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Safety
1. Resumen ejecutivo
Hoy en día, las funciones de seguridad son una parte integral de los sistemas de accionamiento modernos. Las arquitecturas de seguridad convencionales con sistema de control externo suelen considerarse poco flexibles y complejas de integrar. Con el módulo de seguridad SX6, las funciones de seguridad relevantes pueden integrarse directamente en los reguladores de accionamiento SC6 y SI6 de 6.ª generación sin necesidad de componentes de monitorización independientes, como controladores de velocidad. Esto reduce el esfuerzo de cableado, permite tiempos de reacción más cortos y distancias de protección menores, manteniendo al mismo tiempo una alta disponibilidad de la instalación.
Este libro blanco explica cómo el SX6 implementa funciones de seguridad con certificaciones de seguridad (SIL 3, PL e, categoría 4).
2. Introducción: la seguridad como parte integral de la técnica de accionamiento moderna
Nuevas normas como la DIN EN ISO 13849-1 y la EN 61800-5-2 imponen elevados requisitos en materia de seguridad funcional para las máquinas e instalaciones modernas. Al mismo tiempo, aumenta la necesidad de flexibilidad y disponibilidad: hoy en día, las funciones de seguridad deben poder integrarse sin problemas en procesos de producción altamente dinámicos.
El principal reto consiste en armonizar la eficiencia, la capacidad de adaptación y la seguridad sin comprometer la productividad. Por ello, se demandan soluciones de seguridad completas que puedan integrarse fácilmente y que garanticen unos tiempos de inactividad mínimos y la máxima seguridad operativa, incluso en aplicaciones multieje complejas.
En este punto entra en juego STOBER con el SX6: un módulo de seguridad que se integra directamente en los reguladores de accionamiento SC6 (independientes) y SI6 (tecnología de conexión en hilera con módulo de alimentación central). De este modo, la función de seguridad se convierte en parte integrante de la arquitectura del accionamiento, lo que hace innecesarios mecanismos de monitorización externos adicionales.
3. Presentación del módulo de seguridad SX6: desarrollado para los reguladores de accionamiento de 6.ª generación
El SX6 amplía los reguladores de accionamiento de 6.ª generación (SC6, SI6 y, a partir de finales de 2025, también SB6) con numerosas funciones de seguridad certificadas hasta SIL 3, PL e (categoría 4). STOBER ha desarrollado este módulo conjuntamente con Pilz GmbH & Co., manteniendo siempre un claro enfoque en la idoneidad práctica. Con el fin de aumentar la productividad y la disponibilidad de las máquinas, STOBER ha ampliado los mecanismos de monitorización de las funciones de seguridad más allá de los requisitos básicos normativos. Mediante una monitorización de valores límite basada en la posición, así como la ocultación predictiva de señales de interferencia, es posible aproximarse a los valores límite con gran precisión y con una relación señal-ruido mínima. El SX6, con su estructura bicanal, comprueba los componentes relevantes para la seguridad con cada arranque del equipo, después de cada ejecución de Safe Torque Off (STO) y durante el funcionamiento. Esto hace innecesarias las comprobaciones cíclicas con obligación de documentación de las funciones de seguridad por parte del cliente final.
Asimismo, STOBER ha optimizado los recorridos de desconexión de las funciones de parada STO y Safe Stop 1 (SS1): con solo cinco y seis milisegundos respectivamente, se han vuelto mucho más rápidos. Estos breves tiempos de reacción en el peor de los casos, las distancias de seguridad minimizadas y, sobre todo, la rápida recuperación de la disponibilidad, reducen en gran medida los tiempos de parada y, con ello, también los tiempos de inactividad de una instalación.
«Para aumentar la productividad y la disponibilidad, hemos ampliado los mecanismos de monitorización más allá de los requisitos normativos básicos. La monitorización de valores límite basada en la posición y la ocultación predictiva de señales de interferencia permiten alcanzar los valores límite deseados con una relación señal-ruido mínima».
– Tim Lang, Head of Applications, STOBER
El SX6 se controla a través de EtherCAT mediante el protocolo seguro FailSafe over EtherCAT (FSoE). Al aprovechar la infraestructura EtherCAT existente, las tareas de cableado se reducen considerablemente. La comunicación segura se basa en el principio Black Channel y se transmite junto con la comunicación EtherCAT funcional a través de la misma conexión. A ello se suma el hecho de que los reguladores de accionamiento de las series SC6 y SI6 han superado con éxito las pruebas de conformidad de EtherCAT y FSoE. En particular, se ha verificado la interfaz de comunicación con el fin de garantizar una funcionalidad fiable e independiente del fabricante en la transmisión de datos relacionados con la seguridad.
Funciones de seguridad (según EN 61800-5-2)
El SX6 permite las funciones de parada clásicas STO, SS1 y Safe Stop 2 (SS2). En los reguladores de accionamiento multieje, la función de seguridad STO puede activarse de forma individual para cada eje. Además, las funciones Safely-Limited Speed (SLS) y Safe Speed Range (SSR) controlan que el accionamiento no exceda los valores límite de velocidad proyectados. Safe Direction (SDI) controla la dirección de movimiento proyectada, mientras que Safely-Limited Increment (SLI) limita de forma fiable la medida de paso de un movimiento de eje. La función Safe Operating Stop (SOS) se encarga de garantizar una parada segura con el par de giro activo.
STO – Safe Torque Off
Par de giro desconectado de forma segura: no se suministra energía al motor que pueda provocar una rotación (o un movimiento en el caso de un motor lineal). El sistema de accionamiento eléctrico de potencia PDS(SR) no suministra energía al motor que pueda causar un par de giro (o una fuerza en el caso de un motor lineal).
SS1 – Safe Stop 1
Parada segura con frenado controlado: la función de seguridad SS1 permite parar el motor de forma controlada. A continuación, se ejecuta la función de seguridad STO y el motor queda sin par de giro ni fuerza.
SS2 – Safe Stop 2
Parada segura con mantenimiento del par de giro. La función de seguridad SS2 permite parar el motor de forma controlada. A continuación, se supervisa el motor hasta su parada segura (SOS), por ejemplo, para la función de retención con ejes verticales.
SOS – Safe Operating Stop
Parada de funcionamiento segura: la función de seguridad SOS impide que el motor se desvíe más de un valor predeterminado respecto a la posición de parada. El sistema de accionamiento eléctrico de potencia PDS(SR) suministra al motor la energía necesaria para soportar las fuerzas externas.
SLS – Safely-Limited Speed
Velocidad limitada de forma segura: la función de seguridad SLS impide que el motor supere el límite de velocidad especificado.
SSR – Safe Speed Range
Rango de velocidad seguro: la función de seguridad SSR mantiene la velocidad del motor dentro de unos valores límite definidos.
SDI – Safe Direction
Dirección de movimiento segura: la función de seguridad SDI impide que el eje del motor se mueva en una dirección no prevista.
SLI – Safely-Limited Increment
Medida de paso limitada de forma segura: la función de seguridad SLI impide que el eje del motor supere el límite establecido para una medida de paso de posición.
STOBER complementa la funcionalidad de seguridad con mecanismos predictivos:
- Monitorización de valores límite basada en la posición
- Ocultación de señales de interferencia para cambios de estado precisos
- Autocomprobación con cada arranque del equipo, tras la ejecución de STO y durante el funcionamiento
- Funciones de monitorización
- ¡Nivel de retroceso SS1! La parada controlada es más inteligente que la desconexión, y además más rápida
- Gestión de frenos segura
Esto no solo reduce el esfuerzo de mantenimiento, sino también las pruebas sujetas a documentación que debe realizar el cliente final.
4. Ventajas del SX6 en el uso industrial:
interfaces independientes del fabricante y concepto de servicio sencillo
Para el funcionamiento del módulo de seguridad no se precisan motores, encoders, cables ni controladores de parada o de velocidad específicos. Los diseñadores pueden seguir utilizando configuraciones de accionamiento existentes o cambiar a los componentes utilizados en la aplicación. Por regla general, esto reduce los costes del sistema. Cuando es necesario realizar tareas de mantenimiento, se puede utilizar una tarjeta SD como memoria de datos para transferir un proyecto de seguridad existente a otros reguladores de accionamiento de forma rápida y sencilla. Para ello no se necesitan conocimientos especiales ni herramientas de software adicionales.
5. Nuevo reglamento sobre máquinas: mayor responsabilidad en materia de seguridad funcional
A partir del 20 de enero de 2027, el nuevo Reglamento Europeo de Máquinas (UE) 2023/1230 sustituirá a la anterior Directiva de Máquinas 2006/42/CE, lo que supondrá cambios de gran calado. Además de su aplicación directa en todos los Estados miembros, el reglamento amplía significativamente el ámbito de aplicación: en el futuro, también los componentes digitales, como el software relevante para la seguridad, los sistemas de control asistidos por IA y los sistemas interconectados, estarán sujetos a requisitos vinculantes. De este modo, los fabricantes de maquinaria asumen una mayor responsabilidad a la hora de gestionar los riesgos, no solo desde el punto de vista mecánico, sino cada vez más también en los ámbitos funcional y digital.
Para la técnica de accionamiento, esto significa que la seguridad debe integrarse en profundidad en los sistemas y garantizarse a lo largo de todo el ciclo de vida. Los módulos modernos como el SX6 contribuyen a ello de forma decisiva: permiten supervisar movimientos con gran precisión, llevar máquinas de forma controlada a estados seguros y, al mismo tiempo, reaccionar con flexibilidad a los cambios de requisitos, por ejemplo, en instalaciones de producción modulares o durante intervenciones manuales en funcionamiento.
6. Escenarios de aplicación típicos
La funcionalidad del SX6 es adecuada para aplicaciones con alta dinámica y tiempos de ciclo cortos en distintas industrias:
- Robótica y sistemas de manipulación:
aseguramiento preciso de los ejes incluso con dinámicas de movimiento elevadas. - Máquinas empaquetadoras:
cambio de formato seguro sin necesidad de reiniciar, incluso con cadencias elevadas. - Máquinas-herramienta:
alta seguridad de proceso gracias a tiempos de reacción cortos y distancias de seguridad reducidas. - Procesamiento de plásticos:
protección eficiente de máquinas multieje mediante una elevada capacidad de respuesta.
Posible aplicación especial – Tecnología de transporte: parada controlada y rearranque seguro, también en el transporte de personas.
7. Funciones de seguridad: implementación en la práctica
Los clientes de STOBER, cuyas máquinas ya están equipadas con tecnología de seguridad convencional, están probando actualmente de forma intensiva el SX6 con tecnología de seguridad ampliada, en múltiples sectores, para lograr una monitorización fiable de los movimientos y una desconexión controlada y selectiva de los accionamientos. En este contexto, el foco no se sitúa únicamente en el cumplimiento de las normas aplicables, sino también en la pronta adaptación al futuro Reglamento Europeo de Máquinas.
Control de velocidad en el transporte de personas con vehículos AGV
Los vehículos de guiado automático (AGV) se utilizan cada vez más también en aplicaciones en las que se transportan personas, por ejemplo, en parques de atracciones. En estos casos, se aplican requisitos especialmente elevados en materia de seguridad funcional. La monitorización de la velocidad desempeña un papel especialmente importante en la prevención eficaz de los peligros causados por movimientos incontrolados o colisiones.
La función de seguridad SLS garantiza que no se superen las velocidades máximas definidas. En caso necesario, se activa automáticamente una reacción, como una deceleración con posterior parada segura. De forma complementaria, la función SSR-M (Safe Speed Range – Monitoring) supervisa cómo se desplaza el AGV dentro de un intervalo de velocidad predefinido. Si se sale de este intervalo, se emite una advertencia, incluso antes de que se produzca una situación de riesgo.
Puesta en servicio segura y controlada
Durante la puesta en servicio de máquinas de gran tamaño, por ejemplo, en el procesamiento de la piedra, es imprescindible proceder de forma precisa y segura. Un fabricante de sierras de puente para placas de piedra de gran formato emplea varios trenes de accionamiento para ejecutar movimientos como traslación, giro, elevación o descenso. La compleja puesta en servicio de estas máquinas resulta más sencilla para los clientes finales gracias a la función de seguridad SLS integrada en el SX6. Esta permite una reducción selectiva de la velocidad durante las tareas de ajuste y configuración, especialmente cuando la puerta de protección está abierta. Esto aumenta la seguridad del personal operario y, al mismo tiempo, permite una puesta en servicio cómoda y controlada.
Protección del operario con la máxima productividad
En la tecnología de estampación y conformado altamente automatizada, los procesos rápidos y fluidos son esenciales. Al mismo tiempo, no debe descuidarse la protección del personal operario, sobre todo cuando las máquinas presentan un diseño abierto para facilitar su manipulación.
Por este motivo, un fabricante de desenrolladores de bobinas apuesta de forma específica por varias funciones de seguridad dentro del sistema de accionamiento de STOBER:
- STO para la desconexión inmediata del par de giro
- SS1 para el frenado controlado
- SLS para la limitación de la velocidad de desenrollado
- SDI para garantizar una dirección de movimiento definida
De este modo, es posible combinar de forma fiable un alto nivel de seguridad para el operario con la máxima productividad, incluso a altas velocidades de proceso.
Seguridad en el procesamiento de plásticos – Eugen Riexinger GmbH & Co. KG
En el procesamiento automatizado de plásticos, los movimientos rápidos, precisos y seguros desempeñan un papel fundamental. Un cliente de larga trayectoria del sector de la construcción de maquinaria especial confía por tanto en la técnica de accionamiento de última generación con funciones de seguridad integradas de STOBER para sus sistemas de soldadura, fresado y corte.
En el proyecto actual —una compleja solución de automatización con más de 40 ejes y múltiples funciones— se utilizan, además de la técnica de accionamiento y control, las funciones de seguridad del nuevo módulo SX6. Junto con las funciones de seguridad habitualmente empleadas, STO y SS1, la función SLS permite movimientos lentos seguros. De este modo, en ejes que normalmente operan a altas velocidades y con una dinámica muy elevada, pueden realizarse movimientos lentos sin poner en peligro al operario, por ejemplo, durante las tareas de carga o mantenimiento.
De forma complementaria, la función SLS se utiliza cada vez más para permitir la continuación del proceso sin interrupciones durante las intervenciones del operario, por ejemplo, en procesos de soldadura guiados por fuerza o en ejes sometidos a carga.
Implementación de una lógica de seguridad ampliada
Las funciones de seguridad también desempeñan un papel fundamental en las complejas máquinas de mecanizado de tableros de madera. En estas instalaciones de gran formato, durante los trabajos de mantenimiento o puesta en servicio, los operarios deben permanecer en algunos casos dentro de la zona de peligro de la máquina. Por este motivo, las funciones de seguridad clásicas como STO o SS1 no suelen ser suficientes por sí solas y deben complementarse con mecanismos de seguridad adicionales.
De este modo, una lógica integrada puede detectar, por ejemplo, desalineaciones o bloqueos de herramientas. Si se vulnera un área crítica para la seguridad, el sistema conectado reacciona inmediatamente y se desconecta para proteger tanto a la persona como a la máquina. La arquitectura modular del módulo de seguridad SX6 permite una integración flexible de todas las funciones relevantes para la seguridad en los conceptos de control existentes.
8. Conclusión y perspectivas
STOBER ayuda a los fabricantes de maquinaria con el diseño y la puesta en servicio, incluyendo herramientas orientadas a la práctica para la parametrización de las funciones de seguridad, así como la documentación de apoyo correspondiente. Con el SX6, STOBER integra funciones de seguridad directamente en la técnica de accionamiento. Esto reduce el número de componentes, simplifica la arquitectura de la máquina y acorta los tiempos de reacción. El resultado: mayor flexibilidad, menos cableado y tiempos de inactividad más cortos.
Resumen de las ventajas:
- Producto con certificación FSoE
- Funciones de seguridad ampliadas hasta SIL 3, PL e (categoría 4)
- Compatible con los reguladores de accionamiento SC6 y SI6
- Sin necesidad de encoder de seguridad adicional
- Libre elección de motores y cables
- Eliminación de controladores de parada o velocidad
- Planificación de proyecto y puesta en servicio sencillas
- Concepto de mantenimiento sencillo y rápido
- Preparación óptima para conceptos de futuro como gemelos digitales, edge safety e Industria 4.0
- Seguridad sin componentes adicionales: no se necesitan motores, encoders ni controladores de velocidad o parada específicos
- Esfuerzo mínimo de cableado: FailSafe over EtherCAT garantiza una comunicación fluida
- Tiempos de reacción extremadamente rápidos: STO < 5 ms, SS1 < 6 ms, para distancias de seguridad mínimas
- Rápida recuperación de la disponibilidad: restablecimiento rápido sin largas pruebas del sistema
- Alta eficiencia de la instalación: tiempos de inactividad reducidos gracias a la arquitectura de seguridad inteligente
- Transferencia sencilla de proyectos: la planificación de proyectos de seguridad puede transferirse a otros reguladores de accionamiento mediante tarjeta SD, lo que también favorece un mantenimiento rápido
La combinación de funcionalidad orientada a la seguridad y técnica de accionamiento de alto rendimiento convierte al SX6 en un elemento técnicamente relevante para la implementación de arquitecturas de máquinas seguras e inteligentes.
9. Anexo
| Característica | Valor |
|---|---|
| Nivel de seguridad | SIL 3, PL e (categoría4) |
| Funciones de seguridad | STO, SS1, SS2, SLS, SSR, SDI, SLI, SOS |
| Reguladores de accionamiento compatibles | SC6 (independiente), SI6 (multieje), SB6 próximamente |
| Comunicación | FailSafe over EtherCAT (FSoE) |
| Tiempos de reacción | STO: 5 ms, SS1: 6 ms |
| Transferencia de proyectos | Tarjeta SD (migración de proyectos de seguridad) |
| Ciclos de prueba | Automatizados en cada arranque, parada y durante el funcionamiento |
| Certificaciones y normas • DIN EN ISO 13849-1 • EN 61800-5-2 • IEC 61508 | |
Contacto
STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG