de l ouverture d une benne à béton. 8 EXPRESSION ET ANALYSE DES BESOINS D UNE TCISF
Pourquoi télécommander? 2 Le schéma ci-après résume les principales opportunités de télécommander un mécanisme. Éliminer les contraintes physiques de pilotage Pouvoir accéder dans des zones dangereuses Avoir une meilleure vision des manœuvres POURQUOI TÉLÉCOMMANDER? POUR : Simplifier une installation électrique S isoler électriquement Rapprocher ou éloigner le poste de pilotage Éliminer une liaison filaire S éloigner des zones dangereuses Figure 1. Opportunités de télécommander. On peut en effet avoir des conjonctures d installation particulières qui trouvent leur solution dans un mode de fonctionnement télécommandé. Toutefois lorsque cette décision est prise, on ne peut se satisfaire à mettre en œuvre une TCISF sans avoir au préalable établi un projet de télécommande, et notamment une étude de faisabilité. Jay Electronique Levage palettes. POURQUOI TÉLÉCOMMANDER 9
3 de Étude de faisabilité (avec choix des technologies transmission) Pour répondre à cette étude de faisabilité, une expression des besoins (cahier des charges) doit être établie en fonction du type de l application télécommandée, des performances à satisfaire et des besoins du nouveau poste de travail dans lequel la télécommande doit être utilisée. 3.1. Application télécommandée Qu il s agisse d une installation neuve, d une transformation ou d une modernisation d un engin ou d une machine, on s interrogera toujours, dans un premier temps, pour connaître si le projet de télécommande est envisageable et utile. Il importe de s assurer que l automatisme, l engin, le locotracteur ou toute autre machine accepte dans ses circuits de commande l adjonction d une exploitation à distance. On s assurera que les risques liés à la nouvelle exploitation ont été évalués, appréciés et pris en compte (cf. chapitre 4). Jay Electronique Commande des différentes portes d une écluse. 10 ÉTUDE DE FAISABILITÉ
3.2. Performances Dans une application télécommandée, les performances de la TCISF ont une influence directe sur la sécurité du personnel situé à proximité de l équipement télécommandé (opérateur, intervenant, personnel dédié, etc.). Dans ce contexte, on vérifiera donc : que les commandes d arrêts d urgence conventionnelles de l installation sont toujours présentes et accessibles (cf. annexe 2 p. 47) ; qu il n est pas possible de télécommander en aveugle le mécanisme notamment lors de l entretien du matériel (vérification, contrôle, maintenance). Cette situation est écartée par la mise en œuvre d une clé de démarrage infrarouge ou lumineuse (de plus amples détails sur les clés de démarrage sont donnés au paragraphe 7.2.2) ; que les performances de la télécommande, notamment la portée HF, ne permettent pas des actions hors contrôle de l opérateur. le nombre de mouvements à télécommander sur le mécanisme mais aussi le type d ordres nécessaires : TOR (tout ou rien) ou proportionnels (convertisseur analogique/numérique). Pour ces caractéristiques, la norme NF EN 13557 applicable aux appareils de levage à charge suspendue peut être prise comme référence pour traiter de l ergonomie du boîtier. 3.3. Poste de travail Le poste de travail devra faire l objet d une analyse particulière pour définir la position idéale de l opérateur afin de placer celui-ci en sécurité, d une part vis-à-vis de l environnement et d autre part vis-à-vis du mécanisme télécommandé. Il faut toutefois distinguer les applications télécommandées fixes (machines, cabestan, etc.) et celles qui sont mobiles (ponts roulants, engins de chantier, locotracteurs, travaux forestiers, etc.), car selon la situation il est plus ou moins aisé d imposer une position préférentielle de pilotage. L étude du poste de conduite sert en outre à définir : les caractéristiques du pupitre mobile de commande pour définir : le type de boîtier : baudrier, boîte à boutons, etc. Celui-ci doit être adapté au poste de travail télécommandé de manière à limiter les erreurs de pilotage telles que l inversion du sens de marche, les erreurs de manipulation, les mauvaises interprétations du fonctionnement, l orientation erronée, etc. ; le type des organes de commande : joysticks, manipulateurs, codeurs, interrupteurs, boutons poussoirs, etc. Si pour raison de sécurité l opérateur peut porter des gants, alors les organes de commande devront d une part rester accessibles, et d autre part restituer une sensibilité telle que l opérateur perçoive ses actions (contact établi, butée du manipulateur, etc.) ; Télécommande d un pont roulant de production. ArcelorMittal Auto Processing France ÉTUDE DE FAISABILITÉ 11
les opportunités «multitâches» : l opérateur peut également exécuter des tâches associées qui nécessiteront par exemple d utiliser un pistolet de saisie de stockage/déstockage ou de communiquer (talkie-walkie, téléphone mobile, etc.) avec une tierce personne pour les besoins de production. Ces taches annexes peuvent être contraignantes, et le fonctionnement de la télécommande peut être altéré. On veillera donc à limiter cette simultanéité d actions pour maintenir une exploitation univoque 1. le mode de conduite : un seul poste de commande sera actif pour piloter le système télécommandé. On veillera tout particulièrement à rendre inopérant les autres postes de commande existants, notamment le poste de conduite manuelle. Dans ce contexte, la sélection du poste de commande doit toujours être validée par un commutateur implanté sur l engin à télécommander. Si l opérateur a la maîtrise de tous les postes de pilotage de l engin ou de l installation télécommandée, ces derniers peuvent rester actifs. On veillera toutefois à ce que toutes autres opérations parallèles de conduite ne puissent s opérer en «aveugle» sans que l opérateur en cours d opération en soit averti ; pour les différents postes de conduite, la même symbolique sera mise en œuvre (présentation, affichage, etc.). En effet, la conséquence d une action sur une commande doit être clairement comprise avant l actionnement (repère couleur, rosace des points cardinaux, pictogramme, etc.). À noter que cet affichage doit rester en harmonie avec celui implanté sur le système télécommandé. 3.4. Choix des technologies de transmission Communément appelé «support de transmission», le choix de la technologie découle généralement de l environnement proche de l application télécommandée. L annexe 3 synthétise les principales caractéristiques des différentes technologies mises en œuvre. 1 Exploitation univoque : le fonctionnement est toujours le même et ne s exerce que dans un seul sens. ArcelorMittal Auto Processing France Manutention de bobines de tôle avec pont roulant télécommandé. 12 ÉTUDE DE FAISABILITÉ
Deux types de technologies sont généralement mises en œuvre pour les TCISF ; il s agit de la technologie «radio» et de la technologie «infrarouge». Chaque type de liaison a ses propres caractéristiques qui conditionnent le choix de la transmission appropriée au site. En effet, si le site d exploitation présente un encombrement important, la technologie radio du fait de son omnidirectionnalité est la plus adaptée. En revanche pour assurer, malgré les contraintes de directivité que cela impose, une observation continue du système télécommandé, notamment les charges manutentionnées pour les équipements de levage, une télécommande infrarouge peut avoir son utilité. Cette liaison impose en effet à l opérateur de rester vigilant car il doit toujours maintenir le faisceau infrarouge dans une direction précise pour assurer la transmission des ordres. Cette technologie est limitée en portée, ses performances atteignent généralement quelques dizaines de mètres (100 m maximum). Si cette limitation est un gage de sécurité vis-à-vis des manœuvres aveugles, on peut s interroger sur la disponibilité de la TCISF en limite de portée du faisceau infrarouge. Les appareils de levage notamment des ponts roulants sont les équipements qui intègrent le plus de TCISF. Il existe plusieurs manières de télécommander ces ponts roulants. En fonction de la technologie de transmission mise en œuvre, trois principes sont mis en application : la technologie «radiocommande» (transmission d ordre par radio uniquement) : 80 % des télécommandes ; la technologie «infrarouge» (transmission d ordre par infrarouge uniquement) : 10 % des télécommandes ; la technologie «radiocommande avec clé de démarrage infrarouge 2» : 10 % des télécommandes. Si l on compare les performances des technologies de transmission mises en application, on observe des divergences en termes de sécurité de l opérateur et de disponibilité de la TCISF. 3.4.1. En termes de sécurité Avec une télécommande de type «radio» Bien qu elles soient les plus nombreuses, ces TCISF n imposent pas, à la mise en service, un emplacement précis de démarrage. Ce dernier peut ainsi s exécuter 2 On entend par clé de démarrage, un dispositif qui autorise la mise en service de la télécommande si l opérateur se place à un endroit précis et unique qui, en fonction du type de la clé de démarrage (radio ou infrarouge), lui permettra : de viser une cible implantée sur le système télécommandé afin d activer, par un faisceau infrarouge, l interface de puissance, d observer une séquence lumineuse codifiée sur 4 bits, qu il devra reconstituer et transmettre via le pupitre mobile émetteur pour sélectionner l interface de puissance. sans aucune contrainte au sein du site d exploitation. Cela, comme nous l expliciterons par ailleurs, peut créer des situations dangereuses. Aujourd hui la tendance s inverse et la majorité des installations télécommandées disposent d une clé de démarrage. Avec une télécommande de type «radio» à démarrage infrarouge L opérateur doit se trouver dans un rayon d action limité pour pouvoir mettre en service le pont roulant. S il se trompe d émetteur, il ne pourra pas activer son pont roulant, même s il se trouve à proximité de celui-ci, la visée du module IR étant en effet très directive. À noter que cette sécurité d appairage ne peut se concrétiser que si les TCISF, sur un même site, sont équipées d une clé de démarrage (infrarouge ou autre). Avec une télécommande de type «infrarouge» Une erreur d appairage est toujours possible puisque l on recherche la meilleure omnidirectionnalité du faisceau infrarouge pour réduire les contraintes de directivité. L opérateur peut ainsi démarrer par inadvertance l autre pont roulant s il se trouve à proximité de celui qu il souhaitait démarrer. En effet, plus l angle d ouverture du faisceau infrarouge est grand, plus les rayonnements réfléchis au sol ou sur un obstacle quelconque sont importants. Une des conséquences est que ces rayons réfléchis peuvent inhiber indirectement le critère de directivité et actionner, dans le cas d une erreur d appairage, un récepteur concomitant. 3.4.2. En termes de disponibilité Avec une télécommande de type «radio» Du fait de sa simplicité de démarrage, ce type de TCISF offre une grande disponibilité au détriment de la sécurité des opérateurs. Avec une télécommande de type «radio» à démarrage infrarouge Le pilotage du système télécommandé offre une grande liberté d utilisation dès que la TCISF est mise en service. En effet, en mode travail, la liaison radio est omnidirectionnelle et la liaison infrarouge n est plus opérationnelle, celle-ci ne sert qu au démarrage afin d initialiser la TCISF. De par son caractère directif, cette liaison infrarouge impose toutefois à l opérateur de se placer à un endroit préférentiel pour communiquer avec le récepteur sans quoi la TCISF reste inactivée. ÉTUDE DE FAISABILITÉ 13
L autonomie d une radiocommande radio avec ou sans démarrage infrarouge est supérieure à l autonomie d une télécommande infrarouge malgré le lien radio permanent entre l émetteur et le récepteur. En effet, un faisceau infrarouge a une consommation supérieure à une liaison radio pour une couverture identique (même portée). Avec une télécommande de type «infrarouge» Toute coupure du faisceau infrarouge entraîne la procédure d arrêt passif. Si le pont n est pas équipé d un freinage contrôlé progressif, il peut y avoir un arrêt brutal avec pour conséquence, le balancement de la charge. Ce dernier peut, de par l énergie mise en œuvre, être dangereux, il peut heurter l opérateur ou du matériel stocké au sol et provoquer ainsi une cascade d accidents. 3.4.3. En termes de performance Quel que soit le type de transmission mis en œuvre (radio ou infrarouge), lorsque la liaison est interrompue, l arrêt passif doit être initié (cf. «Modes de marche et d arrêt» p. 22 et suivantes). Du point de vue sécurité, si l on fait l état comparatif des différents modes de fonctionnement d une TCISF, on observe que pour limiter les causes d accidents, il importe de mettre en œuvre une clé de démarrage. Cela limite en effet : les erreurs d appairage des couples émetteurs/ récepteurs, les manœuvres en aveugle lors des opérations de maintenance, d entretien et de dépannage. ArcelorMittal Auto Processing France Appareil de préhension de bobines de tôle télécommandé. 14 ÉTUDE DE FAISABILITÉ
Analyse des risques techniques et obligations réglementaires 4 4.1. Appréciation du risque d un système télécommandé Le risque est la combinaison de la probabilité d occurrence et de la gravité d un dommage possible. De nombreuses méthodes d estimation du risque existent, elles sont souvent rappelées dans les normes traitant de l analyse des phénomènes dangereux. La plus connue d entre elles était la norme NF EN 1050 qui aujourd hui est classée international Pr NF EN ISO 14121 avec le même intitulé «Principes pour l appréciation du risque». Elle peut être utilisée pour la prise de décisions lors de la conception d une application télécommandée afin de satisfaire aux exigences essentielles de sécurité et de santé. En revanche, elle ne donne pas, par elle-même, de présomption de conformité à ces exigences essentielles. 4.2. Mise à l arrêt d une installation télécommandée Pour une installation télécommandée par voie immatérielle, l impossibilité d arrêter les mouvements à distance est un des facteurs de risque. En effet, l isolation Certaines normes génériques de type A ou des brochures spécifiques abordent également l appréciation du risque et la conception d une machine, citons principalement : pour l analyse des risques : le guide de la Caisse régionale d assurance maladie d Île-de-France (CRAMIF) pour l analyse des risques et le choix de mesures de prévention (réf. DTE 127), le guide d évaluation des risques édité par l INRS (réf. ED 840) ; pour la conception : la norme NF EN ISO 12100-1 liste les phénomènes dangereux à prendre en compte lors de la conception. Cette norme remplace la norme NF EN 292-1 ; la norme NF EN ISO 12100-2 donne des principes techniques de conception pour pallier ces phénomènes dangereux. Cette norme remplace la norme NF EN 292-2. Jay Electronique Manipulation d une turbine hydraulique. ANALYSE DES RISQUES TECHNIQUES ET OBLIGATIONS RÉGLEMENTAIRES 15
physique entre l organe de commande placé sur le pupitre émetteur et l actionneur implanté sur le système télécommandé, fait que l opérateur n est plus maître à distance de la situation en cas de dysfonctionnement de la télécommande et de son interface de puissance. Cela se traduit généralement par des mouvements erronés et incontrôlables du système télécommandé. Dans ce contexte, seul un dispositif d arrêt d urgence du système 3 implanté soit à proximité, soit directement sur le système télécommandé permet, s il est activé, d obtenir l immobilité générale. Toutefois si le système télécommandé est mobile (locotracteur, engin de chantier, etc.), cette action a un caractère très dangereux, elle est donc à prohiber ; et pour l éviter, il importe que les télécommandes offrent une bonne fiabilité de fonctionnement et plus particulièrement une bonne disponibilité de la fonction d arrêt. 4.3. Caractéristiques législatives et réglementaires d une TCISF 4.3.1. Normes des prescriptions des équipements électriques aux TCISF Si les aspects «télécommandés» ne sont pas abordés dans une norme spécifique à l engin ou à la machine à commander, les normes NF EN 60204-1 et NF EN 60204-32 abordent au paragraphe 9.2.7 «la commande sans fil». Elles traitent notamment des généralités, de la limitation de la commande, de l arrêt, de la transmission série, de l utilisation de plus d un poste de commande opérateur et de postes de commande opérateur alimenté par accumulateurs. Tous ces points particuliers ont été abordés et détaillés dans ces normes. Ce constat nous amène, dans le cadre de l estimation des risques, à classer l arrêt de la télécommande comme une fonction de sécurité. Cette fonction d arrêt doit pouvoir, en effet, s appliquer à tout instant, quel que soit le cycle d exécution des instructions télécommandées, mais aussi quel que soit l environnement de la télécommande (rayonnement électromagnétique, décharges électriques, etc.). Deux types d arrêt sont disponibles sur une TCISF : l arrêt actif et l arrêt passif. Nous analysons plus en détail ces arrêts dans l annexe 4, pour constater que seul l arrêt passif est à considérer comme fonction de sécurité. En dehors de l arrêt d urgence du système considéré comme arrêt ultime, cette fonction d arrêt est essentielle pour la sécurité d un système télécommandé. Nous l avons étudié du point de vue fonctionnel et comportemental en présence d une défaillance de matériel ou d un environnement s écartant de la normale (présence d un environnement électromagnétique, température, hygrométrie, fumée, arc électrique, etc.). La mise à l arrêt d une installation télécommandée est résumée en annexe 6 dans le diagramme intitulé «Arbre des conditions pour obtenir l arrêt du système télécommandé». Une attention particulière est donnée à la fonction d arrêt qui, dans cette arborescence, intervient directement sur l événement redouté, à savoir : l immobilité du système télécommandé. L arborescence des conditions pour obtenir l arrêt du système télécommandé est représentée figure 14. 3 Pour différencier l appellation de cette fonction d arrêt d urgence par rapport à la fonction d arrêt de la télécommande, nous dénommons ce type d arrêt d urgence «arrêt d urgence du système». Si l aspect «télécommande sans fil» est décrit dans une norme spécifique d un type d engin particulier (type C), on prendra en compte les préconisations de celle-ci comme guide de base. Exemples : appareils de levage à charge suspendue (NF EN 13557), engins ferroviaires (NF EN 50239), ponts roulants (pr NF EN 15011), grues à tour (pr NF EN 14439), etc. Une liste non exhaustive des directives, des normes de conception et d application, des normes spécifiques concernant les télécommandes sans fil est résumée en annexe 1 «Textes en vigueur concernant les TCISF». 4.3.2. Systèmes hertziens (radio) Cas général La mise en œuvre actuelle d une TCISF n est soumise à aucune réglementation autre que celle imposée par le respect de la directive RTTE dans le cadre d un support de transmission «radio». En effet les modules radio utilisés pour les TCI doivent répondre à la norme NF EN 300-220-1 pour la gamme de fréquence de 25 MHz à 1 000 MHz avec des niveaux de puissance apparente rayonnée allant de 1 mw à 500 mw. La directive européenne RTTE 99/05/CE applicable depuis le 8 avril 2000 demande que : chaque équipement mis sur le marché soit accompagné d une déclaration de conformité du fabricant ou du distributeur, établie dans l Espace économique européen, portant sur la conformité aux exigences essentielles de cette directive ; la déclaration de conformité du type d équipement soit accompagnée d une notification de mise en place sur le marché, validée pour la France par la DGNF 4 qui donne 4 Direction de la Gestion Nationale des Fréquences. 16 ANALYSE DES RISQUES TECHNIQUES ET OBLIGATIONS RÉGLEMENTAIRES
l autorisation de commercialisation pour les fréquences soumises à déclaration ; le marquage CE soit apposé sur les équipements. La notification validée par la DGNF ne préjuge pas des autorisations (licences générales ou individuelles) qui peuvent être obligatoires pour l utilisation en France des équipements qui ne rentrent pas dans la catégorie des équipements utilisables de plein droit. Toute utilisation de fréquence autre que de plein droit nécessite, par l intermédiaire d un installateur agréé, une demande de licence auprès du CGR 5 ARCEP 6 sur document spécifique. Cette demande, outre les renseignements administratifs, fait apparaître : la description du réseau (bande de fréquence, puissance d émission, liaisons à établir, distance, localisation), le type d appareil, la marque (ou constructeur), le numéro d agrément. Bandes de fréquence utilisables de plein droit On appelle «bandes de fréquence utilisables de plein droit» une zone du spectre limitée par une fréquence basse et une fréquence haute dans laquelle l utilisation des fréquences est libre. Cette liberté est toutefois contingentée par le respect de règles techniques : puissance, durée d utilisation, canalisation, possibilité de saut de fréquence, gabarit spectral. Moyennant le respect de ces modalités, tout utilisateur peut émettre dans la bande. Les risques de collision existent et doivent être réglés par l espacement spatial (géographique) et le choix de la fréquence appropriée à un instant donné. Pour des installations fixes, ces dispositions supposent l existence d un plan de fréquence. Les exigences techniques relatives à ces bandes sont décrites dans la recommandation ERC/REC 70-03E au chapitre «Nonspecific short range devices» ; les normes applicables sont celles sous tendues par la directive R&TTE 99/05/CE à savoir NF EN 300220 et NF EN 301489. Elle se traduit par un remplacement du contrôle a priori, par un contrôle a posteriori et par un allégement des procédures. Par ailleurs, l utilisation et l installation des équipements hertziens reste soumise à la réglementation radioélectrique nationale. De plus amples informations peuvent être obtenues sur le site internet de l European Telecommunications Standards Institute/ETSI (Institut européen des normes de télécommunication) : http://www.etsi.org/. Note : à l exception de certaines applications particulières, notamment du ferroviaire, les télécommandes industrielles ne réclament généralement pas une puissance HF autre que celle autorisée de plein droit. Bandes de fréquence utilisables hors du champ de plein droit Les équipements radio hors du champ d application de plein droit ont une fréquence HF affectée par l ARCEP en fonction de la position géographique et des installations radio environnantes. À proximité des frontières, cet organisme tient compte des fréquences HF allouées dans les pays limitrophes. Cette demande de fréquence ne peut être faite que par un installateur agréé en radiocommunications. L utilisation d un équipement hors du champ de plein droit impose des démarches particulières, notamment d établir : un cahier des charges (puissance, portée, etc.), un dossier de demande d allocation de fréquence auprès de l ARCEP, une déclaration d exploitation (licence, redevance, contrôle, etc.). Plan de fréquence Les moyens de télécommunications sont de plus en plus nombreux, la «radio» notamment est aujourd hui très implantée dans le monde industriel et tertiaire. Chaque liaison a ses propres caractéristiques, néanmoins il apparaît des conflits qui perturbent les communications radio. La directive R&TTE établit un cadre réglementaire pour la mise sur le marché, la libre circulation et la mise en service dans la Communauté européenne des équipements hertziens. 5 Centre de Gestion des Radiocommunications. 6 Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes. Les télécommandes industrielles hertziennes font partie de ces matériels «radio», au même titre que les talkies-walkies, radio téléphone ou transmetteurs de données. Elles peuvent donc être perturbatrices ou perturbées lorsqu elles sont utilisées sur un même canal radio. L ampleur de l interférence dépend toutefois du rapport de puissance HF mise en œuvre. Une de ces conséquences est l inhibition mutuelle de la réception de tous les équipements utilisant ANALYSE DES RISQUES TECHNIQUES ET OBLIGATIONS RÉGLEMENTAIRES 17
simultanément le même réseau HF. D un point de vue sécuritaire, les télécommandes industrielles placées dans ce contexte se mettent en repli après un temps de confirmation de l interférence (arrêt passif) interdisant ainsi tous les mouvements ou actions en cours. Il peut toutefois, du fait de cet arrêt involontaire, survenir des réactions du système télécommandé non désirées et dangereuses (balancement de la charge, arrêt de l engin dans une zone interdite, choc avec l environnement, etc.). Pour ne pas être confronté à cette situation critique, souvent pénalisante, voire dangereuse, chaque entreprise doit établir son plan de fréquence. Ce dernier consiste à recenser toutes les fréquences des équipements radio utilisés dans son périmètre d activité, il doit par ailleurs être réactualisé à chaque nouvelle implantation de matériel radio. Objectifs du plan de fréquence Éviter de mettre en œuvre des fréquences HF déjà allouées dans l entreprise (plein droit ou accordées par l ARCEP). S assurer que les entreprises intervenantes dans la société n utilisent pas des équipements télécommandés contradictoires au plan de fréquence (plan de prévention). En effet les équipements radio de plein droit sont utilisables en tout point du territoire européen, ils sont donc itinérants et peuvent ainsi être utilisés à proximité d un autre système télécommandé utilisant la même fréquence HF. Il peut en résulter des aléas de fonctionnement, parfaitement justifiés, mais néanmoins surprenants pour un opérateur non averti. Ce dernier, suivant l ampleur des perturbations, peut avoir des réactions inappropriées à la situation et contribuer ainsi à la genèse d un accident. Suivre chaque équipement afin de vérifier annuellement ses performances (fréquence, puissance, sensibilité de réception, etc.). Note : lorsqu une télécommande de plein droit présente des anomalies de fonctionnement injustifiées et aléatoires, il est recommandé d interroger ses voisins dans un rayon de 100 mètres pour connaître leur plan de fréquence. Dans une zone industrielle, on ne peut que conseiller aux copropriétaires d élaborer un plan de fréquence de la zone industrielle. On évite ainsi, a priori, toute gêne dans l exploitation du réseau radio local. Toutefois si les dysfonctionnements perdurent et ne s expliquent pas par un recouvrement de fréquence, le constructeur ou l ARCEP devront être sollicités pour apporter des éléments de réponse. 4.3.3. Systèmes hertziens utilisés dans le domaine ferroviaire L utilisation des TCI sur des engins ferroviaires, outre la norme NF EN 50239, nécessite des modules radio à plus forte puissance (300 mw à 500 mw) pour couvrir des distances de 500 m à 800 m. Les fréquences généralement allouées par le CGR-ARCEP se situent autour de 445 MHz. La durée de déclenchement d un arrêt d urgence passif pour les TCI en milieu ferroviaire est conseillée aux environs de 4 secondes (cf. annexe 4). Le fonctionnement en temps partagé aléatoire ou contrôlé permet de faire travailler simultanément 3 ou 6 machines sur un même site, cela permet de limiter le nombre de fréquences du site. 4.3.4. Systèmes infrarouges Les TCI à liaison infrarouge sont exemptes de réglementation spécifique. Toutefois dans les normes NF EN 60825-1 et 9, qui traitent des lasers, les diodes électroluminescentes (DEL) sont incluses dans les sources de rayonnement non cohérent. Ces normes stipulent entres autres que les appareils à DEL ne sont pas soumis aux prescriptions des appareils à laser : si la classification par le fabricant selon ces normes, indique que le niveau d émission n excède pas la limite d émission accessible (LEA) de la classe 1 dans toutes les conditions de fonctionnement, d entretien, de réglage ou de défaut, et s il ne contient pas un laser ou une DEL incorporé. Notes : L infrarouge s est largement développé ces dernières décennies et les diodes infrarouges peuvent émettre aujourd hui des puissances rayonnées trop importantes pour être absorbées sans séquelles par tout opérateur non averti. Il importe donc d une part que les constructeurs vérifient la puissance de leur source infrarouge et qu ils la comparent aux valeurs limites (LEA) afin de respecter la législation en vigueur. Par ailleurs tout utilisateur a le droit de s informer sur les caractéristiques du rayonnement infrarouge mis en œuvre par la TCISF, ceci afin de vérifier qu aucun risque nouveau n est présent au poste de télécommande. Le calcul des limites d émission accessible (LEA) sont largement abordés dans les normes NF EN 60825-1 et 9, les lecteurs peuvent les consulter pour de plus amples informations. 18 ANALYSE DES RISQUES TECHNIQUES ET OBLIGATIONS RÉGLEMENTAIRES
Analyse de 5 l environnement et des conditions de travail En complément de l analyse des risques d une TCISF, il importe de bien étudier l environnement du système télécommandé. En effet, l insertion d une TCISF dans une application spécifique peut être génératrice de risques nouveaux. De même, la mise en œuvre d un tel équipement peut agir sur l organisation du poste de travail. 5.1. Analyse de l environnement humain Dans l environnement d un mécanisme télécommandé, la présence simultanée de plusieurs personnes est source de risque (opérateur + élingueur par exemple). Dans ce contexte, il importe donc d étudier les cas de coactivité afin d interdire si possible ces zones dangereuses. On entend par zone dangereuse, un emplacement de travail où toute personne s y introduisant se place nécessairement en situation critique. C est par exemple, pour une application d un pont roulant télécommandé, le cas d une personne qui se place sous une charge suspendue ou qui, par commodité, reste positionnée derrière la charge à manœuvrer hors vue de l opérateur. Dans ce type d exploitation, les risques de ripage de la charge sont quotidiens et les erreurs de pilotage ne sont pas non plus à exclure, ce qui place cette personne en danger permanent. Aucun moyen matériel ne permet aujourd hui de détecter automatiquement la présence d une tierce personne à proximité d un mécanisme télécommandé. Par conséquent, la prévention d une application télécommandée repose sur des procédures de conduite du système télécommandé. Toute dérogation à ces consignes place le personnel associé à l exploitation en situation dangereuse. 5.2. Analyse de l environnement matériel Cette analyse consiste principalement à recenser, au sein de l application, toutes les possibilités de heurts par le mécanisme télécommandé vis-à-vis de son site d évolution. Cela suppose donc, pour réaliser cette analyse, d une part que la zone d évolution du système télécommandé soit déterminée, et d autre part que les manœuvres et mouvements de l application, notamment de la partie mobile, soient connus. En effet, le heurt du système télécommandé avec un obstacle ou avec une structure avoisinante peut avoir des conséquences graves. Il importe donc, dans l analyse, d envisager pour toute manœuvre anormale, les conséquences d un événement en chaîne. Sur un pont roulant télécommandé, le télescopage de la charge embarquée avec du matériel stocké au sol ou un obstacle peut déclencher une cascade d événements dangereux. À titre d exemple, une bobine de feuillard stockée et calée au sol, lorsqu elle est percutée par une charge embarquée, peut être propulsée au sein d un hall de production renfermant plusieurs opérateurs. Étant donné la soudaineté de ce type d événement, les personnes impliquées dans ce scénario sont généralement dépourvues de moyens d évitement. 5.3. Analyse de l environnement électromagnétique En milieu industriel, l environnement électromagnétique est présent partout et peut perturber le fonctionnement des TCISF à liaison radio. Ces rayonnements électromagnétiques sont générés par différents équipements tels que les transformateurs, les moteurs, les presses HF, les relais électriques, mais aussi par tout système mettant en œuvre une source ANALYSE DE L ENVIRONNEMENT ET DES CONDITIONS DE TRAVAIL 19
électromagnétique à des fins de communication (radio, téléphone mobile, talkie-walkie, recherche de personne, etc.). Pour limiter les effets de cet environnement électromagnétique, certaines précautions doivent être prises lors de l établissement du cahier des charges de l installation de la TCISF, notamment : établir un plan de fréquence du site (cf. «Plan de fréquence» p. 17) afin d éviter les conflits de transmission ; écarter les sources HF de la TCISF, notamment les talkies-walkies de forte puissance (supérieure à 5 W), pour limiter les effets de saturation HF ; tester sur le site le matériel, ce qui évite bien souvent de découvrir par la suite des zones où la transmission radio est inhibée (zone d ombre HF). 5.4. Analyse de l environnement lumineux (infrarouge) Un faisceau infrarouge peut être perturbé dans une ambiance lumineuse agressive. Il faut cependant que la source parasite lumineuse émette sur la même longueur d onde. Les probabilités restent toutefois faibles. Néanmoins, certaines sources lumineuses à éclats (arcs électriques par exemple) ont la particularité de balayer un spectre lumineux assez large, elles peuvent ainsi influencer momentanément une liaison infrarouge. Note : en présence d une source parasitaire (HF ou lumineuse), les TCISF doivent prendre une position de repli (arrêt des ordres activés), elles ne doivent en aucun cas générer des ordres intempestifs. 5.5. Conditions de travail Mettre en œuvre une liaison immatérielle offre une grande liberté d actions à un opérateur. Il peut ainsi se déplacer en toute liberté (l infrarouge impose toutefois un positionnement précis car cette technique de transmission est directive) autour du système télécommandé sans être forcé de le suivre par une commande déportée filaire. Placé à proximité de l outil ou de la charge, il exécute ainsi les mouvements du mécanisme télécommandé sans avoir recours à une tierce personne pour l épauler dans ses manœuvres. En revanche, cette souplesse le rend polyvalent et il peut dans ce contexte réaliser plusieurs tâches successives ou simultanées ; élinguer une charge tout en manœuvrant le système télécommandé est une des possibilités. Les avantages et inconvénients liés aux TCISF sont rappelés page 7, le lecteur peut s y reporter pour apprécier plus en détail les futures conditions des nouveaux postes de travail télécommandé. On notera toutefois que l isolement galvanique qu offre une TCISF, vis-à-vis des sources d énergie électriques ou des lignes électriques HT, est souvent mis à profit pour assurer la sécurité des opérateurs, notamment dans le domaine du transport et de la manutention du béton. Jay Electronique Visée infrarouge en phase démarrage afin de commander un convoyeur aérien. 20 ANALYSE DE L ENVIRONNEMENT ET DES CONDITIONS DE TRAVAIL
6 Réalisation d un projet TCISF Les différentes analyses (besoins, risques, etc.), telles que celles proposées par cette brochure, s avèrent essentielles pour élaborer un projet TCISF. Chaque étape successive apporte en effet des éléments supplémentaires de réponse, nécessaires pour l élaboration du cahier des charges. Ce cahier des charges doit en effet définir d une part l ensemble des besoins fonctionnels de l application souhaitée et d autre part, suite à l estimation des risques, proposer une prévention adaptée du poste de travail. Ce document étant ainsi rédigé conformément à l expression des besoins, une consultation peut être lancée vers les constructeurs de télécommande ou les prestataires de service. Chaque type d application ayant ses propres caractéristiques, les options ou variantes, proposées par les fournisseurs répondant, feront l objet d une discussion spécifique de manière à respecter le fonctionnement du mécanisme sans engendrer de risques nouveaux. Pour vérifier les performances d une nouvelle application télécommandée, il est recommandé d effectuer des simulations préliminaires de transmission afin de s assurer que la liaison radio ou infrarouge sur le site de l application est satisfaisante. On décèle ainsi les aléas de fonctionnement qui apparaissent dans un environnement électromagnétique avéré ou une ambiance lumineuse confuse. Les aspects maintenance, entretien, contrôle et formation doivent figurer dans le cahier des charges, il en sera de même pour les offres des constructeurs. Les annexes 3 à 10 peuvent contribuer à l élaboration d un cahier des charges. Le chapitre consacré aux caractéristiques des TCISF ci-après peut, quant à lui, apporter des éléments de réponse aux aspects techniques et au suivi de l installation. En phase de réalisation, ce même cahier des charges sert de référentiel pour l installation. En phase de réception, il permet de vérifier la conformité de la commande. Toutefois pour rédiger un cahier des charges d une application télécommandée, il importe de connaître les caractéristiques d une TCISF et plus particulièrement ses performances fonctionnelles et sécuritaires. Le chapitre suivant résume les caractéristiques principales d une TCISF, les lecteurs peuvent l utiliser comme guide d expression des besoins. Note : dans le cadre d un projet TCISF, le cahier des charges est un vecteur qui oblige de manière indirecte à s interroger sur la faisabilité du projet. Il permet en effet d évaluer les risques de l installation ; il pose le problème de la maintenance et de la formation des opérateurs ; il conditionne entre autres, la technique et les limites des prestations. RÉALISATION D UN PROJET TCISF 21