Antonio Fabiani (Membro CEI/CT 44 e Membro Esperto in IEC/MT 60204-1, IEC/MT 60204-11, IEC/MT 60204-32, IEC/WG 13(IEC 62745)

Perché una norma sui comandi senza fili

La diffusione dei sistemi di comando senza fili ha avuto un incremento notevole negli ultimi anni, in tutti i campi e ambiti, da quello domestico a quello industriale. In particolare, in quest’ultimo, l’uso dei cosiddetti radiocomandi non si è limitato più al solo mondo del sollevamento (gru, carri ponte, ecc.) o alle applicazioni in cui la vicinanza dell’operatore al processo e alla macchina rappresentano un serio pericolo, ma ha trovato nuove possibilità d’impiego precedentemente realizzate con tecniche cablate in vari settori. Hanno iniziato a diffondersi anche negli impianti di trasporto a fune (seggiovie, funivie, ecc.), negli impianti siderurgici per il comando di macchine particolarmente pericolose o scarsamente accessibili, negli impianti forestali, ecc.

Questo allargamento, col passare del tempo, è stato sempre più giustificato dalla riduzione dei costi dei dispositivi, dalla loro affidabilità e maneggevolezza, dalla progressiva riduzione dei regolamenti che limitavano l’uso delle frequenze.

Economicamente parlando, appare facile intuire come i costi di un’applicazione cablata possano essere facilmente evitati usando dispositivi senza fili che possono garantire le stesse performances e affidabilità.

Inoltre, lo sdoganamento dei sistemi senza filo, operato dall’edizione 2005 della Norma IEC 60204-1 sulla sicurezza degli equipaggiamenti di macchina, ha abbattuto d’un sol colpo le remore a utilizzare queste tecnologie nel campo della sicurezza delle macchine.

I dispositivi di comando senza fili rappresentano un settore in continua evoluzione tecnologica per il quale l’obiettivo della certezza/sicurezza) nella trasmissione e ricezione dei comandi diventa obiettivo prioritario. Il massiccio impiego delle nuove norme sulla Sicurezza Funzionale (ISO 13849 e IEC 62061) nella realizzazione dei sistemi di comando e controllo dei macchinari ha paradossalmente spinto i progettisti a scegliere i sistemi senza filo come valida alternativa ai sistemi di comando cablati che, da sempre, rappresentavano l’unica vera garanzia di efficacia nella trasmissione dei comandi di macchina.

Ulteriore elemento di considerazione riguarda l’aumentata disponibilità di apparati sul mercato, provenienti da tutto il mondo a costi sempre più competitivi. Il system integrator, ossia colui che doveva scegliere un radiocomando per la propria applicazione, si trovava di fronte a un dilemma. La grossa disponibilità di radiocomandi a prezzi molto diversi tra loro, apparentemente equivalenti dal punto di vista tecnico e affidabilistico, in realtà poi si rivelavano profondamente diversi per tecniche circuitali e per qualità dei componenti utilizzati. Tutti, però, venivano proposti sul mercato e nelle brochure commerciali come radiocomandi “sicuri” e adatti all’impiego sui macchinari. La variazione nel comportamento funzionale dei radiocomandi disponibili sul mercato era eccessiva e poteva avere un’influenza significativa sulle prestazioni di sicurezza dei prodotti. Era evidente che la carenza di sicurezza di un dispositivo senza fili non solo poteva compromettere il funzionamento della macchina ma, peggio, contribuire seriamente a diminuire la confidenza nella sicurezza intrinseca dell’equipaggiamento elettrico di cui il dispositivo era parte.

Infine, si argomentava, vi erano costruttori di sistemi di comando senza filo che applicando le norme EN dichiaravano il rispetto dei requisiti essenziali (RES) della Direttiva Macchine (2006/42/CE) laddove altri, invece, non ne facevano menzione, con buona pace del consumatore o del system integrator.

Insomma, il mercato aveva bisogno di una base di regolamentazione per dare certezze sia ai progettisti, sia ai costruttori di macchine, sia agli utilizzatori finali.

Storia del TC 44/WG13 e della IEC 62745

Su iniziativa degli organismi di controllo inglesi, nel marzo 2011, la Gran Bretagna propose alla comunità internazionale un progetto di norma NP (New work item Proposal 44/632/NP) per definire i requisiti per l’interfacciamento dei sistemi di comando senza fili, comunemente detti Cableless o Wireless, con le macchine.

Un requisito in ingresso ai lavori normativi riguardava la necessità di raggruppare in un’unica norma tutti i requisiti generali per i sistemi di comando senza fili oggi presenti in diversi riferimenti normativi e regolamentari, salvo quelli specifici per ogni tipo di macchina che avrebbero dovuto trovar posto nelle norme di prodotto di Tipo C.

La proposta venne accettata dai principali Paesi in ambito IEC e si diede così il via al lavoro di un team – identificato come TC44/WG13 – che si sarebbe dedicato a sviluppare tale nuova norma, assegnandole il numero IEC 62745. La Presidenza sarebbe stata assegnata al Paese proponente.

Da allora il WG13, composto prevalentemente da italiani, inglesi, tedeschi e giapponesi, iniziò a redigere un draft di norma partendo da uno scarno testo iniziale e arricchendolo volta per volta di nuovi contenuti.

Occorre dire che inizialmente il mondo industriale non ha prestato particolare attenzione a questo nuovo progetto di norma, forse perché non erano ben chiari i confini e gli ambiti di applicazione, forse perché se ne sottovalutava l’importanza per il macchinario o, più maldestramente, perché alcuni Paesi non credevano che tale progetto si sarebbe mai concretizzato in una Norma Internazionale.

Il WG13 si è costituito ufficialmente nel luglio 2011 e riunito per la prima volta a Londra nell’ottobre dello stesso anno. Da allora si è riunito altre tredici volte, producendo:

• a febbraio 2013, il primo CD (bozza di testo normativo);
• a marzo 2014, il secondo CD;
• a maggio 2015, il CDV, ossia la bozza finale per approvazione e voto.

Nel giugno, 2016, a distanza di cinque anni dalla proposta iniziale e quattro anni dal primo incontro, il WG13 ha prodotto il documento finale da distribuire ai Comitati Tecnici Nazionali per approvazione (figura 1).

Figura 1 – Dati identificativi della Norma IEC 62745.

Nel frattempo, il coordinamento del Gruppo di Lavoro è passata all’Italia con il supporto della Germania e l’interesse per questo progetto di norma è decisamente aumentato. Infatti, col progredire dei lavori e col delinearsi di un nuovo testo normativo pregno di contenuti legati alla sicurezza, i vari detentori di interesse hanno iniziato a intravvedere, chi un nuovo strumento di lavoro importante, chi un elemento che sarebbe potuto diventare la base per regolamenti futuri, chi, semplicemente, il colmarsi del “nulla” normativo fino ad allora esistente. La presenza ai lavori di esperti di altri Paesi come la Francia, la Svizzera e la Finlandia è aumentata, così come le discussioni a livello plenario in ambito IEC.

I lavori sono comunque proseguiti arrivando ad ottenere un testo basilare ma condiviso dai più, tanto che alla votazione ha ottenuto il 93 % di voti favorevoli.

Il testo della Norma è stato votato positivamente anche a livello CENELEC, con voto parallelo.

La nuova Norma IEC 62745 è stata pubblicata ufficialmente nel marzo 2017; alcuni ritardi a livello CENELEC non hanno consentito e hanno fatto slittare la pubblicazione della corrispondente EN al mese di maggio 2017.

I riferimenti esistenti

Fino ad oggi i principali riferimenti esistenti in tema di comunicazioni senza fili applicata al macchinario erano:

• Direttiva Macchine 2006/42/CE;
• Norma IEC 60204-1 (EN 60204-1): Sicurezza del macchinario – Equipaggiamento elettrico delle macchine. Parte 1: Regole generali – Capitolo 9.2.4;
• Norma IEC 60204-32 (EN 60204-32): Sicurezza del macchinario – Equipaggiamento elettrico delle macchine. Parte 32: Prescrizioni per le macchine di sollevamento.

Anche la Norma IEC 60204-32, che ricordiamo è una norma di prodotto e, come tale, prevale sulle norme generiche, tratta la questione dei sistemi cableless nel capitolo 9.2.7. Nella IEC 60204-32 al par. 9.2.7.3. venne inserita una Nota che diceva: “La possibilità di includere dispositivi di arresto di emergenza in postazioni di comando e controllo senza fili e allo studio da parte del TC 44 della IEC”;

• EN 13135-1: Apparecchi di sollevamento – Attrezzatura;
• EN 13557: Annex C: Apparecchi di sollevamento – Comandi e stazioni di comando: Additional requirements for cableless controls and control systems. Rimanda alla IEC 60204-32, ne ribadisce alcuni concetti e aggiunge alcune prescrizioni tecniche per le gru;
• Altre norme EN di Tipo C specifiche per prodotti come gru, ecc.

Scopo e applicabilità della IEC 62745

I sistemi di controllo senza fili (Cable Control System – CCS), chiamati anche – impropriamente – “radiocomandi”, sono sempre più utilizzati per fornire un’interfaccia operatore su una vasta gamma di macchine. La funzionalità di un CCS e il modo in cui si interfaccia con il sistema generale di controllo della macchina possono pertanto pregiudicare la sicurezza della macchina stessa oppure influenzarne il comportamento.

Scopo della Norma IEC 62745 è specificare i requisiti di base minimi per la funzionalità di un CCS interfacciato con una macchina o che fa parte di un sistema di controllo della macchina (l’equipaggiamento elettrico appunto); in pratica definisce il CCS come una stazione di comando di una macchina, complessa o semplice che sia.

La misura in cui la funzionalità di un CCS viene usata per minimizzare i rischi di una macchina è un criterio chiave di selezione di tale componente. È dunque importante scegliere un CCS che fornisca funzioni di controllo adeguate con un livello di integrità della sicurezza appropriato, secondo la valutazione del rischio della macchina.

È importante osservare che la IEC 62745 non si prefigge di indicare tutti i requisiti necessari per la progettazione e la costruzione di un CCS. Ad esempio, non specifica protocolli di comunicazione, aspetti di frequenza o banda, né l’intera gamma di requisiti di costruzione, quali resistenza all’urto, grado di protezione, compatibilità elettromagnetica, ecc. L’eterogeneità dei sistemi di comando senza fili e la scarsa maturità della norma non consentirebbero di formularli tutti col rischio di tralasciare i più.

La norma non si occupa di comunicazioni senza fili tra le parti di una macchina che non sono stazioni di controllo dell’operatore (es. sistemi di comunicazione dati).

La IEC 62745 e la IEC 60204-1

In considerazione dell’iniziale voto negativo da parte di alcuni importanti Paesi alla proposta di una nuova norma, si è cercato di individuare con maggior precisione l’ambito di applicazione e il contesto in cui essa avrebbe dovuto inserirsi. Non era difatti chiaro quale fosse la sua posizione rispetto alle esistenti norme del Comitato 44 sulla sicurezza delle macchine, né quale dovesse essere il limite nella definizione dei requisiti.

Venne successivamente chiarita la necessità di non avere “doppioni” normativi e soprattutto di coordinarsi con la principale norma di riferimento per la sicurezza delle macchine, la IEC 60204-1.

Va pertanto sottolineato che le disposizioni della norma sono destinate ad essere applicate in aggiunta ai requisiti per le apparecchiature elettriche già contenuti nella norma capostipite IEC 60204-1.

Difatti, nello sviluppo del nuovo testo, si è posta particolare attenzione a evitare contrasti con la Parte 1, ricalcando, semmai, quegli scarni contenuti che erano riportati nel capitolo 9.2.7 della IEC 60204-1 (Ed. 2005). Diversamente, si sarebbe creata confusione nel mercato, con sovrapposizioni dannose e inconsapevolezza di quali dovessero essere, tra quelle disponibili, le norme da seguire; già in passato infatti si è assistito a norme sovrapposte che non hanno fatto altro che rendere torbido il sistema regolamentare favorendo comportamenti inadeguati o, peggio, scorretti.

L’Edizione 6 della IEC 60204-1, ancora conserva il paragrafo sui sistemi senza filo, ma solo perché è uscita prima della pubblicazione della IEC 62745.

La IEC 62745 è classificata come norma di tipo B2, come indicato nella norma ISO 12100, ossia che tratta di dispositivi di sicurezza.

Insomma, un CCS che soddisfa la Norma IEC 62745 è un componente impiegabile negli equipaggiamenti elettrici di macchine dichiarati conformi alla IEC 60204-1.

Struttura della Norma

La IEC 62745 è un documento relativamente snello (circa 25 pagine) che, oltre a definire lo scopo e spiegare le definizioni usate, ha una struttura poco complessa.

Nel capitolo dei requisiti funzionali (Cap. 4) ci sono alcune indicazioni di prevenzione, sulla comunicazione, sulle funzioni safety-related, sull’arresto, reset, indicatori, ecc. Lo stesso capitolo contiene indicazioni sull’uso di CCS multipli.

Il successivo capitolo (Cap. 5) identifica alcuni test previsti per il CCS e per il CCS una volta interfacciato con la macchina.

Chiudono i capitoli relativi alle informazioni per l’uso (Cap. 6) e sulla marcatura (Cap. 7).

Alcuni schemi a blocchi (figure) e tabelle consentono di avere una panoramica immediata delle logiche di controllo e dei requisiti normativi (un esempio, è riportato in figura 2).

Figura 2 – Uno schema presente nella Norma IEC 62745.

Principali contenuti della IEC 62745

La snellezza della norma consente di identificare con immediatezza i principali contenuti per i CCS.

Tra questi, si segnala la riorganizzazione della funzione di “arresto”, specificando con sufficiente grado di dettaglio: classificazione (Tabella 3), requisiti, se trattasi di funzione sicura, effetto provocato, disponibilità, tipo e colore.

Attualmente l’identificazione o, meglio, la riconoscibilità di un comando d’arresto non consente un’immediata comprensione delle sue funzioni e relativi livelli di sicurezza: è il caso tipico dei pulsanti di STOP, rossi e neri, normali o a fungo, con o senza sfondo giallo, con scritte variabili (‘Stop’, ‘Emergency stop’, ‘safe-stop’, ‘switch-off’, ecc.). Quindi, il vero problema non è la variabilità delle funzioni ma piuttosto l’impossibilità di riconoscerle.

Viene anche proposto un flow-chart (con il metodo della sicurezza funzionale: Input > Logica > Output) che identifica le diverse situazioni che si possono avere per le funzioni di arresto.

Tra gli arresti, si evidenzia la nascita del GSS (Arresto Generale Sicuro) che altro non è che l’attuale pulsante di arresto (spesso a fungo) installato a bordo dei radiocomandi, talvolta camuffato da pulsante di emergenza. La sua peculiarità è che si tratta di una funzione “sicura” ossia safety-related e, come tale, progettata in accordo all’analisi del rischio.

È stato definitivamente sdoganato il pulsante di emergenza (EMS) sui sistemi di comando senza fili, non solo permettendolo ma chiarendo che il suo impiego non può prescindere dall’analisi del rischio e dalla richiesta del system integrator (dell’intero equipaggiamento elettrico) di avere tale funzione disponibile in certe condizioni.

Sempre nella categoria degli arresti, lo stop automatico è sempre una funzione sicura a prescindere.

Non potendo limitare l’impiego di CCS con bassi livelli di integrità di scurezza, è stato stabilito che le funzioni safety-related debbano possedere almeno il livello SIL1/PLc. In generale, il fabbricante del dispositivo dovrà dichiarare i livelli di sicurezza in accordo alle norme sulla sicurezza funzionale, attestandosi sul minimo oppure fornendo radiocomandi più performanti.

Arresto di emergenza nei comandi senza filo

Una svolta decisiva sul tema arrivò nel 2005 con l’eliminazione dalla principale norma di riferimento per la sicurezza delle macchine, la IEC 60204-1, del requisito relativo alla necessità di sistemi cablati per l’arresto di emergenza.

Da sempre infatti il comando di emergenza rappresenta la “funzione di sicurezza” per eccellenza o meglio, quella che si ritiene sia una funzione di sicurezza imprescindibile nelle macchine (sappiamo che così non è); naturalmente, come noto, non v’è l’obbligo del comando di emergenza e le valutazioni in merito alla sua necessità e disponibilità su un radiocomando non possono che essere frutto dell’analisi e valutazione del rischio.

Il fantasma del comando di emergenza è un fantasma che appare e scompare, c’è, ma come per l’Innominato manzoniano, non si può pronunciare, a volte invece qualche fabbricante manifestamente lo materializza dotandolo di un bel collare giallo.

La nuova IEC 62745 prevede la possibilità di disporre del comando di emergenza nelle stazioni remote dei CCS a determinate e specificate condizioni. Realisticamente, quindi, si riconosce che un CCS possa essere equipaggiato con un comando di emergenza solo se è sicuro e se è disponibile mentre la macchina funziona. In particolare per quest’ultimo requisito, va annotato che tutte quelle situazioni che portano il radiocomando a perdere il controllo della macchina che sta comandando, devono condurre a un arresto automatico che, a sua volta, equivale a fermare la macchina (ad es. in caso di fuoriuscita dallo spazio di funzionamento).

Diventa pertanto fondamentale comprendere che, se si vuole un arresto di emergenza sulla stazione remota, si deve essere disposti a subire, in caso di perdita del segnale, batteria scarica o malfunzionamento del dispositivo, comandi di arresto di emergenza equivalenti all’azionamento di un pulsante a fungo cablato sul bordo macchina.

Nuova terminologia introdotta

Oltre al già richiamato CCS (Cableless Control System), la IEC 62745 introduce alcuni nuovi termini che potranno aiutare l’armonizzazione del mercato e l’adozione di un gergo tecnico comune. Tra questi si evidenziano i seguenti:

• Normalmente, nei radiocomandi la parte del sistema di controllo senza fili che viene utilizzata come stazione di controllo è talvolta indicata come il “trasmettitore”, mentre la parte che si interfaccia con il sistema di controllo della macchina è talvolta indicata come la “ricevente”. Tuttavia, per tener conto della possibilità di comunicazione bidirezionale, la Norma IEC 62745 si riferisce rispettivamente a queste singole parti come: “stazione remota” e “stazione base”;
• ATS (Automatic Stop) – Arresto automatico;
• GSS (General Safe Stop) – Arresto Generale Sicuro;
• Off-State – condizione sicura di un’uscita della stazione base, che è destinata a essere utilizzata per avviare una o più funzioni di arresto di una macchina con cui si interfaccia;
• Active Stop – Arresto attivo, quando provocato dalla trasmissione di un segnale di arresto dalla stazione remota alla stazione di base;
• Passive Stop – Arresto passivo, arresto sicuro derivante dalla mancanza di un segnale valido sulla stazione base.

Nello stabilire le “definizioni” (Cap. 3) si è tenuto conto dell’attuale gergo usato tra gli operatori dei sistemi senza filo.

La IEC 62745 e la regolamentazione europea

In ambito europeo, la Direttiva di riferimento per le apparecchiature radio è la 2014/53/UE (RED – Radio Equipment Directive) che dal giugno 2016 affianca la vecchia R&TTE 99/05/EC. Questo periodo di transizione finirà il prossimo giugno 2017 quando tutti i prodotti dovranno dichiararsi conformi soltanto alla nuova RED. I requisiti essenziali sono rimati invariati. La apparecchiature radio devono garantire la protezione della salute e della sicurezza delle persone, compresi aspetti di sicurezza elettrica legati alla Direttiva EMC e al corretto utilizzo dello spettro radio.

La nuova IEC 62745 non si inserisce tra le norme radio e pertanto non verrà armonizzata rispetto la Direttiva RED; ci si aspetta però di farla armonizzare per le Direttive Macchine e Bassa Tensione così da ottenerne la presunzione di conformità.

IEC 62745: prossime evoluzioni

Come già detto, ora che la Norma IEC è stata emessa, si è in attesa del recepimento come Norma EN 62745.

Successivamente, il coordinamento italiano del WG13 attiverà presso IEC un “ciclo di mantenimento” per la revisione, ove necessario, della norma stessa. Sono infatti già pervenuti alcuni commenti e osservazioni che dovranno essere analizzati dal team di lavoro e potranno dar luogo alla modifica e/o integrazione del testo normativo.

Avendo ormai tracciato il solco, ci si aspetta anche un incremento degli esperti che vorranno aderire ai lavori.

Conclusioni

Questo nuovo standard sui sistemi di comando senza fili è atteso dal mercato, siano essi fabbricanti, enti di certificazione, laboratori, autorità di sorveglianza, ecc.

Si pensi che, ancor prima dell’emissione, già alcuni istituti citavano (talvolta impropriamente) la Norma IEC 62745 nelle loro procedure certificative; questo non faceva altro che dimostrare la sete che il mercato aveva su questo tema ovvero l’esigenza di avere riferimenti certi per i sistemi di comando cableless dei macchinari.

È chiaro che quando un nuovo documento normativo nasce, inevitabilmente soffre dei problemi e delle carenze tipiche dei “neonati” e appare oggettivamente difficile sostenere che la IEC 62745, una volta emessa, possa rappresentare un riferimento completo, esaustivo e così chiaro da non consentire interpretazioni differenti per uno stesso requisito.

Ciò nonostante, il suo utilizzo nel mondo industriale e i riscontri che si riceveranno potranno senza dubbio alcuno rappresentare la base di partenza per il miglioramento del testo normativo, da consolidarsi in successive edizioni della norma.

Non è nemmeno escluso che la norma, se integrata con ulteriori aspetti costruttivi, possa evolversi in una sorta di norma base di prodotto.

Di certo, il progettista o il fabbricante di una macchina ha oggi la certezza che se intende impiegare un CCS per il comando di alcune funzioni, sarà sufficiente verificarne la rispondenza alla IEC 62745 o acquistarne uno dichiarato conforme alla IEC 62745.

Insomma, la nuova IEC 62745 sta cercando di aprire un varco in quella che, con un eufemismo, venne definita “giungla” dal gruppo WG13 all’inizio dei lavori normativi.

Il team del TC44 e, in particolare gli esperti italiani, sono pronti a recepire eventuali richieste di miglioramento. Chiunque abbia osservazioni potrà esprimerle al CEI che si farà carico di trasferirle al Gruppo di mantenimento.