1647chapitreScurit des personnes et des biensRappel de la rglementation europenne concernant la scurit des personnes et de l'environnement, et des normes IEC pour les machines et les produits.Exemples d'application, de produits et de rseaux de scurit Sommaire 7. Scurit165123456789101112M7.1 Introduction Page7.2 Les accidents industriels Page7.3 La lgislation europenne et les normes Page7.4 Le concept de fonctionnement sr (safe operation) Page7.5 La certification et le marquage CE Page7.6 Les principes pour les organes de la scurit Page7.7 Les fonctions de scurit Page7.8 La scurit des rseaux Page 7.9 Exemple dapplication Page7.10 Les fonctions et les produits de scurit Page7.11 Conclusion Page 7.1 Introduction7. Scurit166Aprs la prsentation et la dfinition des rgles qui rgissent la scurit, nous allonsnous consacrer aux machines ainsi qu la technologie des diffrents produits, afinde satisfaire aux besoins des clients et de rsoudre les diffrentes contraintesimposes par la lgislation.7.1 Introductionb Le rle de la scurit et dfinitions La loi exige que des mesures prventives soient prises pour prserver etprotger la qualit de lenvironnement, ainsi que la sant humaine. Pouratteindre ces objectifs, le lgislateur a labor des directives europennesqui doivent tre mises en application par les utilisateurs des moyens deproduction, ainsi que par les fabricants dquipements et de machines.Il fixe galement la responsabilit vis--vis des ventuels accidents. En dpit des contraintes imposes, la scurit des machines prsente les retombes positives ci-dessous- Mise en chec des accidents industriels. - Protection des travailleurs et du personnel par des mesures descurit appropries qui prennent en compte lusage de la machine etlenvironnement local. Cela permet de rduire les cots directs et indirects associs - En rduisant les dommages physiques.- En rduisant les primes dassurance.- En rduisant les pertes de productions et les ventuelles pnalits deretard. - En limitant les dommages et les frais ds la maintenance. Un fonctionnement sr implique deux concepts, la sret et la fiabilit du processus (C Fig.1)- La scurit est la proprit dun appareil limiter un niveauacceptable les risques encourus par les personnes. - La fiabilit de fonctionnement est la capacit dun systme ou dunappareil raliser la fonction pour laquelle il a t dfini nimportequel moment et pour un temps spcifi. La scurit doit tre prise en compte ds le dbut du projet etmaintenue pendant toute la dure de vie de la machine, depuis letransport, l'installation, la mise en route, la maintenance, jusqu'audmantlement Les machines et les usines sont sources de risques potentiels et laDirective Machine exige une tude des risques pour tout ensemble, afinde rduire cette ventualit en dessous du risque tolrable La norme EN 1050 dfinit le risque de la manire suivante (C Fig.2)le risque est la svrit multiplie par la possibilit dapparitionA Fig. 1La sret et la fiabilit du processusA Fig. 2Dfinition du risqueRisqueli au dangerpotentiel= xSvritdes dommageslis au dangerpotentielProbabilit dapparition- frquence et dure dexposition- possibilit dviter ou de limiter laprobabilit dapparition delvnement qui peut occasionnerdes dommages 7.1 Introduction7.2 Les accidents industriels7. Scurit167 La norme europenne EN 1050 (principe de lanalyse des risques)Elle dfinit un processus itratif pour raliser la scurit des machines.Selon celui-ci, le risque pour chaque danger potentiel peut tre dterminen quatre tapes. Cette mthode fournit une base pour la rductionindispensable des risques en utilisant les catgories dcrites par la normeEN 954. Le diagramme de la figure 3 illustre ce processus et nous ledcrirons en dtail par la suite.7.2 Les accidents industrielsUn accident industriel se droule pendant le travail ou sur le lieu detravail et occasionne des blessures bnignes ou srieuses auxpersonnes qui utilisent la machine, qui lalimentent ou qui effectuent untravail particulier sur celle ci (rgleurs, oprateurs, personnels demaintenance, etc.). b Les facteurs dclencheur daccidents sur le lieu detravail Facteurs humains (concepteurs ou utilisateurs) - Insuffisance des tudes pralables.- Prises de risque dues aux habitudes et mpris du danger. - Msestimation du danger conduisant ignorer les barrires de scurit.- Perte dattention vis--vis des tches accomplir (fatigue). - Non suivi des procdures.- Conditions de travail stressantes (bruit, cadence de production).- Prcarit du travail qui peut conduire un manque de formation.- Maintenance inadapte ou de mauvaise qualit conduisant desrisques non souponns.7A Fig. 3Le processus de scurit des machines 7.2 Les accidents industriels7. Scurit168 Facteurs lis la machine - Barrires de scurit inappropries. - Sophistication de la nature du contrle et de la supervision.- Dangers potentiels inhrents au fonctionnement propre de la machine(mouvements de va-et-vient, dmarrages ou arrts intempestifs).- Machines inadaptes lapplication ou lenvironnement (alarmesinaudibles en raison du bruit ambiant). Facteurs lis au fonctionnement de lusine - Personnel passant de machines en machines (lignes de productionautomatises). - Machine provenant de diffrents constructeurs et utilisant destechnologies diffrentes. - Circulation de matriel ou de produits entre les machines.b Les consquences - Risque de blessures plus ou moins graves pour les utilisateurs. - Arrt de la machine implique. - Arrt des machines similaires pour un examen, par exemple par lesservices de sant et de scurit. - Si ncessaire, modification pour rendre les machines conformes auxrgles de scurit. - Changement de personnel et formation de nouvelles personnes pouraccomplir le travail. - Dtrioration de limage de lentreprise.b Conclusion Les blessures des personnels dans lUnion Europenne occasionnent unedpense denviron 20 milliards dEuros. Des actions nergiques sont indispensables pour rduire le nombredaccidents sur le lieu de travail. Dans lentreprise, les premires et lesplus essentielles sont des stratgies et une organisation efficaces. La rduction du nombre daccidents industriels et des blessuresoccasionnes passe par la sret des machines et des quipements.b Types de dangers potentielsLes dangers potentiels dune machine peuvent tre classs en troisgroupes principaux illustrs la figure 4.A Fig. 4Les principaux risques dune machine 7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit1697.3 La lgislation europenne et les normesLe but principal de la directive machine 98/37/CE est dimposer aufabriquant un niveau de scurit minimum pour les machines et lesquipements vendus dans lUnion Europenne.Afin dautoriser la libre circulation des machines et quipements lintrieur de la Communaut europenne, le marquage CE doit treappos sur le bien et lacheteur reoit une dclaration de conformit.Cette directive, obligatoire depuis 1995, est mise en application depuisjanvier 1997 pour toutes les machines.Lutilisateur a des obligations dfinies par les directives de sant et de scurit 89/655/CEE qui s'appuient sur lensemble des normes.b Les normesv IntroductionLes normes de scurit europennes harmonises tablissent desspcifications techniques qui sont en rapport avec les exigences mini-males de scurit dfinies dans les directives associes.Le respect des normes europennes harmonises garantit la conformitavec les directives correspondantes. Le but premier est de garantir un niveau de scurit minimum pour les machines et les quipements vendus dans lUnion Europenne etautoriser la libre circulation des machines et des quipements lintrieurde la Communaut europenne. v Les 3 familles de normes europennes Normes de type ACe sont les normes de rfrence qui spcifient les concepts lmentaires,les principes dtudes et les aspects gnraux valables pour tout type demachine. EN ISO 12100 (anciennement EN 292). Normes de type BCe sont les normes relatives aux aspects particuliers de la scurit ouaxes sur un dispositif spcifique utilisable sur un large ventail demachines. Normes de type B1Ce sont des normes relatives des caractristiques spcifiques desquipements lectriques des machines, EN 60204-1 (ex : bruit, distancesde scurit, dispositifs de contrle, etc.). Normes de type B2Ce sont des normes relatives aux dispositifs de scurit darrt durgencey compris les commandes bimanuelles, (EN 574) les barrire de scurit(EN 418), etc. Normes de type CCe sont des normes relatives aux diffrentes familles ou aux diffrentsgroupes de machine (ex : presses hydraulique EN 693, robots , etc.) etdonnant les prescriptions dtailles applicables. La figure 5 donne un aperu non exhaustif des diffrentes normes.7A Fig. 5Les diffrentes normes

7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit170La liste figure 6 numre, sans les citer toutes les normes europennesrelatives la scurit.Standards Type SujetEN ISO12100-1, -2 A Scurit des machines - Notions fondamentalesPart. 1 Terminologie mthodologiePart. 2 Principes techniquesEN 574 B Commandes bimanuelles - rgles dtudesEN 418 B Dispositifs darrt durgence - rgles dtudesEN 954-1 B Prescriptions de scurit - rgles dtudesEN 349 B Distance minimales pour viter lcrasement despersonnesEN 294B Distances de scurit pour empcher l'atteinte deszones dangereuses par les membres suprieursEN 811 B Distances de scurit pour empcher l'atteinte deszones dangereuses par les membres infrieursEN 1050 B Scurit des machines - Principes pourl'apprciation du risqueEN 60204-1 B Scurit des machines - quipement lectrique desmachines - Part. 1 : prescriptions gnralesEN 999 B Positionnement des quipements de protectionen fonction de la vitesse d'approche des partiesdu corpsEN 1088 B Dispositifs de verrouillage associs desprotecteurs - Principes de conception et de choixEN 61496 B quipements de protection lectro-sensiblesEN 60947-5-1 B Appareils lectromcaniques pour circuits decommandeN 842 B Signaux visuels de danger - Exigences gnrales,conception et essaisEN 201 C Machines pour le caoutchouc et les matiresplastiques - Machines injecter - Prescriptions descurit EN 692 C Presses mcaniques - ScuritEN 693 C Scurit - Presses hydrauliquesEN 289 C Machines pour les matires plastiques et lecaoutchouc - Presses - Prescriptions de scuritEN 422 C Machines de moulage par soufflage pour lafabrication des corps creux - Prescriptions pour laconception et la constructionEN 775 C Robots manipulateurs industriels - ScuritEN 415-4 C Scurit des machines d'emballage Part. 4 : palettiseurs et d palettiseursEN 619 C Prescriptions de scurit et de CEM pour lesquipements de manutention mcanique descharges isolesEN 620 C Prescriptions de scurit et de CEM pour lestransporteurs courroie fixes pour produits en vracEN 746-3 C quipements thermiques industriels Part. 2 : prescriptions de scurit pour la gnrationet l'utilisation des gaz d'atmosphreEN 1454 C Trononneuses disque, portatives, moteurthermique - Scurit.A Fig. 6 Quelques normes de scurit machine

7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit171v La norme EN 954-1 Parties des systmes de commanderelatives la scuritEn mars 1997, la norme EN 954-1 Parties des systmes de commanderelatives la scurit a t mise en vigueur. Cette norme de Type Bfournit des prescriptions de scurit et des conseils sur les principes deconception des parties des systmes de commandes relatives lascurit. Pour ces parties, elle spcifie des catgories et dcrit lescaractristiques de leurs fonctions de scurit.Dans les normes de type C, ces parties de systme sont appelescatgories.Dans cette norme, les performances de scurit en relation avec le degrdoccurrence des dfauts sont classes en cinq catgories (B, 1, 2, 3, 4).Une volution (EN ISO 13849-1 PR) est en projet. Catgories de dfaillance (C Fig.7)7A Fig. 7 Les cinq catgories de dfaillanceA Fig. 8 Grille de choixComportement du systme Principes pour obtenir la scurit B Une faute peut conduire une perte deChoix du composant approprila fonction de scurit. 1 Mme rsultat quen B mais exigenceChoix du composant appropridune meilleure fiabilit de la fonction scurit.2 Une faute peut conduire une perte deAuto contrlela fonction de scurit entre deux inspections priodiques et la perte de la fonction de scurit est dtecte par le contrle ( chaque test).3 Si la faute est unique, la fonction deRedondancescurit est toujours assure.Quelques fautes seulement peuvent tre dtectes. Laccumulation de dfauts non dtects peut conduire la perte de la fonction scurit.4 Quand des fautes surviennent la fonctionRedondance + auto contrlede scurit est toujours assure. Les fautes seront dtectes temps afin de ne pas perdre la fonction de scurit. + Diagramme des risquesSelon la dfinition du risque, une mthode pratique de slection de lacatgorie est propose par la norme EN 954-1 et prend en compte :- S : La svrit des blessures.- F : La frquence doccurrence et/ou lexposition au danger potentiel. - P : La possibilit dviter laccident. Les catgories rsultantes dfinissent la robustesse envers les fautes et lecomportement du systme de contrle, si une faute se produit (C Fig. 8).S Rsultat de laccidentS1 Blessures bnignesS2 Blessures svres, incapacit permanente, dcs. F Prsence dans la zone dangereuseF1 Rare assez frquenteF2 Frquent permanenteP Possibilit de prvoyanceP1 Parfois possibleP2 Virtuellement impossible

7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit172Pour illustrer ce concept, nous allons procder une valuation desrisques sur une presse hydraulique alimente manuellement (C Fig.9).- Gravit des blessures : S2 car risque dinvalidit.- Frquence et exposition :F2, la prsence de loprateur estpermanente.- Possibilit dinterdire lapparition du danger : P2, il est virtuellementimpossible dempcher le danger.Le diagramme indique un risque de catgorie 4.Pour complter cet exemple, nous allons slectionner une barrire verrouillage (norme EN 1088).Dans cet exemple (C Fig.10), le schma est conforme la catgorie 4.Quand des dfauts surviennent, ils sont dtects temps pour viter ladisparition de la fonction de scurit. v Scurit fonctionnelle et niveau dintgrit de scurit (safety integraty level SIL) Les nouvelles technologies permettent des conomies qui peuvent treralises en mettant en place une stratgie de protection intelligente.Cette norme prend en compte lutilisation de ces technologies dans lesproduits et les solutions de scurit. Elle propose des lignes directricespour calculer la probabilit de panne.De plus en plus de produits et de dispositifs de scurit ddis lascurit des machines incorporent des systmes lectroniquescomplexes programmables.En raison de cette complexit, il est dans la pratique difficile de dter-miner le comportement de tels dispositifs en cas de dfaut. Cestpourquoi la norme IEC/EN 6158 intitule Scurit fonctionnelle dessystmes lectriques, lectroniques et lectroniques programmablesrelatifs la scurit propose une nouvelle approche en considrant lafiabilit des fonctions de scurit. Pour lindustrie et les secteurs mettant en uvre des processus, cest lanorme de base pour la scurit.La norme IEC/EN 62061, quant elle, spcifie les exigences et donne desrecommandations pour la conception, l'intgration et la validation dessystmes de commande lectriques, lectroniques et lectroniquesprogrammables relatifs la scurit (SRECS) pour les machines, dans lecadre de la norme EN 61508. La norme EN 62061 est harmonise avec la Directive machine europ-enne.Le niveau de scurit intgr (SIL) est la nouvelle valuation dfinie par lanorme IEC 61508 concernant la probabilit de dfaillance dune fonctionou dun systme de scurit.A Fig. 9Evaluation de risque sur une pressehydrauliqueA Fig. 10Evaluation de risque sur une barrire verrouillage 7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit173 Dfinition de la sret fonctionnelle suivant la norme IEC/EN 61508La scurit fonctionnelle est un lment de la scurit dun quipementsous contrle (Equipment Under Control : EUC). Elle dpend du fonctionnement correct des systmes lis la fonction descurit qui incluent des dispositifs lectriques, lectroniques,lectroniques programmables, ainsi que dautres dispositifs externes quiparticipent la rduction des risques. Niveaux dintgrit de scurit (SIL)Il existe deux manires de dfinir le SIL, selon que le systme de scuritfonctionne en mode de faible sollicitation ou au contraire sil fonctionneen continu ou forte sollicitation. Le SIL est dclin en 4 niveaux (notsSIL1 SIL4) : plus le SIL est lev, plus la disponibilit du systme descurit est leve. La scurit est obtenue par la rduction des risques (IEC/EN 61508). Lerisque rsiduel est celui qui reste une fois les moyens de protection pris(C Fig.11). Les systmes de protection lectriques, lectroniques,lectroniques programmables (systmes E/E/EP) contribuent larduction des risques.Lintgrit de scurit examine la probabilit de dfaillance. Pour unemachine, la probabilit de dfaillance dangereuse par heure dun systmede contrle est note PFHd dans IEC/EN 62061 (C Fig.12).7A Fig. 12Positionnement de la norme EN 61508 et des normes qui en dcoulentA Fig. 11La rduction des risquessystme de scurit fonctionnant en mode de forte sollicitation systme de scurit fonctionnant en mode de faible sollicitationSILProbabilit de dfaillance dangereuse par heure (PFHd) Probabilit moyenne de dfaillance accomplir la fonction prvue (PFDa)4 > = 10-9to 10-8> = 10-5to 10-43 > = 10-8to 10-7> = 10-4to 10-32 > = 10-7to 10-6> = 10-3to 10-21 > = 10-6to 10-5> = 10-2to 10-1A Fig. 13Niveau de SIL

7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit174IEC 61508 considre deux modes de sollicitation :- forte sollicitation ou mode continu, quand le systme relatif la scuritest sollicit plus dune fois par an ou une frquence double de lafrquence de vrification du dispositif.- faible sollicitation, quand le systme relatif la scurit est sollicitmoins d'une fois par an ou une frquence infrieure au double de lafrquence de vrification du dispositif.Le fonctionnement faible sollicitation est considr par lIEC/EN 62061comme non applicable la scurit machine.Il est noter aussi que le niveau SIL 4 nest pas retenu dansIEC/EN62061, car il n'est pas applicable la rduction des risquesnormalement associe aux machines.Lintgrit de scurit se calcule par la probabilit de dfaillance (C Fig.13) qui sexprime suivant la formule suivant = s+dd+duo : sest le taux de dfaillances sans dangerddest le taux de dfaillances dangereuses dtectesduest le taux de dfaillances dangereuses non dtectesDans la pratique, la dtection des dfaillances dangereuses est ralisepar des fonctions spcifiques.Le calcul du PFHd, pour un systme ou un sous systme est fonction deplusieurs paramtres :- Le taux de dfaillances dangereuses (d) des lments du soussystme.- La tolrance aux fautes, cest dire le niveau de redondance dusystme. - Lintervalle de temps de diagnostic (T2).- Lintervalle de temps de vrification du systme de scurit (T1) ou ladure de vie (le plus petit des deux).- Le risque de dfaillances communes ().Le graphe de la figure 14 est lillustration de la norme IEC/EN 61508-5 etdes paramtres du risque. A Fig. 14Graphe de risque 7.3 La lgislation europenne et les normes7. Scurit1757Paramtre du risque Classification CommentairesConsquences (C) C1 Blessures bnignes La classification a t dveloppe pour prendre en considration les C2 Invalidit permanente inflige blessures et le dcs des personnes. Il serait ncessaire de dvelopper une ou plusieurs personnes, dautres approches vis--vis de lenvironnement et des dgts matrielsdcs dune personneC3 Dcs de plusieurs personnesC4 Dcs de nombreusespersonnesFrquence et tempsF1 Rare assez frquentevoir le commentaire ci-dessusdexposition dans laexposition dans la zonezone dangereuse(F) dangereuseF2 Frquente permanente exposition dans la zone dangereusePossibilit dviterP1 Possible sous certainesCe paramtre prend en compte :lvnement dangereux conditions Le mode opratoire du processus (surveill, excut par des personnesP2 Presque impossible entranes ou non) La rapidit dapparition du phnomne dangereux (soudain, rapide, lent) La facilit didentification du phnomne dangereux (par exemple : vu immdiatement, dtect par des moyens techniques ou non) Les possibilits dvacuation de la zone dangereuse (sorties de secoursutilisables, non utilisable ou utilisables sous certaines conditions) Les expriences similaires qui peuvent existerProbabilit dapparitionW1 Trs faible apparition Le but du facteur W est destimer la frquence dapparition de lvnementnon souhaite (W) dapparitions non souhaites non souhait sans ajouter de systmes de scurit de type E/E/EP et sanset trs faible occurrence prendreen compte de dispositif extrieur de rduction du risque.W2 Faible apparition dapparitions Sil nexiste aucune base dexprience pour un cas similaire, le facteur Wnon souhaites et faible peut tre le rsultat dun calcul en prenant les plus mauvaises conditions.occurrencesW3 Apparition dapparitions non souhaites relativement leve et occurrences frquentesA Fig. 15Paramtres de risques (exemple dans la norme IEC/EN 61508)A Fig. 16Dmarche dvaluationLa figure 16 prsente la dmarche dvaluation du risque pour une machine. 7.4 Le concept de fonctionnement sr (safe operation)7. Scurit1767.4 Le concept de fonctionnement sr (safe operation)Le fonctionnement sr est la mise en pratique des notions dveloppesdans les paragraphes prcdents et qui englobent plusieurs aspects :- Ltude et la ralisation de la machine en intgrant lestimation durisque. - Linstallation, limplmentation et la validation.- Lutilisation de la machine en incluant la formation.- La maintenance avec des essais priodiques de vrification. Le concept de fonctionnement sr peut tre dclin en cinq tapes. b Premire tape : estimation du risque (normes EN ISO 1200-1, EN 1050)Lobjectif est dliminer ou de rduire le risque et de slectionner unesolution de protection efficace pour protger les personnes. Pour faciliter cette estimation, on utilisera la dmarche itrative djpropose la figure 3. Avant destimer le risque, il sera ncessairedidentifier les dangers potentiels. Lutilisation dAMDEC (Analyse desModes de Dfaillance et de leur Criticit) permettra une analyserigoureuse et exhaustive.b Deuxime tape : dcision des mesures de rductiondu risque (norme EN ISO 12100-1)Eviter ou rduire le plus possible les dangers potentiels au niveau de laconception (norme EN ISO 1200-2).Utiliser les dispositifs de scurit pour protger les personnes contre lesdangers qui ne peuvent tre limins par des dispositions raisonnables oune pas tre rduites un niveau acceptable lors de la conception (normesEN 418, EN 953 barrires, EN 574 commandes bimanuelles, EN 1088verrouillages associs aux barrires).Informer sur la manire dutiliser la machine.b Troisime tape : dfinition des exigences et descatgories (norme EN 954-1)En fonction des estimations pralables des risques, une mthode pratiquede slection dun systme de contrle est donne dans la norme EN 954-1.b Quatrime tape : conception des parties du contrlerelatives la fonction de scurit (norme EN 954-1)A cette tape, le concepteur de la machine slectionne les diffrentsproduits. A la fin de ce chapitre, nous proposerons quelques exemplesbass sur lutilisation des produits de scurit Schneider Electric. b Cinquime tape : validation du niveau de scuritobtenue et des catgories (norme EN 954-1)La validation devra confirmer que les parties considres du contrleintervenant dans la sret sont conformes aux exigences.Cette validation doit tre faite par des analyses et par des tests (normeEN 954-1 clause 9).Par exemple, lun de ces tests est la simulation de dfaut sur les circuitsavec les composants rellement installs, en particulier dans le cas o ilsubsiste un doute du comportement des circuits vis--vis des tudesthoriques.

7.5 La certification et le marquage CE7. Scurit1777.5 La certification et le marquage CE Il y a six tapes dans le processus de certification et dapposition dumarquage CE sur les machines : 1. Appliquer toutes les directives et normes pertinentes 2. Se conformer aux exigences essentielles concernant la sant et lasret3. Etablir la documentation technique 4. Procder lexamen de conformit 5. Etablir la dclaration de conformit6. Apposer le marquage CE b La Directive MachineLa Directive machine est historiquement le premier exemple de la Nouvelle approche pour une harmonisation technique et normativedes produits. Elle est base sur :- Des exigences essentielles relatives la sant et la scurit quidoivent tre respectes avant que la machine soit mise sur le march.- Une dmarche volontaire dharmonisation des normes entreprise parle Comit Europen de Nominalisation (CEN) et Comit europen denormalisation lectrique (Cenelec). - Des procdures dvaluation de conformit ajustes aux types desrisques et associes aux types de machines. - Le marquage CE, appos par le fabricant pour indiquer que lamachine est conforme aux directives applicables. Les machines quiportent ce marquage sont libres de circulation dans la CommunautEuropenne. La directive a simplifi considrablement les lois nationales qui taient envigueur et de ce fait lev nombre de barrires qui rendaient difficile lecommerce dans lUnion Europenne. Cela a permis galement de rduirele cot social des accidents. Les directives de la Nouvelle Approche ne sont applicables que pour les produits qui sont mis en circulation oumis en service pour la premire fois. La liste des machines concernes setrouve dans la Directive Machine annexe 4.b Les exigences essentielles La directive machine annexe I regroupe les exigences essentiellesrelatives la sant et la sret, pour la mise sur le march et la mise enservice, en Europe, des machines et des composants de sret.Il en dcoule que :- Si les exigences de la directive sont remplies, aucun tat, membre dela Communaut Europenne, ne peut sopposer la circulation de ceproduit.- Si les exigences de la directive ne sont pas remplies, la mise sur lemarch peut tre interdite ou un retrait du march peut tre exig.Dans lUnion Europenne, ceci concerne les fabricants ou leursdistributeurs mais galement, les importateurs et les revendeurs quiintroduisent ces machines ou les mettent en service.b Les normes harmonises La manire la plus simple pour dmontrer la conformit avec lesdirectives est dtre en conformit avec les Normes EuropennesHarmonises. Quand, pour un produit de lannexe 4 de la directive machine, il nexistepas de norme harmonise, que les normes existantes ne sont paspertinentes pour couvrir les exigences de sret essentielles ou si lefabricant considre que ces normes ne sont pas applicables sonproduit, il peut alors solliciter un agrment auprs dun organisme tierscomptent.7 7.5 La certification et le marquage CE7. Scurit178Ceux-ci sont approuvs par les Etats Membres aprs avoir montr quilsdisposent de lexpertise reconnue pour mettre une telle opinion (TV,BGIA, INRS, HSE, etc.)Bien que lorganisme comptent ait un certain nombre de responsabilitssous le couvert de la Directive, cest en dfinitif toujours le fabricant ouson reprsentant qui demeurent responsable de la conformit du produit.b Dclaration de conformit Suivant larticle 1 de la directive machine, le fabricant ou son reprsentantofficiel tabli dans la Communaut Europenne doit remplir uneDclaration Europenne de Conformit pour chaque machine (oucomposant de scurit). Ceci, dans le but de certifier que la machine ouque le composant de scurit est en conformit avec la Directive. Avant la mise sur le march, le fabriquant ou son reprsentant doit remplirun dossier et le soumettre aux autorits comptentes. b Marquage CEPour terminer, le marquage CE doit tre appliqu sur la machine par lefabricant ou son reprsentant officiel dans la Communaut Europennes.Ce marquage est obligatoire depuis le 1erjanvier 1995 et ne peut tre faitque si la machine respecte lensemble des directives applicables commepar exemple : - La directive Machine 98/37/EC- La compatibilit lectromagntique (EMC) 89/336/EEC- La directive basse tension 73/23/EEC Il existe dautres directives comme la protection des personnes, lesascenseurs, les appareils mdicaux etc., qui peuvent galement treapplicables.Le marquage CE est le passeport de la machine dans la CommunautEuropenne, ce qui permet de les commercialiser dans tous les pays dela communaut sans prendre en considration les rglements propres auxpays.La mthodologie du marquage CE est rsume la figure 17. A Fig. 17Mthodologie du marquage CE 7.6 Les principes pour les organes de la scurit7. Scurit1797.6 Les principes pour les organes de la scuritb Ligne directrice pour raliser un contrle de scurit La norme EN 954-1 dfinit les exigences de scurit relatives aux organesde scurit dun systme de contrle. La norme dfinit 5 catgories et dcrit les proprits particulires de leursfonctions de scurit qui sont :- Les principes de scurit de base. - Les principes de scurit prouvs. - Les composants de scurit prouvs. Pour illustrer la notion de principe de scurit prouv, voici un extrait dela liste cite dans la norme EN 945-2 :- Utiliser des contacts lis mcaniquement. - Utiliser des cbles un seul conducteur pour viter les courts circuits. - Prvoir des espacements pour viter les courts circuits. - Eviter les conditions indfinies : construire des systmes de contrledterministes. - Utiliser un mode dactivation positive. - Surdimensionner. - Simplifier le systme de contrle. - Utiliser des composants avec un mode de dfaillance. - Utiliser des temporisateurs sans alimentation utilisant lnergie duncondensateur.- Prvoir de la redondance (doublement des composants critiques). Voici galement quelques exemples pour des systmes lectriques(C Fig.18) : - Interrupteurs avec mode dactivation positive. - Arrts durgence (suivant la norme EN 60947-5-5).- Interrupteur de puissance.- Contacteur principal (seulement quand les exigences additionnelles dela norme sont remplies). - Contacteurs auxiliaires avec contacts lis mcaniquement, (seulementquand les exigences additionnelles de la norme sont remplies).- Vanne lectromagntique.Les paragraphes qui suivent donneront au lecteur un certain nombredinformations sur des notions techniques connues principalement pardes spcialistes.b Activation positive Cest une action douverture de circuit directe (IEC 60947-5-1) qui signifieque la sparation des contacts est le rsultat dun mouvement delinterrupteur par un dispositif rigide. La figure 19 illustre comment louverture des contacts normalementferms est garantie par le mouvement de la tige rigide et est indpen-dante de ressorts. Tout lment de contact avec action douverture de circuit doit tre identifi, lextrieur, de manire claire et indlbile par le marquage de la figure 20.b Contacts lis mcaniquement Les relais, contacteurs et interrupteurs comprennent habituellement unesrie de contacts. Pour des oprations de scurit, il est ncessaire deconnatre la position de chacun de ces contacts, quand ils sont utilissdans une chane de scurit et ce pour tous les cas de figure.Dans ces conditions, il est possible de dterminer le comportement ducircuit en cas de dfaut. Les contacts lis mcaniquement donnnent unesolution pour rpondre cette exigence (C Fig.21).7A Fig. 18Quelques exemples de systmelectriques prouvsA Fig. 19Principe de lactivation positiveA Fig. 21Contacts mcaniquement lisA Fig. 20Symbole de contact ouverture directe 7.6 Les principes pour les organes de la scurit7.7 Les fonctions de scurit7. Scurit180La norme (IEC/ EN 60947-5-1) dfinit les contacts lis mcaniquement dela manire suivante :[ ] une combinaison de n contacts ferms au repos et de b contacts ouverts au repos agencs de telle sorte quils ne peuvent tre fermssimultanment.Quand un contact ferm au repos est maintenu en position ferme, unespace minimum de 0.5 mm est assur pour tous les contacts ouverts aurepos, quand la bobine est alimente et quand un contact ferm au reposest maintenu en position ferme, un espace minimum de 0.5 mm estassur pour tous les contacts ouverts au repos quand la bobine est misehors tension.7.7 Les fonctions de scurit A partir de lestimation des risques, la scurit peut tre assure parladaptation des fonctions existantes (C Fig.22).Comme nous lavons dj voqu, cela peut se faire de deux manires :- En utilisant la redondance ou lauto-contrle.- En augmentant la scurit des composants.Par opposition lapproche classique qui consiste fractionner lesautomatismes en fonctions pour les traiter individuellement, la scuritdoit tre vue globalement. Pour faciliter la ralisation dquipementsdautomatismes, les fabricants de composants proposent des produitsspcifiques certifis intgrant des ensembles de fonctions.La figure 23 prsente des solutions gnriques correspondant aux quatrepremires catgories (B, 1, 2, 3). Nous allons les dtailler dans desapplications standards et nous terminerons par une ralisation pluscomplexe. Des modules de sret sont proposs pour couvrir les besoins de lacatgorie 4, un exemple est prsent la fin de chapitre.A Fig. 22Adaptation des fonctions de contrleexistantesA Fig. 23Solutions gnriques de scuritE123

7.7 Les fonctions de scurit7. Scurit181b Larrt durgenceLarrt durgence (C Fig.24) est destin alerter ou rduire les effets dundanger potentiel envers les personnes, la machine ou le processus mis enuvre. Lactivation de cet arrt durgence se fait manuellement.Larrt durgence doit :- Pour la catgorie darrt note 0 : arrter immdiatement en coupantla puissance des actionneurs de la machine ou en dbrayant par unedconnexion mcanique. Si ncessaire, un arrt non contrl peuttre appliqu (frein mcanique par exemple). - Pour la catgorie darrt note 1 : arrt contrl avec la puissanceapplique aux actionneurs concerns puis dconnexion de lapuissance, quand larrt est obtenu. Le composant de contrle et son actionneur devront tre du type actionmcanique positive (norme EN 2922).La fonction darrt durgence devra tre disponible et oprationnelle tout instant quel que soit le mode de fonctionnement.Le schma de la figure 25 donne une illustration typique dun arrtdurgence :Si le dispositif darrt durgence doit agir sur plus dun circuit, le schmade scurit devient complexe. Pour cette raison, lutilisation dun modulede scurit est recommande. Le schma de la figure 26 est la reprsentation de la fonction arrtdurgence pour 2 circuits. 7A Fig. 24Arrt durgenceA Fig. 25Schma darrt durgence typiqueA Fig. 26Arrt durgence pour 2 circuits

7.7 Les fonctions de scurit7.8 La scurit des rseaux7. Scurit182Le schma de la figure 27 est lassociation dun arrt durgence avec unvariateur de vitesse (arrt catgorie 1).7.8 La scurit des rseaux Les progrs de la technologie, les amliorations de la fiabilit, lapparitionde nouveaux standards ont contribu faire voluer les rseaux indus-triels et rendre possible leur utilisation pour des applications plusexigeantes en terme de scurit. La majorit des rseaux ont une version scurise, nous allons dcrire ici le rseau ASI qui est utilis au niveau composants. Pour plus dinfor-mations sur les rseaux, le lecteur est pri de se reporter au chapitre 9Les rseaux industriels.b AS-Interface (ASI)Linterface, Actionneurs Capteurs (Actuator-Sensor Interface AS-Interface), systme connectable sous tension est le successeur ducblage conventionnel. Cest un rseau facile demploi et qui peut treaisment tendu.Vitesse, rduction du temps dinstallation, rduction des cots, simplifi-cation de la maintenance et haute disponibilit sont les caractristiquesde ce rseau standardis. Le rseau ASI est idal pour une transmission rapide et fiable de petitesquantits dinformation dans un environnement industriel hostile. v Intgrit des donnes Linsensibilit aux interfrences dans la transmission de donnes est unecaractristique importante dans la mise en rseau de capteurs etdactionneurs dans un environnement industriel. En raison de lutilisationdun codage spcifique de type APM (alternating pulse modulation oumodulation alterne dimpulsion) et la surveillance permanent de la qualitdu signal, le rseau ASI obtient la mme intgrit de donnes que lesautres bus de terrain. v Les composants utiliss sur le rseau ASI Le logo ASI est appos sur les composants quiont t homologus par le centre de testindpendant ASI. Cela certifie que des produitsde fabricants diffrents fonctionneront sansproblme sur un rseau ASI.A Fig. 27Arrt durgence catgorie 1 7.8 La scurit des rseaux7.9 Exemple dapplication7. Scurit183v Matre et passerelle, alimentations, rpteursLe cur du systme ASI est la prsence dun Matre ou passerelle quipossde des capacits de diagnostic. Les automates programmables usuelsainsi que les logiciels PC peuvent toujours tre utiliss, car le composantconnect au bus ASI est vu comme une entre ou une sortie dporte.Lalimentation spcifique assure galement un dcouplage des donnes.Des rpteurs permettent lextension du rseau au-del de 100 m, ceux-ciassurent lisolement lectrique des circuits primaires et secondaires, cequi accrot le degr de scurit en cas de court circuit. b Application : surveillance dune commande bimanuellesur bus ASI (Safety at work)Des blessures graves peuvent affecter des oprateurs chargs de fairefonctionner des machines dangereuses. Ces machines couvrent ltenduedes moyens de production et entrent le plus souvent dans la famille despresses hydrauliques : presses, poinonneuses, plieuses, etc.La machine est souvent approvisionne manuellement par un oprateur.Pendant la phase de travail, il y a un risque majeur aggrav par la forcedes habitudes et de la routine. Les commandes bimanuelles (C Fig.28) sont des dispositifs qui obligentloprateur a dmarrer lopration dangereuse en actionnant simultanmentavec chaque main deux commandes distinctes. Ces commandesbimanuelles regroupent les deux commandes et un dispositif darrtdurgence. Les quatre contacts de sortie des deux commandes (C Fig.29) sontsurveilles pour contrler leur interdpendance.Lintervalle de temps qui spare la manuvre des deux commandes nedoit pas excder 500 millisecondes et ces deux commandes doivent treactionnes pendant le droulement complet du processus dangereux dela machine.7.9 Exemple dapplication Lapplication dcrite et reprsente la figure 30 permet dillustrerconcrtement quelques-unes des fonctions de scurit. 7A Fig. 30Exemple dapplicationA Fig. 28Commande bimanuelle sur une presseA Fig. 29Commande bimanuelle sur bus ASIEsclave 1 Esclave 2Gauche Droite

7.9 Exemple dapplication7. Scurit184Le systme comprend un automate de moyenne gamme, qui contrlejusqu 6 variateurs de vitesse. Chacun dentre eux alimente un moteur.Chaque variateur de vitesse possde un disjoncteur de protection etchaque moteur son propre contacteur. Les variateurs peuvent utiliser les rglages usine ou tre reconfigurs enutilisant le logiciel Power Suite. Les alimentations : 400 V triphas et 230 V monophas sont distribuesaux divers composants (400 V triphas pour les variateurs et 230 V pourlalimentation Phaseo). Tous les variateurs sont connects fil fil lautomate.La supervision des variateurs seffectue laide dun terminal graphique cran tactile, configur et programm laide du logiciel VijeoDesigner. Leterminal graphique est reli lautomate par une liaison Uni-Telway.Lautomate sera configur et programm avec le logiciel PL7 Pro. Une colonne lumineuse indique ltat rel du systme (sous tension, horstension, moteur(s) en fonctionnement, attente de confirmation, arrtdurgence). Linterrupteur principal est connect de telle sorte que si le systme estdconnect, lautomate est toujours aliment pour permettre desoprations de diagnostics. Les variateurs de vitesse tant utiliss avec leur rglage usine, le logicielapplicatif, dans cet exemple, est rduit sa plus simple expression. Encontre partie, le matriel a t choisi dans le but de contrler desentres/sorties complmentaires.Options :Le systme atteint le niveau de scurit 4 avec le module Preventapilotant les contacteurs des variateurs. Ce module, non seulementprotge les variateurs, mais prend galement en compte larrtdurgence. Le systme incorpore galement une deuxime option de scurit pourun niveau de scurit 3 provoquant larrt automatique des moteurs siun coffret quelconque est ouvert. Le module de scurit pour les variateurs de vitesse sa propre alimentation. Si un arrt de scurit est intervenu, le redmarrage ne pourra se faire quaprsconfirmation. Une passerelle (TSX ETZxx) vers le niveau suprieur peut tre ajoutepour communiquer via TCP/IP. Les options apparaissent dans les cadres en pointills. Ce schma peut tre utilis pour les applications typiques suivantes :- Machines automatiques petites et moyennes. - Machine demballage, machines textiles, convoyeurs, distributiondeau, traitement des eaux uses, etc.Sous systmes autonomes automatiss en relation avec desmachines de taille moyenne grande. 7.10 Les fonctions et les produits de scurit7. Scurit1857.10 Les fonctions et les produits de scurit b Schneider Electric propose une large gamme deproduits de scurit.Ce qui suit, illustr de quelques exemples, est un bref aperu desdiffrentes solutions. En fonction de la complexit de la machine, la solution peut tre btie partir : - dun contrleur mono-fonction paramtrable qui gre une seulefonction. - dun contrleur multi-fonctions qui peut grer simultanment deuxfonctions parmi une base de 15 fonctions prdfinies. - dun contrleur multifonctions qui utilise un logiciel pour configurerdes fonctions prdfinies. - dun automate programmable de scurit avec son logiciel associpour raliser une solution complte.Les liaisons peuvent tre faites fil fil ou par un rseau ASI de scurit.Le tableau de la figure 31 donne quelques exemples. 7Exemples de solutionType de contrleurLe contrleur est associ aux fonctions suivantes Famille XPS Uni fonctionArrt durgenceCatgorie 4XPS MP Slection de deuxfonctions parmi15 prdfiniesProtection des doigts et des mains en zone dangereuseCatgorie 2Commande bimanuelleCatgorie 4Mouvement de positionnementCatgorie 4Protection des travailleurspar barrire de protectionCatgorie 4XPS MC Fonction configurablepar logiciel Protection daccs de loprateur en zone dangereuseCatgorie 4Arrt dun mouvement dangereux de nimporte quelendroit dans la zone de travailCatgorie 4XPS MF Automate de scuritLogiciel programableProtection dun oprateur accdant une zone dangereuseCatgorie 4Protection dun oprateur accdant un ensemble dezones dangereusesCatgorie 4E Fig. 31Contrleurs de scurit

7.10 Les fonctions et les produits de scurit7.11 Conclusion7. Scurit186b Rseau ASI Safety at workEn plus des informations concernant le processus, des informations descurit peuvent, maintenant, circuler sur le mme cble et satisfaire lesexigences de scurit jusquau niveau 4 de la norme EN-954-1.Le systme AS-Interface Safety at work couvre les besoins de lamajeure partie des applications de scurit, comme par exemple : - Surveillance de la fonction darrt durgence avec des contacts ouverture instantane (catgorie 0).- Surveillance de la fonction darrt durgence avec des contacts ouverture temporise (catgorie 1).- Surveillance dinterrupteurs avec ou sans inter verrouillage.- Surveillance de barrires lumineuses, etc.Les options relatives la scurit retenues, comme, par exemple, lasurveillance dun bouton marche peuvent tre paramtres pour toutesles fonctions prdfinies certifies.La scurit est incorpore dans le rseau ASI en y ajoutant un contrleurde scurit et des interfaces de scurit qui seront connects, sansdiffrentiation, sur le mme cble jaune avec les composantsstandards.Les informations de scurit sont changes uniquement entre lecontrleur de scurit et les interfaces de scurit. Ceci reste transparentpour tous les autres composants standards. En partant de ce principe, unrseau ASI existant peut tre mis jour avec des composants descurit, sans avoir remplacer les composants installs (comme lesmatres, les entres/sorties, les alimentations, etc.) Les circuits de scurit sont interrogs immdiatement et sans cblageadditionnel par le matre standard ASI communiquant avec les contrleursde scurit en utilisant le rseau ASI (le cble jaune ).La manire de paramtrer le rseau ASI Safety at work et deslectionner les diffrentes fonctions de scurit se font de maniresimple et intuitive. Le lecteur trouvera dans la documentation desconstructeurs les informations ncessaires.7.11 ConclusionLa scurit des machines est une exigence essentielle de lUnionEuropenne et conditionne la circulation des produits dans les nationsmembres. Le concepteur, ds le dbut du projet, aura tout intrt utiliser des outils danalyse comme les AMDEC qui lui permettront detrouver les solutions les plus pertinentes et les plus conomiques. A la suite de cette analyse, lvaluation des risques pourra se fairerapidement et de manire approfondie conformment aux normes envigueur. Lapproche systmatique que nous avons dcrite est lassurance de larussite de lanalyse des risques.En dcoulera le schma de scurit le mieux adapt, puis le choix descomposants pour raliser la fonction.Les fournisseurs, tels que Schneider Electric, disposent dune offrecomplte de produits et de solutions, parfaitement adapts pour raliserla fonction de scurit. Si ncessaire, les spcialistes sont dispositionpour aider rsoudre les cas difficiles.A Fig. 32ASI Safety at work

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