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Article

1 - SYSTÈMES AUTOMATISÉS À INTELLIGENCE DISTRIBUÉE

2 - CONCEPT DE CAPTEUR ET D’ACTIONNEUR INTELLIGENT

3 - PROBLÈMES LIÉS À LA COMMUNICATION

4 - ASPECTS RELATIFS À LA SÛRETÉ DE FONCTIONNEMENT

5 - INTÉGRATION

6 - RÉALISATIONS INDUSTRIELLES

7 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : S7520 v1

Réalisations industrielles
Capteurs et actionneurs intelligents

Auteur(s) : GT 18-4 CIAME SEE, Mireille BAYART, Blaise CONRARD, André CHOVIN, Michel ROBERT

Date de publication : 10 mars 2005

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RÉSUMÉ

Les capteurs et actionneurs intelligents ont connu de grandes évolutions suite aux avancées en micro-électronique, ce qui s’est traduit par l’intégration de nouvelles fonctions. Cet article définit les concepts de ces nouveaux équipements, puis introduit les problèmes liés à la communication (bus de terrain, interopérabilité, interchangeabilité). Les aspects relatifs à la sûreté de fonctionnement sont ensuite abordés. La présentation de différentes applications industrielles vient clore cet article.

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Auteur(s)

  • GT 18-4 CIAME SEE : Groupe Technique « Composants Intelligents pour l’Automatisation et la Mesure » - Société de l’Électricité, de l’Électronique et des Technologies de l’Information et de la Communication

  • Mireille BAYART : Professeur des Universités, Polytech’Lille (École Polytechnique Universitaire de Lille) - LAGIS UMR CNRS 8146 (Laboratoire d’Automatique, de Génie Informatique et Signal), - Animateur du GT Ciame

  • Blaise CONRARD : Maître de Conférences, Polytech’Lille (École Polytechnique Universitaire de Lille) - LAGIS UMR CNRS 8146 (Laboratoire d’Automatique, de Génie Informatique et Signal)

  • André CHOVIN : Adjoint à la Direction des Développements Business Unit Sensors & Actuators - CROUZET Automatismes

  • Michel ROBERT : Professeur des Universités, Université Henri Poincaré Nancy 1 ESSTIN - CRAN UMR CNRS 7039 (Centre de Recherche en Automatique de Nancy)

INTRODUCTION

Let article présente les concepts de capteurs et d’actionneurs intelligents. Apparus vers les années 1980, ces nouveaux équipements ont bénéficié des nombreux progrès en microélectronique et du développement des systèmes de communication, avec en particulier l’apparition des réseaux de terrain. Ces évolutions ont conduit à l’intégration de nouvelles fonctions dans les capteurs et les actionneurs, avec notamment la fonction communication et l’apparition de ce que l’on a appelé « Capteurs et actionneurs intelligents » : « intelligent » étant en fait, une mauvaise traduction de « smart », dans le sens, « agréable à utiliser ». Depuis, l’adjectif intelligent est passé dans les mœurs, et tout objet qui intègre un tant soit peu d’électronique et de logiciel devient intelligent : on trouve ainsi le bâtiment intelligent, la voiture intelligente, les skis intelligents...

Après une présentation des différents projets, qui ont permis d’identifier d’une part, les besoins des utilisateurs et, d’autre part, les solutions à fournir, il nous est apparu important de résumer l’évolution des systèmes automatisés ; les possibilités de distribution de traitement offertes par la microélectronique permettent aux capteurs et actionneurs d’élargir leur fonction initiale (mesurer pour un capteur, agir pour un actionneur) jusqu’à la participation à certaines fonctions auparavant effectuées par le système central de contrôle-commande. L’architecture fonctionnelle, puis matérielle sont développées. Une des fonctions essentielles des instruments intelligents étant la communication, les problèmes liés au choix de réseaux (domaine d’application, type de réseaux, interopérabilité...) sont présentés. Enfin, les aspects sûreté de fonctionnement sont détaillés avant de donner quelques exemples de réalisations industrielles.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7520


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6. Réalisations industrielles

6.1 Application manufacturière

Nous remercions J.F. Hilaire, Crouzet Automatisme, qui nous a fourni cet exemple.

  • Ancienne architecture (figure 13)

    Une machine pour application manufacturière était constituée de 10 modules comportant chacun 10 actionneurs. Ces actionneurs assuraient des fonctions de réglages pour adapter la machine au type de produits réalisés.

    Un changement de série de production nécessitait un réglage individuel de chaque actionneur. Chaque axe était réglé l’un après l’autre par une commande marche/arrêt manuelle. Le contrôle de la position s’effectuait visuellement. Le mouvement de réglage se faisait à faible vitesse pour arriver à s’arrêter à la position voulue. Des essais étaient ensuite nécessaires pour contrôler si les réglages étaient correctement effectués. Le temps moyen de changement de série était d’environ 2 heures.

  • Nouvelle architecture (figure 14)

    La nouvelle machine est toujours constituée des 10 modules comportant chacun 10 actionneurs. Mais les actionneurs à commande marche/arrêt sont remplacés par des actionneurs autonomes à intelligence locale. Ces actionneurs intègrent un capteur de position simple et une électronique de traitement de contrôle – commande et communiquent sur un réseau de terrain.

    Le réseau de terrain permet de conserver la modularité de la machine, tout en permettant la commande des actionneurs et le contrôle de leur bon fonctionnement.

    Le changement de série de production se fait par un superviseur contrôlant la machine et envoyant des ordres de commande élaborés aux actionneurs (par exemple : taille_03). Les actionneurs sont commandés pratiquement en même temps. Le contrôle de la position est interne à l’actionneur. Lorsque la position demandée est atteinte, l’actionneur le signale au superviseur. Les défauts éventuels (blocage...) sont également signalés. Les mouvements se font à grande vitesse avec un asservissement sur la position grâce à la commande intégrée à l’actionneur.

    L’intelligence intégrée aux actionneurs permet d’assurer une grande reproductibilité de positionnement. La signalisation au superviseur de défauts éventuels sur les actionneurs évite les essais de validation. Le temps moyen de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CIAME -   Livre Blanc : Les capteurs intelligents, Réflexions des utilisateurs  -  , CIAME, AFCET, 1987.

  • (2) - CIAME -   Livre Blanc : Les Actionneurs Intelligents  -  , Kirk, 1989.

  • (3) - ROBERT (M.), MARCHANDIAUX (M.), PORTE (M.) -   Capteurs Intelligents et Méthodologie d’Évaluation  -  , Paris, Édition Hermès ; 1993, ISBN : 2-86601-439-1.

  • (4) - STAROSWIECKI (M.), BAYART (M.) -   Actionneurs Intelligents,  -  Paris, Édition Hermès ; 1994, ISBN : 2-86601-382-4.

  • (5) - ASCH (G.) et all -   Acquisition de données : Du capteur à l’ordinateur.  -  Édition Dunod, ISBN 2-10-006310-3.

  • (6) - GROUT (M.) -   Instrumentation industrielle : Spécification et installation des capteurs et des vannes de régulation.  -  Édition...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Réseaux locaux industriels

Revue

* - J’automatise Cimax SARL.

* - http://www.jautomatise.com

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2 Thèses

* - http://sudoc.abes.fr

GEHIN (A.L.) - Analyse fonctionnelle et modèle générique des capteurs intelligents : application à la surveillance de l’anesthésie. - Thèse de doctorat de l’Université de Lille 1, 1994.

LUTTENBACHER (D.) - Modélisation du concept capteur intelligent par une approche objet : application à un capteur intelligent de température. - Thèse de doctorat de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1, 1997.

NEUNREUTHER (E.) - Contribution à la modélisation des systèmes intégrés de production à intelligence distribuée. - Thèse de doctorat de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1, 1998.

DESFORGES (X.) - Méthodologie de surveillance en fabrication mécanique : application de capteur intelligent à la surveillance d’axe de machine-outil. - Thèse de doctorat de l’Université de Bordeaux 1, 1999.

TAILLAND (J.) - Instruments intelligents :...

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