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Safety

1. Résumé analytique

De nos jours, les fonctions de sécurité font partie intégrante des systèmes d’entraînement modernes. Les architectures de sécurité classiques avec commande externe sont souvent considérées comme manquant de flexibilité et complexes dans leur intégration. Le module de sécurité SX6 permet d’intégrer les fonctions de sécurité utiles directement dans les servo-variateurs SC6 et SI6 de la 6e génération – sans composants de surveillance séparés comme les contrôleurs de vitesse de rotation. Cela diminue le câblage, réduit les temps de réaction et les distances de protection tout en assurant une grande disponibilité de l’installation.

Ce livre blanc explique comment le SX6 met en œuvre des fonctions de sécurité avec des certifications de sécurité (SIL 3, PL e, catégorie 4).

2. Introduction La sécurité comme partie intégrante de la technique d’entraînement moderne

Les nouvelles normes telles que DIN EN ISO 13849-1 et EN 61800-5-2 imposent des exigences élevées en matière de sécurité fonctionnelle des machines et installations modernes. Parallèlement, le besoin de flexibilité et de disponibilité augmente – de nos jours, les fonctions de sécurité doivent pouvoir être intégrées sans problème dans les process de production hautement dynamiques.

Le principal défi consiste à concilier efficacité, adaptabilité et sécurité, sans compromettre la productivité. Il faut donc des solutions de sécurité de bout en bout qui s’intègrent facilement et qui garantissent des temps d’immobilisation minimaux et une sécurité de fonctionnement maximale, même dans les applications multiaxes complexes.

C’est ici qu’intervient le SX6 de STOBER : un module de sécurité qui s’intègre directement dans les servo-variateurs SC6 (autonome) et SI6 (système modulaire avec module d’alimentation central). La fonctionnalité de sécurité devient ainsi une partie intégrante de l’architecture d’entraînement, des mécanismes de surveillance externes supplémentaires ne sont pas nécessaires.

3. Présentation du module de sécurité SX6 : développé pour les servo-variateurs de la 6e génération

Le SX6 ajoute aux servo-variateurs de la 6e génération – SC6, SI6 et, à partir de fin 2025, SB6 – de nombreuses fonctions de sécurité certifiées jusqu’à SIL 3, PL e (catégorie 4). STOBER a développé ce module en collaboration avec la société Pilz GmbH & Co. KG. L’accent a toujours été mis sur un niveau de praticabilité élevé. Afin d’améliorer la productivité et la disponibilité des machines, STOBER a complété les mécanismes de surveillance des fonctions de sécurité au-delà des exigences de base imposées par les normes. La surveillance de la valeur limite basée sur la position ainsi que la suppression prédictive des signaux de dérangement permettent d’approcher avec précision les valeurs limites avec un rapport signal/bruit minimal. Avec sa structure à double canal de bout en bout, le SX6 teste les composants de sécurité à chaque démarrage de l’appareil, après chaque exécution de la fonction Safe Torque Off (STO) et pendant le fonctionnement. Il est ainsi possible de renoncer aux vérifications cycliques des fonctions de sécurité avec obligation de documentation par le client final.

STOBER a également optimisé les chemins de désactivation de la fonction d’arrêt STO et Safe Stop 1 (SS1) : avec seulement cinq ou six millisecondes, ils sont nettement plus rapides encore. La réduction de ces temps de réaction worst case et des distances de sécurité et, surtout, la rapide disponibilité, entraînent une nette réduction des temps d’immobilisation et par conséquent les temps d’inactivité d’une installation.

Le SX6 est commandé via EtherCAT, à l’aide du protocole sécurisé FailSafe over EtherCAT, FSoE. Comme l’infrastructure EtherCAT existante est utilisée, le câblage est considérablement réduit. La communication sécurisée repose sur le principe Black-Channel et est transférée conjointement avec la communication EtherCAT® fonctionnelle via la même connexion. Par ailleurs les servo-variateurs des gammes SC6 et SI6 ont réussi au test EtherCAT et au test de conformité FSoE. L’interface de communication a notamment été testée afin de garantir une fonctionnalité fiable et indépendante du fabricant de la transmission de données de sécurité.

Fonctions de sécurité (selon EN 61800-5-2)

Le SX6 permet d’exécuter les fonctions d’arrêt classiques STO, SS1 et Safe Stop 2 (SS2). La fonction de sécurité STO peut être activée séparément pour chaque axe sur les variateurs multiaxes. Par ailleurs, les fonctions Safely-Limited Speed (SLS) et Safe Speed Range (SSR) surveillent la vitesse de l’entraînement afin qu’il ne dépasse pas les valeurs limites configurées. Safe Direction (SDI) contrôle la direction de mouvement configurée, Safely-Limited Increment (SLI) limite fiablement l’incrément d’un mouvement de l’axe. La fonction Safe Operating Stop (SOS) assure un arrêt sûr alors que le couple reste actif.

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  STO – Safe Torque Off
  Suppression sûre du couple : le moteur n’est pas alimenté en énergie susceptible de provoquer une rotation (ou un mouvement dans le cas d’un moteur linéaire). Le système d’entraînement électrique de puissance PDS(SR) ne fournit pas d’énergie au moteur pouvant générer un couple (ou une force dans le cas d’un moteur linéaire).
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  SS1 – Safe Stop 1
  Arrêt sûr avec contrôle du freinage : la fonction de sécurité SS1 permet une mise à l’arrêt contrôlée du moteur. La fonction de sécurité STO est ensuite exécutée et le moteur est mis en marche sans couple/force.
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  SS2 – Safe Stop 2
  Arrêt sûr avec maintien du couple. La fonction de sécurité SS2 permet une mise à l’arrêt contrôlée du moteur. L’arrêt sûr du moteur est ensuite surveillé (SOS) – par exemple pour la fonction d’arrêt des axes verticaux.
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  SOS – Safe Operating Stop
  Arrêt de fonctionnement sûr : la fonction de sécurité SOS empêche le moteur de s’écarter de la position d’arrêt de plus d’une valeur absolue définie. Le système d’entraînement électrique de puissance PDS(SR) fournit au moteur l’énergie qui lui permet de résister à l’attaque des forces extérieures.
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  SLS – Safely Limited Speed
  Limitation sûre de la vitesse : la fonction de sécurité SLS empêche le moteur de dépasser la limite de vitesse spécifiée.
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  SSR – Safe Speed Range
  Plage de vitesse sûre : la fonction de sécurité SSR maintient la vitesse du moteur dans des limites spécifiées.
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  SDI – Safe Direction
  Sens de déplacement sûr : la fonction de sécurité SDI empêche l’arbre du moteur de se déplacer dans la direction involontaire.
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  SLI – Safely Limited Increment
  Limitation sûre de l’incrément : la fonction de sécurité SLI empêche l’arbre du moteur de dépasser la limite spécifiée d’un incrément de position.

STOBER complète la fonctionnalité de sécurité par des mécanismes prédictifs :

• Surveillance des valeurs limites basée sur la position
• Suppression des signaux perturbateurs pour des changements d’état précis
• Autotests à chaque démarrage de l’appareil, après l’exécution de la fonction STO et pendant le fonctionnement
• Fonctions de surveillance
• Mode dégradé SS1 ! Une mise à l’arrêt contrôlée est plus judicieuse qu’une mise hors tension, et de surcroît plus rapide
• Gestion du frein sécurisée

Cela réduit non seulement les interventions de maintenance, mais aussi les tests avec obligation de documentation par le client final.

4. Avantages du SX6 dans le cadre d’une utilisation en milieu industriel :

Interfaces indépendantes des fabricants, concept de maintenance simple

Nul besoin de moteurs, d’encodeurs, de câbles, de contrôleurs d’arrêt ni de contrôleurs de vitesse de rotation spéciaux pour le fonctionnement du module de sécurité. Le constructeur peut réutiliser les configurations d’entraînement existantes ou recourir aux composants utilisés dans l’application. En règle générale, cela réduit les coûts du système. En cas d’intervention de maintenance, une carte SD servant de mémoire de données peut être utilisée pour le transfert rapide et facile d’une planification de sécurité existante vers d’autres servo-variateurs. Ni connaissances spécialisées, ni outils logiciels ne sont requis à cet effet.

5. Nouvelle ordonnance sur les machines : plus de responsabilité pour la sécurité fonctionnelle

À partir du 20 janvier 2027, le nouveau règlement européen sur les machines (UE) 2023/1230 remplacera l’actuelle directive machines 2006/42/CE et introduira des changements majeurs. Outre une validité immédiate dans tous les États membres, il élargit considérablement le champ d’application : les composants numériques tels que les logiciels liés à la sécurité, les commandes assistées par intelligence artificielle et les systèmes interconnectés seront également soumis à des exigences contraignantes à l’avenir. Les fabricants de machines ont donc la responsabilité de maîtriser les risques non seulement sur le plan mécanique, mais aussi et de plus en plus sur le plan fonctionnel et numérique.

Pour la technique d’entraînement, cela signifie que la sécurité doit être profondément intégrée dans les systèmes et garantie tout au long du cycle de vie. Les modules modernes comme le SX6 apportent ici une contribution essentielle. Ils permettent de surveiller les mouvements avec précision, de faire passer les machines dans des états de sécurité de manière ciblée et de réagir en même temps de manière flexible aux exigences changeantes – par exemple dans les installations de production modulaires ou lors d’interventions manuelles pendant le fonctionnement.

6. Scénarios d’utilisation types

La fonctionnalité SX6 est adaptée aux applications à dynamique élevée et à cadences courtes dans différents secteurs :

• Robotique et systèmes de manutention
  Sécurisation précise des axes, même avec des dynamiques de mouvement élevées.
• Machines d’emballage
  Changement de format sécurisé sans réinitialisation en cas de cadences élevées.
• Machines-outils
  Grande sécurité des process grâce à des temps de réaction courts et des distances de sécurité réduites.
• Transformation des matières plastiques
  Sécurisation efficace des machines multiaxes grâce à une capacité de réaction rapide.

Possibilité d’une application spécifique – Manutention : arrêt contrôlé et redémarrage sûr – également dans la circulation des personnes

7. Fonctions de sécurité – mise en œuvre dans la pratique

Les clients de STOBER dont les machines sont déjà équipées d’une technologie de sécurité conventionnelle testent actuellement de manière intensive le SX6 doté d’une technologie de sécurité avancée, qui permet une surveillance fiable des mouvements et un arrêt ciblé de l’entraînement dans tous les secteurs industriels. L’accent n’est pas seulement mis sur le respect des normes en vigueur, mais aussi sur l’anticipation du prochain règlement UE sur les machines.

Contrôle de la vitesse dans le transport de personnes par VGA

Les véhicules à guidage automatique (VGA) sont de plus en plus utilisés dans des applications de transport des personnes, par exemple dans les parcs d’attractions. Dans de tels scénarios, les exigences en matière de sécurité fonctionnelle sont particulièrement élevées. La surveillance de la vitesse joue un rôle particulier dans la prévention efficace des dangers liés aux mouvements incontrôlés ou aux collisions.

La fonction de sécurité SLS garantit que les vitesses maximales définies ne sont pas dépassées. En cas de besoin, une réaction comme le freinage suivi d’un arrêt sûr est automatiquement déclenchée. Parallèlement, la fonction SSR-M (Safe Speed Range – Monitoring) surveille le déplacement du VGA dans une plage de vitesse prédéfinie. Si le VGA sort de cette plage, un avertissement est émis avant même qu’un risque ne survienne.

Mise en service sûre et contrôlée

Lors de la mise en service de machines de grandes dimensions, par exemple dans le travail de la pierre, précision et sécurité sont impératives. Un fabricant de scies de pont pour dalles de pierre grand format utilise à cet effet plusieurs chaînes cinématiques pour réaliser des séquences de mouvements telles que la translation, la rotation, le levage ou l’abaissement. La mise en service complexe de ces machines est facilitée pour les clients finaux – grâce à la fonction de sécurité SLS intégrée dans le SX6. Elle permet une réduction contrôlée de la vitesse pendant l’installation et la configuration, notamment lorsque la porte de protection est ouverte. Cela renforce la sécurité des opérateurs tout en permettant une mise en service confortable et contrôlée.

Protection de l’opérateur et productivité maximale

Dans le domaine hautement automatisé de la technique de poinçonnage et de formage, des process rapides et fluides sont essentiels. Parallèlement, la protection des opérateurs ne saurait être négligée, surtout sur les machines ouvertes, pour faciliter la manutention.

C’est pourquoi un fabricant de dérouleurs de bobines mise spécifiquement sur plusieurs fonctions de sécurité dans le système d’entraînement STOBER :

• STO pour la suppression immédiate du couple
• SS1 pour le contrôle du freinage
• SLS pour la limitation de la vitesse de déroulement
• SDI pour la garantie d’une direction de mouvement fixe

Il est ainsi possible de combiner avec fiabilité un haut niveau de sécurité pour l’opérateur avec une productivité maximale, même à des vitesses de process élevées.

Sécurité dans la plasturgie – société Eugen Riexinger GmbH & Co. KG

Dans la transformation automatisée des matières plastiques, les mouvements rapides, précis et sûrs jouent un rôle central. Pour ses systèmes de soudage, de fraisage et de sciage, un client de longue date du secteur de la construction de machines spéciales mise par conséquent sur la technique d’entraînement ultramoderne avec sécurité intégrée de STOBER.

Dans le projet actuel – une solution d’automatisation complexe avec plus de 40 axes et de multiples fonctions – les fonctions de sécurité du nouveau module SX6 sont utilisées en plus des techniques d’entraînement et de commande. Outre les fonctions de sécurité courantes STO et SS1, la fonction SLS permet des mouvements lents sûrs. Il est ainsi possible de réaliser des mouvements lents sur des axes normalement rapides et très dynamiques, sans mettre l’opérateur en danger, par exemple lors du chargement ou de travaux de maintenance.

Parallèlement, le SLS est de plus en plus utilisé pour poursuivre le process sans interruption en cas d’intervention de l’opérateur, par exemple pour les process de soudage assisté ou les axes sous charge.

Réalisation d’une logique de sécurité avancée

Les fonctions de sécurité jouent également un rôle central dans les machines complexes d’usinage de panneaux de bois. Dans ces installations de grand format, les opérateurs doivent parfois se tenir dans la zone de danger de la machine pendant les travaux de maintenance ou de mise en service. C’est pourquoi les fonctions de sécurité classiques telles que STO ou SS1 ne suffisent souvent pas à elles seules, mais doivent être complétées par des mécanismes de sécurité supplémentaires.

Ainsi, une logique intégrée détecte par exemple les erreurs de positionnement ou les blocages d’outils. Si une zone critique pour la sécurité est enfreinte, le système raccordé réagit immédiatement et s’arrête pour protéger les personnes et les machines. L’architecture modulaire du module de sécurité SX6 permet une intégration flexible de toutes les fonctions relatives à la sécurité dans les concepts de commande existants.

8. Conclusion et perspectives

STOBER assiste les constructeurs de machines lors du dimensionnement et de la mise en service, y compris des outils pratiques pour le paramétrage de la sécurité et la documentation d’assistance correspondante. Avec le SX6, STOBER intègre des fonctions de sécurité directement dans la technique d’entraînement. Cela réduit le nombre de composants, simplifie l’architecture des machines et réduit les temps de réaction. Résultat : flexibilité accrue, câblage réduit, des temps d’immobilisation plus courts.

Les avantages en un coup d’œil :

• FSoE Certified Product
• Fonctions de sécurité avancées jusqu’à SIL 3, PL e, (catégorie 4)
• Compatible avec les servo-variateurs SC6 et SI6
• Sans encodeur de sécurité supplémentaire
• Libre choix de moteurs et de câbles
• Nul besoin de contrôleurs d’arrêt ni de contrôleurs de vitesse de rotation
• Planification et mise en service aisées
• Concept de maintenance simple et rapide.
• Préparation optimale aux concepts porteurs d’avenir tels que les jumeaux numériques, Edge Safety, Industrie 4.0
• Sécurité sans composants supplémentaires : nul besoin de moteurs spécifiques, d’encodeurs, de contrôleurs de vitesse de rotation ou de surveillance de l’arrêt
• Câblage minimal : FailSafe over EtherCAT assure une communication sans faille
• Temps de réaction extrêmement rapides : STO < 5 ms, SS1 < 6 ms – pour des distances de sécurité minimales
• Reconnexion rapide : réinitialisation rapide sans longs tests système
• Grande efficacité de l’installation : temps d’immobilisation réduits grâce à une architecture de sécurité intelligente
• Facilité de transfert de projet : possibilité de transfert de la planification de sécurité à d’autres servo-variateurs via une carte SD. Cela favorise également la rapidité des interventions de maintenance

La combinaison de fonctionnalités de sécurité et d’une technique d’entraînement performante fait du SX6 un élément d’utilité technique pour la mise en œuvre d’architectures machines sûres et intelligentes.

9. Annexe

Caractéristique	Valeur
Niveau de sécurité	SIL 3, PL e, (catégorie 4)
Fonctions de sécurité	STO, SS1, SS2, SLS, SSR, SDI, SLI, SOS
Servo-variateurs compatibles	SC6 (autonome), SI6 (multiaxes), SB6 prochainement
Communication	FailSafe over EtherCAT (FSoE)
Temps de réaction	STO: 5 ms, SS1: 6 ms
Transfert de projet	Carte SD (migration du projet de sécurité)
Cycles de test	Automatisé à chaque démarrage/arrêt/fonctionnement
Certifications & normes • DIN EN ISO 13849-1 • EN 61800-5-2 • IEC 61508

Contact

STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG

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