L’evoluzione verso sistemi modulari, riconfigurabili e ad alta densità di dati sta trasformando radicalmente il modo in cui le funzioni di sicurezza vengono implementate nelle macchine industriali. Tradizionalmente i dispositivi di sicurezza – pulsanti di emergenza, barriere fotoelettriche, sensori di posizione, interruttori di sicurezza – comunicano in modo limitato: spesso trasmettono soltanto lo stato “safe/not safe”. Questo approccio, seppur robusto, limita la capacità di fare prevenzione, di comprendere il contesto operativo e di anticipare guasti o usure.
In questo contesto, IO-Link Safety (IOLS) si posiziona come la principale novità tecnologica in merito alle architetture di sicurezza, grazie alla combinazione di comunicazione point to point, standardizzazione dei profili di dispositivo e diagnostica evoluta.
L’obiettivo è superare le limitazioni dei tradizionali segnali discreti offrendo:
- diagnostica dettagliata e contestualizzata, come numero di interventi, stati interni, soglie, eventi registrati;
- trasmissione bidirezionale dei parametri, permettendo aggiornamenti e modifiche della configurazione senza intervento hardware;
- standardizzazione delle informazioni, eliminando il bisogno di protocolli proprietari e semplificando l’integrazione.
Grazie a questo nuovo livello di comunicazione, i dispositivi di sicurezza diventano veri e propri nodi intelligenti all’interno del sistema di fabbrica.
GUARDA IL VIDEO
Architettura di comunicazione e modello di sicurezza
IO Link Safety estende il protocollo IO-Link standard, mantenendone la struttura punto punto tra master e dispositivo, ma introducendo un livello di comunicazione sicura conforme ai requisiti di IEC 61508 e ISO 13849 1, raggiungendo livelli di affidabilità fino a SIL3 / PLe.
La protezione dei dati di sicurezza avviene tramite:
- codifica aggiuntiva ridondante applicata ai frame di comunicazione, che permette di rilevare errori di trasmissione e manipolazioni;
- meccanismi di monitoraggio del tempo ciclo (Watchdog e Timeout deterministici) per garantire il rispetto dei tempi di risposta richiesti dalla funzione di sicurezza;
- identificazione univoca del dispositivo per prevenire sostituzioni non autorizzate o incoerenti, convalidando la compatibilità dei parametri caricati dal master.
Questi elementi permettono di ottenere una comunicazione sicura senza la necessità di cablaggi complessi o decodifiche hardware, mantenendo al tempo stesso una forte separazione logica tra traffico standard e traffico safety. È possibile gestire in modo omogeneo dispositivi di sicurezza indipendentemente dalla loro tipologia e dal costruttore.
Uno dei punti di forza di IO Link Safety è la gestione strutturata dei parametri di sicurezza, suddivisi in:
- dati ciclici e deterministici che veicolano informazioni critiche per la funzione di sicurezza;
- dati aciclici utilizzati per configurazione, diagnostica avanzata e manutenzione.
Questa distinzione permette di separare il comportamento funzionale del dispositivo dalle operazioni di gestione, migliorando sia l’affidabilità che la prevedibilità del sistema.
Il riconoscimento automatico del dispositivo da parte del master consente di caricare parametri sicuri tramite procedura di Valid Parameterization, riducendo il rischio di errori configurativi e garantendo che ogni sostituzione avvenga in totale coerenza con la funzione di sicurezza prevista.
Integrazione con l’architettura modulare e impianti riconfigurabili
Gli impianti moderni richiedono un’elevata riconfigurabilità. La modularità diventa un fattore strategico non solo per la produzione, ma anche per la sicurezza. IO-Link Safety abilita la realizzazione di moduli dotati di un proprio profilo di sicurezza, trasferibile, verificabile e replicabile.
Questo permette di:
- ridurre il tempo di commissioning;
- spostare o sostituire moduli macchina senza riconfigurare l’intero sistema di sicurezza;
- garantire un comportamento omogeneo indipendentemente dal layout.
Manutenzione predittiva e lifecycle safety
La disponibilità di dati ricchi, continui e contestualizzati apre la strada a una nuova era della manutenzione industriale. Con IO-Link Safety, un dispositivo non viene più considerato “sicuro” soltanto quando interviene correttamente in una situazione di pericolo, ma soprattutto quando è in grado di fornire informazioni significative sul proprio stato di salute e sul suo comportamento nel tempo.
La capacità di segnalare trend anomali di usura, di registrare frequenze di attivazione fuori norma, di rendere evidente l’evoluzione del rischio reale durante l’utilizzo e di supportare la pianificazione precisa degli interventi preventivi trasforma il modo in cui la sicurezza viene monitorata e gestita. Questo approccio rappresenta il cuore del concetto di lifecycle safety: un modello evoluto in cui la sicurezza non è più un requisito statico da certificare una volta sola, ma un processo dinamico, costantemente verificato e aggiornato lungo l’intero ciclo di vita della macchina.
Un tassello chiave nella nuova conformità normativa
Con il nuovo Regolamento Macchine, che richiede maggiore attenzione a software, dati, tracciabilità e cyber-security, IO Link Safety assume un ruolo ancora più strategico.
La possibilità di registrare eventi, versioni, stati e modifiche in modo digitale facilita:
- la documentazione tecnica;
- la dimostrazione di conformità;
- l’audit delle funzioni di sicurezza;
- la protezione dagli attacchi che mirano a manipolare i parametri di sicurezza;
- l’integrazione della security come parte nativa della safety.
In altre parole, IO-Link Safety non solo facilita la progettazione di sistemi sicuri, ma contribuisce a rendere tali sistemi verificabili, trasparenti e protetti, in linea con i nuovi requisiti normativi.
Caratteristiche tecniche del dispositivo PDP67 PN 8FDIO 4IOLS (4R000004)
Nel portafoglio IO-Link Safety di Pilz, il dispositivo PDP67 PN 8FDIO 4IOLS (codice articolo 4R000004) rappresenta il nodo periferico decentralizzato progettato per portare la sicurezza funzionale nel campo, anche in condizioni ambientali gravose. Si tratta di un modulo Profinet/Profisafe con grado di protezione elevato (IP67/IP69K), pensato per l’installazione direttamente sulla macchina, senza necessità di quadri elettrici dedicati. Questa caratteristica lo rende ideale per architetture modulari, sistemi dinamici e applicazioni con elevati requisiti igienici o esposizione ad agenti esterni.
Tecnicamente, il modulo combina quattro porte (8 canali) failsafe configurabili (8 FDIO) con 4 porte IO-Link Safety (4 IOLS), consentendo di collegare sia sensori/attuatori IO-Link standard sia dispositivi IO-Link Safety certificati. Ogni porta può essere configurata in modo flessibile come ingresso o uscita, permettendo una gestione modulare delle topologie e una riduzione significativa della varietà di dispositivi da tenere a magazzino. Il modulo utilizza connettori M12 femmina industriali, garantendo rapidità di montaggio, riduzione del cablaggio e sostituzione semplificata dei dispositivi collegati.
Sicurezza funzionale
Dal punto di vista della sicurezza funzionale, il dispositivo PDP67 PN 8FDIO 4IOLS raggiunge livelli fino a PL e secondo EN ISO 13849 1 / SIL 3 secondo IEC 61508/62061. La robustezza strutturale è garantita dal corpo in lega di zinco ad alta resistenza, progettato per operare in un intervallo termico esteso tipico dei dispositivi IP69K.
Uno degli aspetti più rilevanti è l’integrazione trasparente con i dispositivi IO-Link Safety, tra cui barriere fotoelettriche PSENopt II advanced IOLS, PITgatebox IOLS e sensori codificati. Le quattro porte IOLS consentono una comunicazione bidirezionale completa, con parametrizzazione automatica e diagnostica avanzata fornita direttamente al controllore. Questo permette il monitoraggio continuo dello stato dei dispositivi e l’applicazione delle logiche di manutenzione predittiva dei sistemi IO-Link Safety, riducendo i tempi di fermo e facilitando le attività di manutenzione.
In sintesi, il dispositivo PDP67 PN 8FDIO 4IOLS è progettato come hub decentralizzato ad alte prestazioni per IO-Link Safety, resistente, versatile e ottimizzato per applicazioni in cui la sicurezza deve essere distribuita fino all’ultimo sensore. Il modulo non solo abilita comunicazione sicura fino al livello campo, ma rappresenta anche un punto di raccordo strategico nelle architetture di automazione moderne, soprattutto dove è richiesta una combinazione di robustezza, modularità, diagnostica avanzata e conformità agli standard internazionali più rigorosi.
IO Link Safety Device Pilz: caratteristiche tecniche e ruolo nell’architettura IOLS
L’introduzione del protocollo IO-Link Safety nel portafoglio Pilz ha permesso di estendere la comunicazione sicura fino al livello campo, integrando sensori e dispositivi di comando all’interno di un ecosistema certificato. Pilz è il primo costruttore a proporre un sistema IO-Link Safety completo, composto da master IOLS, sensori (IOLS device) e accessori, permettendo un’integrazione uniforme e scalabile in qualunque architettura produttiva.
Gamma dei dispositivi IO-Link Safety Pilz
I primi device con funzionalità IO-Link Safety sono:
- Barriere fotoelettriche di sicurezza PSENopt II Advanced IOLS
- Unità di comando PITgatebox IOLS, che funge anche da hub IOLS
Questa combinazione permette di realizzare catene di sicurezza completamente digitali, configurabili e dotate di diagnostica avanzata, con un cablaggio estremamente semplificato tramite connessioni M12 non schermate tipiche della tecnologia IO-Link Safety.
PSENopt II Advanced IOLS – Barriere di sicurezza con profilo IOLS
Le barriere PSENopt II Advanced IOLS costituiscono i primi sensori con capacità IO-Link Safety presentati da Pilz. Queste barriere integrano:
- Comunicazione IOLS bidirezionale per trasferire non solo lo stato dei raggi, ma anche informazioni diagnostiche evolute.
- Compatibilità con funzioni avanzate come muting e blanking, utilizzabili nel contesto di soluzioni decentralizzate tramite il master PDP67 IOLS.
- Parametrizzazione automatica: sostituendo una barriera guasta, il master carica automaticamente la configurazione corretta, minimizzando errori e tempi di fermo.
Grazie a questa nuova tecnologia, ogni singolo raggio della barriera fotoelettrica può essere monitorato, acquisito e gestito come un singolo dato safety. Questa caratteristica consentirà di poter realizzare nuove funzioni di sicurezza, non implementabili fino ad oggi con le barriere fotoelettriche tradizionali.
PITgatebox IOLS – Unità di comando e hub IO-Link Safety
La PITgatebox IOLS estende la tradizionale pulsantiera Pilz introducendo un livello digitale e sicuro di gestione dei ripari mobili:
- Configurazione centralizzata tramite IOLS Master con identificazione automatica del dispositivo, utile per manutenzione e sostituzione rapida.
- Segnale legato allo stato del fungo di emergenza trasmesso direttamente tramite comunicazione IOLS.
- Funzione di IO-Link Safety hub tramite connettore dedicato, in grado di connettere dispositivi come PSENmlock, PSENslock e PSENcs direttamente a valle della pulsantiera.
Questa unità risulta fondamentale nelle applicazioni dove, oltre alla sicurezza funzionale, è necessario avere una gestione semplice ma efficace dei ripari mobili, con particolare attenzione ai ripari dedicati all’accesso operatore.
Vantaggi degli IOLS Device Pilz
Grazie alla disponibilità simultanea di sensori, hub e master IOLS, Pilz è oggi in grado di proporre un ecosistema completo che introduce benefici concreti:
- Riduzione dei cablaggi grazie alla comunicazione punto punto sicura via cavo M12 non schermato.
- Sostituzione dispositivi in meno di un minuto, con parametrizzazione automatica e riduzione drastica dei tempi di fermo.
- Diagnostica avanzata: ogni dispositivo fornisce dati contestuali utilizzabili per manutenzione predittiva e ottimizzazione dei processi.
- Sicurezza certificata fino a PLe / SIL3, indipendentemente dal fieldbus utilizzato.
- Modularità, che permette la costruzione di linee di produzione flessibili e scalabili, ideali per Industria 4.0 e 5.0.
L’adozione di IO‑Link Safety rappresenta molto più di un’evoluzione tecnologica: costituisce un vero e proprio cambio di paradigma nel modo di progettare e gestire la sicurezza delle macchine.
L’integrazione di dispositivi IOLS sul bordo macchina permette di superare definitivamente i limiti delle architetture cablate tradizionali, introducendo un modello di sicurezza distribuita, monitorata e riconfigurabile.
Grazie ai dispositivi Pilz – dalle barriere PSENopt II Advanced IOLS alle unità PITgatebox IOLS, passando per il nodo periferico avanzato PDP67 PN 8FDIO 4IOLS – la funzione di sicurezza diventa intrinsecamente digitale, capace di fornire informazioni contestuali, parametri sicuri e diagnostica avanzata direttamente al PLC di macchina. La conseguente disponibilità continua di dati abilita strategie di manutenzione predittiva, riduzione dei fermi impianto e una gestione più consapevole della sicurezza.
L’approccio Pilz consente inoltre di costruire architetture davvero modulari: ogni dispositivo IOLS è identificabile, parametrizzabile e sostituibile automaticamente, riducendo drasticamente i tempi di commissioning e garantendo la coerenza del sistema. Questo è particolarmente rilevante in un contesto normativo, come quello del nuovo Regolamento Macchine, che richiede tracciabilità, protezione contro manipolazioni e sicurezza nei processi di aggiornamento software.
L’infrastruttura IO‑Link Safety non è quindi solo uno strumento di comunicazione, ma una base digitale per implementare un concetto di lifecycle safety, in cui la sicurezza viene progettata, verificata e mantenuta lungo tutto il ciclo operativo della macchina. Pilz, integrando master, sensori, attuatori e piattaforme software in un unico ecosistema, consente alle aziende di garantire sicurezza senza sacrificare flessibilità, produttività e scalabilità.