La integración de la seguridad funcional en un controlador industrial integrado
Los sistemas integrados con microcontroladores o microprocesadores son la base de cualquier sistema PLC o de control industrial. Normalmente, se trata de sistemas sofisticados y complejos que se encargan de controlar la maquinaria y de proporcionar las funciones de seguridad correspondientes. Todos los componentes —los elementos computacionales, los sensores, la alimentación y las interfaces periféricas— deben considerarse puntos de fallo potenciales que podrían causar un evento de seguridad aleatorio. Los sensores son componentes esenciales que aportan continuamente información a las funciones de control sobre lo que ocurre en el mundo real, lo que puede adoptar múltiples formas. Por ejemplo, los sensores MEMS supervisan las fuerzas de aceleración y los campos magnéticos, las cámaras sirven de entrada a los sistemas de visión artificial con IA y los sensores ambientales detectan la temperatura, la humedad y la presión atmosférica.
Si hay un error en algún componente de un controlador integrado, la máquina que controla puede funcionar de forma errática y las funciones de seguridad podrían fallar. Los fabricantes deben cumplir las normas de seguridad funcional correspondientes, así que los proveedores de semiconductores y sensores están incorporando en sus dispositivos rutinas de autodiagnóstico capaces de emitir alertas a la aplicación principal si ocurre un error, de modo que esta pueda detener el funcionamiento de inmediato.
Los desarrolladores de sistemas integrados pueden ahorrarse mucho trabajo de diseño si escogen componentes que contengan funciones de seguridad internas y estén certificados por agencias de seguridad funcional.
La detección de los peligros de seguridad funcional
Al decidir qué tipo de sensor vamos a emplear en una aplicación de seguridad funcional, debemos valorarlo todo con detenimiento: ¿a qué velocidad puede responder el sensor ante un movimiento? (Por ejemplo, cuando una persona pasa por debajo de una persiana que se cierra). ¿Puede repetir la detección de un modo fiable? ¿Puede explorar toda la zona por la que pudiera pasar una persona sin dejarse ningún espacio? También hay que tener en cuenta los factores ambientales: ¿se colocará el sensor en el exterior y estará expuesto a la lluvia, la nieve o la niebla? Las altas temperaturas también pueden afectar al rendimiento del sensor.
En el ejemplo anterior de la persiana, se suelen usar cortinas de luz de seguridad e interruptores fotoeléctricos (también conocidos como dispositivos de protección optoelectrónica activa o AOPD), pero el equipo de diseño debería comprobar si puede surgir algún problema operativo. Por ejemplo, si se utiliza un sensor PIR (un AOPD de uso común), puede que tenga un campo de visión relativamente estrecho. Si se moviese ligeramente por alguna vibración o por el deslizamiento del montaje, dejaría de abarcar toda la zona de supervisión, aunque diese la impresión de funcionar correctamente. Además, la humedad y la temperatura también pueden afectar al rendimiento del sensor PIR y generar falsas alarmas.
Un dispositivo de protección por cámara (es decir, un dispositivo de protección por visión o VBPD) —como una aplicación de visión artificial por IA—, puede ofrecer una zona de detección más fiable e identificar los objetos que se mueven, así como la velocidad y la dirección. Sin embargo, la fiabilidad de la detección de una cámara depende de la humedad y, en caso de estar en el exterior, de la lluvia, la bruma o la niebla. Además, los procesos de fabricación pueden generar polvo, vapor u otros gases, lo que limitará momentáneamente la detección del movimiento. Algo parecido ocurre con el humo o las chispas de las soldaduras en las líneas de fabricación.
