Cos'è la sicurezza funzionale?
La sicurezza funzionale è una delle parti più importanti dell'automazione industriale. Consiste nell'individuare i pericoli per la sicurezza e mitigare i rischi per garantire la sicurezza in un impianto. Include l'analisi del rischio, l'implementazione della sicurezza e la progettazione di sistemi che interrompono automaticamente i processi pericolosi se necessario. Questo aiuta a ridurre al minimo i rischi per il personale, le attrezzature e l'ambiente, garantendo operazioni dell'impianto fluide e sicure.
Nella pratica, la sicurezza funzionale comporta un approccio sistematico alla sicurezza, iniziando con un'analisi del rischio. Una volta identificati i pericoli, il passo successivo è valutare la loro gravità e infine determinare le misure di sicurezza necessarie. Queste misure includono la creazione di sistemi capaci di rilevare e risolvere problemi di sicurezza prima che portino ad incidenti.
Sistema di Sicurezza Strumentato (SIS)
Un Safety Instrumented System è un componente importante nell'automazione industriale per garantire la sicurezza nelle operazioni. Fornisce un ulteriore livello di protezione ai sistemi di controllo in ambienti considerati ad alto rischio. In un sistema di controllo normale dove ci sono due sensori, l'introduzione di un terzo sensore come controllore master può sovrascrivere i primi due nel caso rilevi una situazione di guasto.
Il SIS solitamente prevede l'implementazione di PLC specifici per la sicurezza, sensori e attuatori per proteggere i processi. Questi sistemi interrompono automaticamente un processo nel caso venga rilevata una condizione non sicura per prevenire incidenti e mantenere la sicurezza operativa.
Livello di Integrità della Sicurezza (SIL)
Il Safety Integrity Level, o SIL, è una misura importante per indicare l'affidabilità e la robustezza dei sistemi di sicurezza in un contesto industriale. I livelli SIL vanno da 1 a 5, con numeri crescenti che indicano una maggiore quantità di sicurezza da implementare. SIL-1 definisce i requisiti base per la sicurezza; SIL-5 rappresenta il livello più alto di sicurezza, generalmente adottato in pochissime industrie critiche legate a petrolio e gas, dove il fattore di catastrofe è elevato in caso di guasto.
Ha un impatto diretto sulla progettazione dei sistemi di sicurezza in ridondanza; più alto è il SIL, maggiori sono i loop e gli strumenti di backup necessari insieme a una migliore qualità dei componenti per minimizzare qualsiasi rischio per la sicurezza.
Valutazione del rischio nella sicurezza funzionale
La valutazione del rischio è il processo di analisi dei potenziali rischi coinvolti nelle operazioni dell'impianto e la determinazione delle condizioni di guasto che possono insorgere. Comporta la quantificazione della probabilità di questi guasti e la comprensione delle loro possibili conseguenze. Una volta identificati, possono essere progettate e implementate le misure di sicurezza necessarie per mitigare questi rischi.
Lo scopo essenziale della valutazione del rischio è considerare l'equilibrio tra il rischio e le misure di sicurezza coinvolte nel suo controllo. Rischi potenziali più elevati significano che gli standard di sicurezza dovrebbero essere più rigorosi, con un maggiore uso di sistemi fail-safe, per esempio.
IEC 61508: Standard Internazionale di Sicurezza
La IEC 61508 è lo standard internazionale stabilito per la sicurezza funzionale nell'automazione industriale. Fornisce un quadro che aiuta a progettare sistemi che operano in ambienti pericolosi in modo sicuro, affrontando operazioni legate alla sicurezza, rilevando pericoli ed eliminandoli prima che causino danni. Questo standard offre linee guida complete per gli ingegneri per progettare sistemi fail-safe che soddisfino i requisiti del settore.
Seguendo la IEC 61508, gli ingegneri dell'automazione possono garantire che i loro sistemi di sicurezza siano conformi agli standard globali, riducendo i rischi e migliorando la sicurezza nelle operazioni industriali.
Funzioni di Sicurezza nell'Automazione Industriale
Le funzioni di sicurezza sono parti integranti di un sistema di sicurezza e includono processi come l'uso di azionamenti di sicurezza, I/O remoti di sicurezza e reti di sicurezza. Queste funzioni possono essere personalizzate per soddisfare esigenze specifiche, a seconda della natura dell'operazione.
Alcune delle funzioni di sicurezza più diffuse includono STO - Safe Torque Off, SS1 - Safe Stop -1 e SOS - Safe Operating Stop, che consentono il controllo sicuro delle macchine; mentre dispositivi di sicurezza specializzati come tappeti di sicurezza, interruttori e dispositivi di commutazione di potenza integrano il sistema per garantire che la risposta corretta in situazioni pericolose sia adeguatamente gestita.
Struttura del Circuito di Sicurezza
Una struttura di circuito di sicurezza ben progettata è indispensabile per garantire ridondanza e affidabilità nei sistemi di automazione industriale. A differenza dei circuiti standard, i circuiti di sicurezza possono avere due sensori collegati in parallelo a un singolo ingresso PLC o una configurazione di sensori distribuiti su più ingressi PLC.
Architetture, come "1oo2" dove un singolo sensore è in grado di attivare un arresto di sicurezza, introducono ridondanza. Il concetto alla base è che, anche se un sensore guasto non può rilevare un evento pericoloso, il sistema deve comunque arrestare in sicurezza il processo grazie alla presenza del suo corrispondente ridondante.
Copertura Diagnostica e Sicurezza
La copertura diagnostica è il processo di monitoraggio e analisi dei segnali di sistema al fine di individuare guasti o malfunzionamenti prima che diventino critici. Una buona copertura diagnostica significa progettare sistemi che forniscano diagnosi accurate e utilizzabili tramite schermate SCADA, condizioni di allarme o stati specifici del controller.
Una buona copertura diagnostica garantisce che gli operatori riconoscano prontamente eventuali problemi e diano una risposta efficace per prevenire incidenti. Limitando segnali superflui e concentrando le risorse su quelli rilevanti, migliora la sicurezza complessiva del sistema.
