Logica PLC per la sicurezza delle macchine: cosa modificare e cosa verificare

La logica PLC per la sicurezza delle macchine è uno degli elementi che può richiedere un intervento quando una macchina utensile esistente presenta funzioni di sicurezza obsolete, insufficienti o non più adeguate alla configurazione attuale dell'impianto.

La messa in sicurezza, però, non consiste semplicemente nel modificare alcune righe di programma. È necessario partire dall'analisi dei rischi, individuare le funzioni di sicurezza necessarie, verificare i dispositivi presenti e stabilire come devono interagire con PLC, azionamenti, sensori, interblocchi e organi della macchina.

Nel caso delle macchine utensili CNC, un intervento sulla logica PLC può essere necessario, ad esempio, per gestire correttamente porte automatiche, consensi, arresti, dispositivi di protezione o nuove automazioni integrate nella macchina.

Per questo motivo,la modifica della logica PLC deve essere considerata come parte di un più ampio processo di messa in sicurezza e verifica funzionale della macchina, non come un'attività software isolata.

Quando è necessario intervenire sulla logica PLC di una macchina?

Una macchina può continuare a funzionare correttamente dal punto di vista produttivo e presentare, allo stesso tempo, criticità dal punto di vista della sicurezza.

È una situazione frequente soprattutto nel caso di macchine utensili installate da molti anni, successivamente modificate oppure integrate con nuovi dispositivi e automatismi.

L'intervento sulla logica PLC può diventare necessario quando, per esempio:

• vengono aggiunte o modificate protezioni e porte automatiche;
• devono essere gestiti nuovi dispositivi di sicurezza;
• la macchina viene integrata con sistemi automatici o periferiche;
• cambiano le modalità di accesso alle zone pericolose;
• vengono introdotti nuovi movimenti o nuove sequenze operative;
• la logica esistente non gestisce correttamente i consensi di sicurezza;
• una precedente modifica della macchina ha alterato il funzionamento previsto originariamente.

La modifica deve comunque essere preceduta da una valutazione tecnica. Non è sufficiente aggiungere un consenso nel PLC o collegare un sensore per poter considerare una macchina sicura.

Logica PLC e PLC Safety: qual è la differenza?

Il termine PLC Safety identifica sistemi di controllo progettati per implementare funzioni legate alla sicurezza funzionale della macchina.

Un PLC standard può gestire sequenze produttive, movimenti, temporizzazioni e interfacciamenti. Le funzioni di sicurezza, invece, devono essere progettate e realizzate secondo requisiti specifici, in funzione dei rischi individuati e del livello di prestazione richiesto.

La distinzione è importante perché una funzione che incide direttamente sulla sicurezza di un operatore non può essere trattata come una normale funzione di automazione.

Le norme tecniche di riferimento includono, tra le altre, ISO 13849-1 e IEC 62061. La prima definisce una metodologia per la progettazione e integrazione delle parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza; la seconda riguarda la progettazione, integrazione e validazione dei sistemi di controllo legati alla sicurezza funzionale delle macchine.

In termini pratici, il percorso corretto comprende quindi:

1. identificazione del pericolo;
2. definizione della funzione di sicurezza;
3. determinazione del livello di sicurezza necessario;
4. progettazione della funzione;
5. implementazione hardware e software;
6. verifica e validazione del comportamento della funzione.

Messa in sicurezza macchine: perché il PLC non è l'unico elemento da verificare

Pensare alla sicurezza della macchina come a un problema esclusivamente software è uno degli errori più frequenti.

Una funzione di sicurezza può coinvolgere contemporaneamente:

• pulsanti di arresto di emergenza;
• interruttori e sensori sulle protezioni;
• porte automatiche;
• relè o PLC di sicurezza;
• contattori e dispositivi di sezionamento;
• azionamenti ; 
• motori e mandrini ;
• elettrovalvole;
• circuiti pneumatici o idraulici;
• software del controllo numerico;
• logica PLC;
• interfaccia operatore.

La modifica della logica deve quindi essere coerente con l'intera catena di sicurezza.

Su una macchina CNC, per esempio, la gestione di una porta automatica non riguarda soltanto il comando di apertura e chiusura. Occorre verificare anche quali condizioni devono essere soddisfatte affinché il movimento possa essere consentito, cosa accade in caso di apertura durante il ciclo, come viene gestito l'arresto e quali condizioni devono essere ripristinate prima della ripartenza.

È proprio questa integrazione tra elettronica, software, automazione e conoscenza della macchina utensile a rendere particolarmente delicati gli interventi di adeguamento.

Normative macchine: il quadro di riferimento

La sicurezza delle macchine in Italia deve essere valutata considerando sia la normativa relativa alla macchina in quanto prodotto sia quella relativa al suo utilizzo come attrezzatura di lavoro.

La Direttiva 2006/42/CE, recepita in Italia attraverso il D.Lgs. 17/2010, costituisce il riferimento storico fondamentale per i requisiti essenziali di sicurezza delle macchine. La normativa richiede un approccio basato sull'identificazione dei pericoli, sulla valutazione dei rischi e sulla successiva riduzione del rischio.

Per le macchine utilizzate negli ambienti di lavoro assume inoltre rilievo il D.Lgs. 81/2008, che disciplina gli obblighi relativi all'uso delle attrezzature di lavoro.

Un'attenzione particolare deve essere riservata alle macchine già presenti in azienda. INAIL distingue infatti tra manutenzione, miglioramento e modifica dell'attrezzatura: una modifica che alteri modalità d'uso o prestazioni può avere conseguenze differenti rispetto a un intervento finalizzato esclusivamente al miglioramento delle condizioni di sicurezza.

Il nuovo Regolamento Macchine

Il quadro normativo europeo è destinato inoltre a evolversi con il Regolamento (UE) 2023/1230 relativo alle macchine, che sarà applicabile dal 20 gennaio 2027.

Per chi gestisce un parco macchine, questo rende ancora più importante mantenere sotto controllo documentazione, valutazione dei rischi, modifiche effettuate e configurazione effettiva degli impianti.

Le singole situazioni devono comunque essere valutate caso per caso: la conformità di una macchina non può essere determinata semplicemente dalla presenza di un determinato PLC o di un componente certificato.

Checklist per il sopralluogo di messa in sicurezza

Prima di intervenire sulla logica PLC è utile effettuare un sopralluogo tecnico strutturato.

Una checklist preliminare dovrebbe comprendere almeno:

1. Identificazione della macchina

• costruttore e modello;
• anno di costruzione e installazione;
• matricola;
• configurazione attuale;
• eventuali precedenti interventi di retrofit o modifica.

2. Analisi della documentazione

• manuali della macchina;
• schemi elettrici;
• schemi pneumatici e idraulici, se presenti;
• documentazione del CNC;
• programmi PLC disponibili;
• documentazione relativa alle precedenti modifiche;
• dichiarazioni e documentazione di conformità disponibili.

3. Verifica dei dispositivi di sicurezza

Occorre verificare la presenza e il funzionamento di:

• arresti di emergenza;
• protezioni fisse e mobili;
• interblocchi;
• sensori;
• porte automatiche;
• dispositivi di consenso;
• eventuali barriere o altri sistemi di protezione.

4. Analisi della logica PLC

Il tecnico deve ricostruire il rapporto tra ingressi, uscite, consensi, allarmi e sequenze operative, verificando che le funzioni legate alla sicurezza siano coerenti con il comportamento reale della macchina.

5. Verifica delle condizioni di arresto e riavvio

È necessario verificare cosa accade quando viene attivato un dispositivo di sicurezza e quali condizioni sono necessarie per consentire il successivo riavvio.

6. Verifica dell'integrazione

Se la macchina è stata collegata a robot, caricatori, nastri, porte automatiche o altre apparecchiature, la valutazione deve comprendere anche le interazioni tra i diversi sistemi.

Modificare la logica PLC non significa necessariamente sostituire il CNC

Uno degli aspetti tecnicamente più interessanti degli interventi sulle macchine esistenti è la possibilità di intervenire in modo mirato.

Non sempre una macchina che necessita di un adeguamento della sicurezza richiede la sostituzione completa del controllo numerico o un retrofit elettronico integrale.

Quando l'architettura esistente lo consente, è possibile intervenire sulla logica PLC e sui relativi dispositivi, introducendo le modifiche necessarie e verificandone il comportamento.

In altri casi, invece, l'analisi può evidenziare l'opportunità di un intervento più esteso, soprattutto quando l'elettronica è obsoleta, la documentazione è incompleta oppure l'integrazione di nuove funzioni non è tecnicamente sostenibile con l'architettura originale.

È quindi il sopralluogo a determinare la soluzione più appropriata.

Come affrontare una modifica PLC per la sicurezza della macchina

Per un responsabile HSE o per un progettista del controllo, il punto di partenza non dovrebbe essere la domanda "quale modifica PLC dobbiamo fare?", ma piuttosto "quale funzione di sicurezza deve essere garantita e come deve comportarsi la macchina?".

Da qui è possibile definire l'intervento tecnico necessario.

Assistec opera proprio su questo livello di integrazione: l'assistenza elettronica comprende modifiche alla logica PLC delle macchine per la messa in sicurezza secondo le normative vigenti, oltre a interventi su porte automatiche, nastri trasportatori e altri automatismi. Il servizio comprende anche il sopralluogo per la messa in sicurezza di macchine utensili obsolete.

La competenza sulla macchina utensile è un elemento determinante: un intervento sulla sicurezza deve tenere conto non soltanto della programmazione, ma anche del CNC, degli azionamenti, della parte elettrica e delle effettive modalità operative dell'impianto.

Sicurezza e affidabilità devono procedere insieme

Mettere in sicurezza una macchina non significa semplicemente aggiungere dispositivi o modificare un programma.

L'obiettivo è ottenere una macchina nella quale protezione, logica di comando, movimento e comportamento operativo siano coerenti tra loro.

Per questo, soprattutto nel caso di macchine CNC datate o successivamente modificate, una valutazione tecnica sul posto rappresenta il modo più efficace per individuare le criticità e definire l'intervento necessario.

Assistec mette a disposizione competenze elettroniche e meccaniche specifiche sulle macchine utensili CNC, con attività di assistenza [link ad articolo su Assistenza CNC], retrofit e integrazione di sistemi. Per valutare la situazione di una macchina esistente e verificare quali interventi siano necessari per migliorarne le condizioni di sicurezza, è possibile richiedere un sopralluogo tecnico.

Contatta Assistec per analizzare la tua macchina e valutare l'intervento più adatto sulla logica PLC e sui sistemi di sicurezza.