Relé de seguridad frente a PLC de seguridad: una guía de selección de riesgo primero

Arquitectura de control de seguridad

Relé de seguridad versus PLC de seguridad: cómo elegir la arquitectura adecuada

En una máquina pequeña, un PLC de seguridad puede ser más un sistema de lo que la aplicación necesita. En una línea automatizada más grande, agregar circuitos de relé separados uno tras otro puede eventualmente dificultar la resolución de problemas y las modificaciones que las funciones de seguridad en sí.

Por eso la elección no debería comenzar con una regla fija como “dos dispositivos de seguridad significan relés, cinco significan un PLC de seguridad”. Lo que importa es cuántas funciones de seguridad tiene la máquina, cómo interactúan esas funciones, qué tan distribuido está el equipo y qué probabilidades hay de que el sistema cambie más adelante.

Ninguna arquitectura es inherentemente más segura. El rendimiento de seguridad de la máquina depende de la función completa, desde los dispositivos de entrada hasta la lógica y los elementos de conmutación finales hasta el comportamiento de parada implementado y validado.

¿qué es un relé de seguridad?

Un relé de seguridad es un dispositivo que se utiliza para monitorear entradas de seguridad definidas y controlar salidas relacionadas con la seguridad. Las aplicaciones típicas incluyen circuitos de parada de emergencia, interruptores de protección, cortinas de luz de seguridad y otros dispositivos de protección donde la lógica requerida es relativamente clara y estable.

Las arquitecturas de relés de seguridad convencionales son atractivas porque sus rutas de señal suelen ser fáciles de entender, documentar y solucionar problemas. Para una máquina con una o varias funciones de seguridad independientes, esta simplicidad puede ser una ventaja durante la puesta en servicio y el mantenimiento.

El término relé de seguridad sin embargo, no debe tratarse como sinónimo de lógica cableada puramente fija. También existen relés de seguridad configurables que pueden proporcionar bloques de funciones programables, múltiples entradas de seguridad y una lógica más flexible. Ocupan un útil término medio entre un relé dedicado convencional y una arquitectura PLC de seguridad total.

Mejor ajuste

Los relés de seguridad generalmente tienen más sentido cuando las funciones de seguridad son limitadas en número, las relaciones entre funciones son simples y se espera que los cambios futuros sean modestos.

¿qué es un PLC de seguridad?

Un PLC de seguridad es un controlador programable diseñado para funciones de control relacionadas con la seguridad. Dependiendo del sistema, las entradas, la lógica y las salidas de seguridad pueden centralizarse o distribuirse por toda la máquina mientras se administran dentro de una arquitectura de control de seguridad común.

Esto resulta útil cuando una máquina tiene varias zonas de seguridad, múltiples modos de funcionamiento, dispositivos o funciones de protección coordinados que deben interactuar. El diagnóstico también puede ser más detallado, ayudando a los equipos de mantenimiento a identificar qué entrada, condición o función de seguridad impide el funcionamiento de la máquina.

La flexibilidad adicional viene acompañada de una responsabilidad de ingeniería adicional. La configuración del software, el control de cambios, la gestión de acceso, las copias de seguridad, las pruebas y la validación se convierten en partes importantes para mantener la función de seguridad durante la vida útil de la máquina.

Un PLC estándar no debe confundirse con un PLC de seguridad. El control sin seguridad puede intercambiar información de estado con el sistema de seguridad, pero esa comunicación no hace que el PLC estándar o los dispositivos sin seguridad conectados formen parte de una función con clasificación de seguridad a menos que la arquitectura haya sido diseñada y evaluada para ese propósito.

Mejor ajuste

Un PLC de seguridad generalmente se vuelve más atractivo a medida que aumenta el número de funciones de seguridad, modos de funcionamiento, zonas y dispositivos distribuidos que interactúan.

Relé de seguridad vs PLC de seguridad

La principal diferencia es cuánta lógica de seguridad, interacción y flexibilidad del ciclo de vida requiere la máquina.

Área de decisión Relé de seguridad Plc de seguridad
Arquitectura Lógica dedicada u orientada a funciones con relaciones de entrada a salida relativamente directas. Lógica programable para coordinar múltiples funciones, condiciones y zonas de seguridad.
Complejidad Muy adecuado para sistemas compactos con un número limitado de funciones claramente definidas. Se vuelve atractivo a medida que las funciones interactúan o la máquina se distribuye.
Diagnóstico Generalmente sencillo, con detalles según el dispositivo y el diseño del circuito. Puede proporcionar información más detallada sobre dispositivos, zonas y estados lógicos.
Cambios y expansión Lo mejor es que la lógica sea estable y las adiciones futuras sean limitadas. Más adecuado para sistemas que se espera que obtengan funciones, zonas o E/S de seguridad.
Ciclo de vida Las arquitecturas simples pueden reducir la ingeniería y facilitar el seguimiento de la resolución de problemas. Se requiere más ingeniería, pero el software y el diagnóstico pueden simplificar sistemas más grandes.
PL/SIL No determinado únicamente por el relevo. No determinado únicamente por el PLC de seguridad.
Relé de seguridad versus arquitectura PLC de seguridad y función de seguridad completa
Arquitecturas típicas de relés de seguridad y PLC de seguridad. El rendimiento de seguridad depende de la función de seguridad completa, no sólo del dispositivo lógico.

Nueve preguntas para revisar antes de elegir

No existe un umbral de recuento universal de dispositivos para cambiar de relés de seguridad a un PLC de seguridad. En su lugar, revise las funciones de seguridad y el ciclo de vida de la máquina.

01

¿Cuántas funciones de seguridad se requieren?

Cuente funciones de seguridad completas en lugar de sensores individuales.

02

¿Interactúan las funciones de seguridad?

Las zonas, modos o estados de las máquinas que interactúan a menudo favorecen la lógica de seguridad programable.

03

¿Necesitará cambiar la lógica?

Las funciones estables favorecen arquitecturas más simples; La reconfiguración frecuente aumenta el valor de la programación controlada.

04

¿Qué tan distribuida está la máquina?

Las líneas largas, las celdas modulares y las E/S de seguridad remotas pueden dificultar la gestión del cableado de relés individual.

05

¿Qué diagnósticos se necesitan?

Decida si la indicación de estado simple es suficiente o si los diagnósticos detallados del dispositivo y la zona son valiosos.

06

¿Quién mantendrá el sistema?

Haga coincidir la arquitectura con las habilidades, software y herramientas disponibles para el personal de mantenimiento.

07

¿Qué posibilidades hay de una futura expansión?

Zonas y dispositivos adicionales pueden eventualmente hacer que las adiciones repetidas de retransmisiones sean más difíciles de entender.

08

¿Cómo se realizará la validación?

Cada función de seguridad debe permanecer lo suficientemente clara como para probarla y validarla sistemáticamente.

09

¿Cómo es el ciclo de vida de la máquina?

Considere la puesta en servicio, la resolución de problemas, los repuestos, la modificación y la revalidación, así como el hardware inicial.

Cuando un relé de seguridad suele ser el mejor ajuste

Una arquitectura basada en relés funciona bien cuando el circuito de seguridad sigue siendo fácil de entender en el dibujo eléctrico y fácil de probar en la máquina.

Ejemplo

Una máquina compacta de embalaje o montaje con parada de emergencia, un circuito de protección y un dispositivo de protección puede ganar poco al pasar inmediatamente a una plataforma de seguridad programable.

  • La lógica es estable. Es poco probable que las funciones de seguridad cambien significativamente durante la vida útil de la máquina.
  • Las funciones siguen siendo en gran medida independientes. Existen pocas dependencias entre zonas, modos de funcionamiento o estados de la máquina.
  • La simplicidad del mantenimiento importa. Las rutas de señal directa pueden ser más fáciles de rastrear sin un software de programación especializado.

Cuando un PLC de seguridad suele ser el mejor

El caso de un PLC de seguridad suele aparecer gradualmente. Una máquina gana otra zona, luego otra puerta de acceso, varios modos de funcionamiento y E/S de seguridad remota. En algún momento, mantener cada función en un circuito de relé separado puede hacer que el sistema en general sea más difícil de entender que más simple.

Esto es común en líneas automatizadas, celdas modulares y equipos que se espera que cambien con el tiempo. En este caso, la lógica coordinada y los diagnósticos útiles pueden importar más que minimizar la cantidad de componentes programables.

  • Varias zonas de seguridad
    con diferente comportamiento de parada o reinicio.
  • Dispositivos que interactúan
    vinculado a estados de la máquina o modos de funcionamiento.
  • E/S de seguridad distribuida
    a través de una máquina o línea más grande.
  • Modificación esperada
    como módulos o funciones se añaden posteriormente.

La compensación es responsabilidad adicional por software, copias de seguridad, control de acceso, gestión de cambios y validación.

Relé de seguridad + PLC estándar puede ser una combinación práctica

Un relé de seguridad puede realizar la función relacionada con la seguridad mientras un PLC estándar maneja el control normal de la máquina, mensajes HMI y diagnósticos que no son de seguridad. El estado se puede intercambiar cuando corresponda, pero esa comunicación no hace que el PLC estándar tenga clasificación de seguridad.

Dispositivo de seguridad
→
Relé de seguridad
→
Salida de seguridad/parada de máquina

Compare el costo durante todo el ciclo de vida de la máquina

El precio del hardware por sí solo es una mala comparación. La mejor pregunta es qué arquitectura será más sencilla de diseñar, poner en marcha, mantener y modificar para la máquina real.

  • Hardware y E/S de seguridad
  • Ingeniería y programación
  • Cableado e instalación de paneles
  • Puesta en marcha y pruebas
  • Entrenamiento de mantenimiento
  • Repuestos y reposición
  • Tiempo de solución de problemas
  • Modificación y revalidación

Evite los supuestos universales del TCO. La arquitectura de la máquina, la mano de obra, el software, los repuestos y las modificaciones esperadas varían demasiado para que una cifra genérica de cinco años sea confiable.

La validación y la documentación siguen siendo importantes

Cualquiera que sea la arquitectura seleccionada, la función de seguridad completada debe evaluarse y validarse según sus requisitos especificados.

  • Definir cada función de seguridad y su necesaria reducción de riesgos.
  • Verificar la arquitectura de entrada, lógica y salida.
  • Confirme los datos de los componentes y las condiciones operativas aplicables.
  • Prueba de parada, reinicio, reinicio y comportamiento de falla relevante.
  • Registre las revisiones de software o cableado que afecten la función de seguridad.

Cuatro errores a evitar

“Un PLC de seguridad es automáticamente más seguro que un relé de seguridad”

No. El rendimiento de seguridad depende de la función de seguridad completa, no simplemente de si el dispositivo lógico es programable.

“Un relé de seguridad siempre está puramente cableado”.”

También existen relés de seguridad configurables, lo que crea un término medio entre la lógica de relé dedicada y los sistemas PLC de seguridad total.

“Un PLC estándar adquiere una clasificación de seguridad cuando se conecta a un relé de seguridad”

No. El intercambio de estado no cambia la capacidad de seguridad del PLC estándar.

“La clasificación PL o SIL de un componente es la clasificación de la máquina”

Se debe evaluar la función de seguridad completa, incluidas sus entradas, lógica, salidas, arquitectura e implementación.

Preguntas frecuentes sobre relés de seguridad frente a PLC de seguridad

¿Cuándo debo utilizar un relé de seguridad en lugar de un PLC de seguridad?

Un relé de seguridad suele adaptarse a máquinas con un pequeño número de funciones de seguridad claramente definidas, estables y relativamente independientes.

¿cuándo vale la pena un PLC de seguridad?

Se vuelve más atractivo cuando varias funciones de seguridad, zonas, modos de funcionamiento o dispositivos distribuidos deben interactuar, o cuando los diagnósticos detallados y la futura expansión son importantes.

¿Es un PLC de seguridad más seguro que un relé de seguridad?

No inherentemente. Para la función de seguridad completa se debe considerar el desempeño de seguridad requerido y logrado.

¿Se puede utilizar un PLC estándar con un relé de seguridad?

Sí. Puede manejar el control normal de la máquina, la indicación o el diagnóstico no relacionado con la seguridad mientras la función relacionada con la seguridad permanece dentro de la arquitectura de seguridad adecuada.

¿Debería el costo decidir entre un relé de seguridad y un PLC de seguridad?

Los costos importan, pero el precio del hardware por sí solo es una mala regla de decisión. También se deben considerar ingeniería, cableado, puesta en servicio, mantenimiento, ampliación y modificaciones futuras.

Referencias y fuentes

  • ISO 13849-1:2023 « Seguridad de la maquinaria “ Partes de sistemas de control relacionadas con la seguridad « Parte 1: Principios generales para el diseño. Publicación oficial ISO →
  • IEC 62061:2021 + AMD1:2024 + AMD2:2026 “Seguridad de las máquinas “Seguridad funcional de los sistemas de control relacionados con la seguridad. Publicación oficial de la CEI →
  • DGUV / IFA « SISTEMA « Software y recursos prácticos que respaldan la evaluación de sistemas de control de máquinas relacionados con la seguridad según ISO 13849-1. Recurso IFA SISTEMA →