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Função de segurança: Monitoração de porta Produtos: SensaGuard™/GSR DI Classicação de segurança: PLe, Cat. 4 para EN ISO 13849.1 2008

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Função de segurança: Monitoração de porta Produtos: SensaGuard™/GSR DI

Classifi cação de segurança: PLe, Cat. 4 para EN ISO 13849.1 2008

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Sumário

Introdução 3

Informações importantes do usuário 3

Realização da função de segurança 4

Informações gerais de segurança 5

Ajuste e fi ação 7

Confi guração 9

Cálculo do nível de desempenho 10

Plano de verifi cação e de validação 13

Recursos adicionais 16

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IntroduçãoEsta observação de aplicação de função de segurança explica como fazer a fi ação e confi guração de um intertravamento SensaGuard sem contato e uma parada de emergência como dispositivos de entrada, um GSR DI como controle/lógica e dois contatores de segurança 100S como os dispositivos de saída para criar um sistema de segurança integrado.

Informações importantes do usuárioEquipamento de estado sólido possui características operacionais diferentes daquelas do equipamento eletromecânico. As Orientações de segurança para Aplicação, Instalação e Manutenção de Controles de estado sólido (publicação SGI-1.1 disponível no escritório de vendas local Rockwell Automation® ou online no endereço http://www.rockwellautomation.com/literature) descrevem algumas diferenças importantes entre equipamento de estado e dispositivos eletromecânicos conectados. Devido à esta diferença e também porque uma ampla variedade de usos para equipamento de estado sólido, todas as pessoas responsáveis pela aplicação deste equipamento devem ter certeza de que cada aplicação desejada deste equipamento é aceitável.

Em nenhuma circunstância a Rockwell Automation, Inc. se responsabilizará ou assumirá danos indiretos ou consequentes que resultem do uso ou aplicação deste equipamento.

Os exemplos e diagramas neste manual estão inclusos apenas para fi ns de ilustração. Devido às diversas variáveis e especifi cações associadas à qualquer instalação em particular, a Rockwell Automation, Inc. não assumirá a responsabilidade ou obrigação pelo uso real com base nos exemplos e diagramas.

A Rockwell Automation, Inc., não assume nenhuma obrigação patente com relação ao uso das informações, circuitos, equipamentos ou software descritos neste manual.

A reprodução do conteúdo deste manual, ao todo ou em parte, sem o consentimento escrito da Rockwell Automation, Inc., é proibido.

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Realização da função de segurança: Avaliação de riscoO nível de desempenho requerido é o resultado de uma avaliação de risco e refere-se ao volume de redução de risco a ser executada pelas partes relacionadas à segurança do sistema de controle. Parte do processo de redução de risco é determinar as função de segurança da máquina. Para os fi ns deste documento, presumimos que o nível de desempenho necessário seja PLe, Categoria 4. Um sistema de segurança que alcança PLe, Categoria 4, ou superior, pode ser considerado um controle confi ável.

De: Avaliação de risco (ISO 12100)

A: Realização e PL Avaliação

Identificação das funções de segurança1

Especificação das características de cada função de segurança2

Determinação do PL (PLr) necessário paracada função de segurança3

Função de intertravamento de segurançaEsta observação de aplicação de função de segurança fornece duas funções de segurança:

1. Uma função de monitoração de porta – a remoção da alimentação do perigo quando o sistema de segurança detecta que a porta foi aberta.

2. Uma função de parada de emergência – a remoção da alimentação do perigo quando o sistema de segurança detecta que a parada de emergência foi ativada.

Especifi cações funcionais de segurançaA abertura de uma porta de proteção irá parar e impedir o movimento perigoso pela remoção da alimentação do motor. Mediante o fechamento da porta, o movimento perigoso e a alimentação do motor não serão retomados até que uma ação secundária (botão reset pressionado e liberado) ocorra. A pressão do botão de parada de emergência irá parar e impedir o movimento perigoso pela remoção da alimentação do motor. O motor para por inércia: uma parada categoria 0. Mediante a liberação da parada de emergência, o movimento perigoso e a alimentação do motor não serão retomados até que uma ação secundária (botão reset pressionado e liberado) ocorra. Falhas na chave de intertravamento da porta, terminais de fi ação ou controlador de segurança serão detectadas antes da próxima solicitação de segurança. As funções de segurança nesse exemplo são capazes de conectar e interromper a alimentação aos motores classifi cados em até 9 A, 600 Vca.

Ambas as funções de segurança cumprirão as especifi cações (PLr) nível de desempenho “e”, para a categoria 4 (PLe, Cat 4), conforme a ISO 13849-1, e SIL3 conforme IEC 62061, e operação de controle confi ável conforme ANSI B11.19.

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Em todo este manual, quando necessário, usamos observações para informá-lo sobre considerações de segurança.

Informações gerais de segurançaEntre em contato com a Rockwell Automation para saber mais sobre nossos serviços de avaliação de risco de segurança.

Advertência: Identifica informações sobre práticas ou circunstâncias que podem causar uma explosão em uma área classificada, o que pode levar a ferimentos pessoais ou morte, prejuízos a propriedades ou perda econômica.

IMPORTANTE Identifica informações que são críticas para uma aplicação correta e para conhecer o produto.

Atenção: Identifica informações sobre práticas ou circunstâncias que podem levar a ferimentos pessoais ou morte, prejuízos a propriedades ou perda econômica. Atenções ajudam a identificar um perigo, evitar um perigo e reconhecer a consequência.

Perigo de choque: As etiquetas podem estar no equipamento ou dentro dele, por exemplo, um inversor ou motor, para alertar as pessoas sobre a possível presença de tensão perigosa.

Perigo de queimadura: As etiquetas podem estar no equipamento ou dentro dele, por exemplo, um inversor ou motor, para alertar as pessoas que as superfícies podem atingir temperaturas perigosas.

IMPORTANTE Este exemplo de aplicação é para usuários avançados e pressupõe que você é treinado e experiente em especificações de sistema de segurança.

Atenção: Uma avaliação de risco deve ser realizada para certificar-se de que todas as tarefas e combinações perigosas foram identificadas e endereçadas. A avaliação de risco pode necessitar de circuitos adicionais para reduzir o risco a um nível tolerável. Os circuitos de segurança devem levar em consideração os cálculos de distância segura os quais não são parte do escopo deste documento.

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Descrição funcional de segurançaFunção de monitoração da porta: Quando a porta é aberta, o SensaGuard desliga suas saídas OSSD. O GSR DI responde ao desligamento das saídas SensaGuard abrindo seus contatos de segurança (13 a 14 e 23 a 24) desenergizando as bobinas de K1 e K2. Com a alimentação removida, o movimento perigoso para por inércia (parada de categoria 0). O movimento perigoso não pode ser iniciado até que a porta seja fechada, e então o botão de reset seja pressionado e liberado.

Função de parada de emergência: As saídas com pulso do GSR DI (terminais S11 e S21) são conectadas separadamente através dos dois contatos de parada de emergência aos terminais de entrada S12 e S22 respectivamente. Quando a parada de emergência é pressionada, estes dois circuitos são interrompidos. O GSR DI responde a esta interrupção do circuito pela abertura dos seus contatos de segurança (13 a 14 e 23 a 24) desenergizando as bobinas de K1 e K2. Com a alimentação removida, o movimento perigoso para por inércia (parada de categoria 0). O movimento perigoso não pode ser iniciado até que a parada de emergência seja liberada, e então o botão de reset seja pressionado e liberado.

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Lista de materiais

Ajuste e fi açãoPara informações detalhadas sobre a instalação e a fi ação, consulte os manuais do produto listados em Recursos adicionais.

Características gerais do sistemaO SensaGuard monitora suas saídas OSSD para fi os frouxos, fi ação com curto-circuito para 24 V, fi ação com curto-circuito para GND e falhas de canal cruzado. Quando uma falha for detectada, o SensaGuard responde desligando ambas as suas saídas OSSD. O SensaGuard não ligará as suas saídas OSSD novamente até que as falhas sejam corrigidas e a porta, fechada. Em alguns casos, depois que a falha for corrigida, o SensaGuard deve ser desligado e ligado antes que possa ligar suas saídas OSSD.

As saídas com pulso do GSR DI (terminais S11 e S21) são conectadas separadamente através dos dois contatos de parada de emergência aos terminais de entrada S12 e S22 respectivamente. Isto habilita o GSR DI para detectar fi os frouxos, falha de contato fechada, curto para 24 V, curto para GND e falhas de canal cruzado. O GSR DI responde a falhas abrindo seus contatos de segurança (13 a 14 e 23 a 24) desenergizando as bobinas de K1 e K2. O GSR DI não pode ser reiniciado até que a falha seja removida. Em alguns casos, a parada de emergência pode precisar ser pressionada e liberada antes que o GSR DI possa ser reinicializado. Depois de algumas falhas, o GSR DI deve ser desligado e ligado, uma vez que a falha tenha sido apagada, antes que possa ser reinicializado.

O GSR DI se automonitora em busca de quaisquer falhas internas. Quando uma falha é detectada, o GSR DI responde abrindo seus contatos de segurança (13 a 14 e 23 a 24) desenergizando as bobinas de K1 e K2. Algumas falhas internas podem ser apagadas desligando e ligando o GSR DI. Em outros casos, o GSR DI deve ser substituído.

O GSR DI monitora os contatores 100S para contatos soldados através de dois contatos NF em série, um de cada 100S, em seu circuito de reset. Se um contato de um 100S estiver soldado, o contato NF é mantido aberto, interrompendo o circuito de reset.

Código de catálogo Descrição Quantidade

800F-1YP3Estação de parada de emergência de gabinete de 1 furo 800F, plástico, PG, do tipo girar para destravar 40 mm, não iluminada, 2 N.F.

1

440N-Z21SS3PASensaGuard, plástico com trava integrada, 2 x PNP, 0,2 A, saída de segurança máxima, cabo de 3 m

1

800FM-G611MX10 Botão pulsador 800F – metal, protegido, azul, R, instalação de trava de metal, 1 contato N.A. – Reset

1

440R-D22R2Relé de segurança Guardmaster, 2 entradas universais de canal duplo, 1 saída auxiliar de estado sólido N.F.

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100S-C09ZJ23C Contator de segurança MCS 100S-C, 9 A, 24 Vcc 2

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Esquema elétrico

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Confi guração

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Cálculo do nível de desempenhoQuando confi guradas corretamente, as três funções de segurança neste projeto alcançam o PLr de PLd, (Cat. 4) ou superior.

As Especifi cações de segurança funcional do projeto pedem um Nível de desempenho no PLd (mínimo) e uma estrutura Cat 3 (mínima). Um PFHd inferior a 1.0 E-06 para toda a função de segurança é necessário para PLd.

Os dados de segurança funcional da função de segurança de monitoração da porta são:

Os dados de segurança funcional da função de segurança de parada de emergência são:

A função de segurança de monitoração de porta pode ser modelada como a seguir:

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Os dados de segurança funcional para o subsistema de entrada SensaGuard são:

Os dados de segurança funcional para o subsistema de lógica GSR DI são:

Os dados de segurança funcional para o subsistema de saída 100S são:

A função de segurança de parada de emergência pode ser modelada como a seguir:

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Os dados de segurança funcional para o subsistema de entrada de parada de emergência são:

Os dados de segurança funcional para o subsistema de lógica GSR DI são:

Os dados de segurança funcional para o subsistema de saída 100S são:

Observe que os dados de parada de emergência e dos contatores de segurança incluem os dados MTTFd, DCavg e CCF. Isto é porque eles são dispositivos eletromecânicos. As avaliações de segurança funcional dos dispositivos eletromecânicos incluem a frequência com que são operados, se são efetivamente monitorados para falhas e se estão especifi cados e instalados corretamente.

O SISTEMA calcula o MTTFd usando os dados B10d fornecidos para os contatores juntamente com a frequência estimada de uso inserida durante a criação do projeto SISTEMA. Este exemplo de aplicação considera que a parada de emergência seja operada ou testada uma vez por dia, ou seja, 365 vezes por ano.

O DCavg (99%) para os contatores foi selecionado a partir da tabela de dispositivo de saída de EN ISO 13849-1 Anexo E. “Monitoração direta”.

O DCavg (99%) para a parada de emergência foi selecionado a partir da tabela de dispositivo de entrada de EN ISO 13849-1 Anexo E. “Monitoração cruzada”.

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O valor (CCF) é gerado usando o processo de pontuação descrito no Anexo F de ISO 13849-1. O processo completo de classifi cação CCF deve ser realizado quando realmente for implementada uma aplicação. Uma pontuação mínima de 65 pontos deve ser obtida. Um CCF de 65 foi inserido para fi ns práticos em cada caso. Os cálculos são baseados em uma operação da porta de proteção de segurança por hora; consequentemente, 8760 operações de contatores por ano.

As medidas contra a falha de causa comum (CCF) são quantifi cadas usando o processo de pontuação descrito no Anexo F de ISO 13849-1. Para fi ns de cálculo de PL, a classifi cação 65 necessária para atender a especifi cação CCF é considerada como sendo atingida. O processo completo de classifi cação CCF deve ser realizado ao implementar este exemplo.

Plano de verifi cação e de validaçãoVerifi cação e validação desempenham um importante papel para evitar falhas por todo o projeto de sistema de segurança e o processo de desenvolvimento. ISO/EN 13849-2 estabelece as especifi cações para verifi cação e validação. Ele pede um plano documento para confi rmar que todas as Especifi cações funcionais de segurança foram atendidas.

Verifi cação é uma análise do sistema de controle de segurança resultante. O Nível de desempenho (PL) do sistema de controle de segurança é calculado para confi rmar se ele atende o Nível de desempenho (PLr) necessário especifi cado. A ferramenta de software SISTEMA é geralmente usada para desempenhar cálculos e auxiliar no cumprimento das especifi cações da ISO 13849-1.

Validação é um teste funcional do sistema de controle de segurança para demonstrar que ele atende as especifi cações da função de segurança. O sistema de controle de segurança é testado para confi rmar se todas as saídas relacionadas à segurança respondem apropriadamente às suas correspondentes entradas relacionadas à segurança. O teste funcional deve incluir condições de operação normal além de falha em potencial dos modos de falha. Geralmente é usada uma lista de verifi cação para documentar a validação do sistema de controle de segurança.

Antes de validar o sistema do relé de segurança GSR, é necessário confi rmar se o relé GSR foi confi gurado e se a fi ação foi feita de acordo com as instruções de instalação.

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Lista de validação e verificação da função de segurança de monitoração de porta GSR

Informações gerais da máquina

Nome da máquina/Número do modeloNúmero de série da máquinaNome do clienteData de testeNome(s) do(s) testador(es)Número de diagrama esquemáticoModelo de relé de segurança Guardmaster

Verifi cação da fi ação de segurança e da confi guração do relé

Etapa do

teste

Verifi cação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Verifi que visualmente que o circuito do relé de segurança tem a fi ação como documentado nos esquemas.

Verifi que visualmente que os ajustes de parâmetro de chave rotativa do relé de segurança estão corretos conforme a documentação.

Verifi cação de operação normal – O sistema de relé de segurança responde adequadamente a todos os comandos normais de partida, parada, parada de emergência e reset

Etapa do

teste

Verifi cação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Inicie um comando de partida. Ambos os contatores devem energizar para uma condição de operação normal da máquina. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Inicie um comando de parada. Ambos os contatores devem desenergizar para uma condição de parada normal da máquina. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Durante a operação, abra a porta de proteção monitorada. Ambos os contatores devem desenergizar e abrir para uma condição de parada de segurança normal. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todas as portas de proteção.

Durante a parada, com a porta de proteção aberta, inicie um comando de partida. Ambos os contatores devem permanecer desenergizados e abertos para uma condição de segurança normal. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todas as travas de porta.

Inicie um comando de reset. Ambos os contatores devem permanecer desenergizados. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Verifi cação de operação anormal – O sistema de relé de segurança responde adequadamente a todas as falhas previsíveis com o diagnóstico correspondente.Testes de entrada de monitoração de porta

Etapa do

teste

Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a fi ação do canal 1 do relé de segurança. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto no canal 1 do relé de segurança para +24 Vcc. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto no canal 1 do relé de segurança para (–) 0 Vcc. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto nos canais 1 e 2 do relé de segurança. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Testes GSR Logic Solver

Etapa do

teste

Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a conexão de segurança de fi ação simples entre dois relés de segurança adjacentes no sistema. Todos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todas as conexões de segurança. Este teste não é aplicável para circuitos de relé simples.

Durante a operação, gire a chave rotativa da lógica no relé de segurança. Todos os contatores devem permanecer desenergizados. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todos os relés de segurança no sistema.

Testes de saída do contator de segurança

Etapa do

teste

Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a realimentação do contator do relé de segurança. Todos os contatores devem permanecer energizados. Inicie um comando de parada seguido de um comando de reset. O relé não deve reiniciar nem rearmar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

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Lista de validação e verificação da função de segurança de parada de emergência GSR

Informações gerais da máquina

Nome da máquina/Número do modeloNúmero de série da máquinaNome do clienteData do testeNome(s) do(s) testador(es)Número de diagrama esquemáticoModelo do relé de segurança Guardmaster

Verifi cação da fi ação de segurança e da confi guração do relé

Etapa do teste Verifi cação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Verifi que visualmente que o circuito do relé de segurança está conectado como documentado nos esquemas.

Verifi que visualmente que os ajustes de parâmetro de chave rotativa do relé de segurança estão corretos conforme a documentação.

Verifi cação de operação normal – O sistema de relé de segurança responde adequadamente a todos os comandos normais de partida, parada, parada de emergência e reset

Etapa do teste Verifi cação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Inicie um comando de partida. Ambos os contatores devem energizar para uma condição de operação normal da máquina. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Inicie um comando de parada. Ambos os contatores devem desenergizar para uma condição de parada normal da máquina. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Durante a operação, pressione o botão parada de emergência. Ambos os contatores devem desenergizar e abrir para uma condição de segurança normal. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todos os botões pulsadores de parada de emergência.

Durante a parada, pressione o botão pulsador de parada de emergência, inicie um comando de partida. Ambos os contatores devem permanecer desenergizados e abertos para uma condição de segurança normal. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todos os botões pulsadores de parada de emergência.

Inicie um comando de reset. Ambos os contatores devem permanecer desenergizados. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Verifi cação de operação anormal – O sistema de relé de segurança responde adequadamente a todas as falhas previsíveis com o diagnóstico correspondente.Testes de entrada de parada de emergência

Etapa do teste Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a fi ação do canal 1 do relé de segurança. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto no canal 1 do relé de segurança para +24 Vcc. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto no canal 1 do relé de segurança para (–) 0 Vcc. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para o canal 2.

Durante a operação, crie um curto nos canais 1 & 2 do relé de segurança. Ambos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

Testes GSR Logic Solver

Etapa do teste Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a conexão de segurança de fi ação simples entre dois relés de segurança adjacentes no sistema. Todos os contatores devem desenergizar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todas as conexões de segurança. Este teste não é aplicável a circuitos de relé simples.

Durante a operação, gire a chave rotativa da lógica no relé de segurança. Todos os contatores devem permanecer desenergizados. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança. Repita para todos os relés de segurança no sistema.

Testes de saída do contator de segurança

Etapa do teste Validação Aprovar/

Reprovar

Alterações/

Modifi cações

Durante a operação, remova a realimentação do contator do relé de segurança. Todos os contatores devem permanecer energizados. Inicie um comando de parada seguido de um comando de reset. O relé não deve reiniciar nem rearmar. Verifi que a indicação de status adequado da máquina e a indicação do LED do relé de segurança.

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Publicação SAFETY-AT069B-PT-E – Janeiro de 2013 Copyright © 2013 Rockwell Automation, Inc. Todos os direitos reservados.

Recursos adicionaisPara mais informações sobre os produtos usados neste exemplo consulte estes recursos.

Rockwell Automation, Allen-Bradley, GuardLogix, RSLogix 5000, CompactLogix, Stratix 2000, e POINT Guard I/são marcas comerciais da Rockwell Automation, Inc.As marcas comerciais que não pertencem à Rockwell Automation são propriedade de suas respectivas empresas.

Para mais informações sobre os recursos de função de segurança, visite:discover.rockwellautomation.com/safety

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Instruções de instalação do relé de segurança Guardmaster 440R-IN042 Como instalar, comissionar, operar e manter os relés de segurança 440R-S12R2

Você pode visualizar ou fazer download das publicações no endereço http://www.rockwellautomation.com/literature. Para solicitar cópias impressas da documentação técnica, entre em contato com seu distribuidor local Allen-Bradley® ou representante de vendas Rockwell Automation.