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RÉSUMÉ
Cet article traite de l’intérêt de l’intégration des réseaux de terrain dans les automatismes de machines d’emballage et de conditionnement. Il présente les résultats d’une enquête conduite auprès de constructeurs de systèmes et intégrateurs de solutions en matière de réseaux de terrain, chacun pour deux ou trois machines de leur conception. L’analyse porte sur les choix d’architectures et les solutions techniques mises en œuvre pour ces automatismes. Une synthèse détaillée relève les points marquants notamment en termes de commande et de besoins, d’éléments communs aux architectures d’automatisme, pour terminer sur les gains et inconvénients des réseaux de terrain.
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Rémy ROIGNOT : Pôle d’activités « Production mécanique », Cetim
INTRODUCTION
Face aux nouvelles technologies que sont les réseaux de terrain, les constructeurs du secteur de l’emballage et du conditionnement s’interrogent sur l’intérêt, le mode et le coût d’intégration de telles solutions dans leurs machines et automatismes.
Plusieurs options sont envisageables pour les constructeurs : les architectures de réseaux peuvent être de type centralisé, distribué ou mixte, et utiliser des systèmes de complexité diverse (bus de capteurs / actionneurs, bus d’équipements, bus de terrain).
Une enquête a permis d’éclaircir la situation et de proposer des critères techniques et économiques aidant au choix d’une solution : trois applications types, ont été soumises à une quinzaine d’intégrateurs, charge à eux de proposer des solutions. Les réponses apparaissent plus ou moins tranchées selon la complexité du sujet : des systèmes simples demanderont plutôt une architecture centralisée, en général plus économique : mais dès que l’application prend de l’envergure (avec PC, robot, ...) et exige un traitement numérique des données, la solution décentralisée prend le pas, d’autant plus que ses avantages sont multiples : câblage moins important donc moins coûteux, mise en œuvre, exploitation et maintenance plus rapides et plus souples, etc.
L’action présentée ici consiste à valider les critères techniques et économiques mis en évidence pour chaque application type, en les confrontant à la réalité des systèmes et machines industrielles d’emballage et de conditionnement.
L’analyse a porté, pour chaque constructeur, sur 2 ou 3 de leurs machines, du point de vue des choix d’architectures d’automatisme et de solutions techniques mises en œuvre pour ces automatismes.
Le présent document correspond à la synthèse globale de ces analyses. Il permet d’expliquer, de comparer et de valider les solutions types proposées actuellement par les constructeurs ou intégrateurs de systèmes d’automatisme dans le contexte spécifique de l’emballage et du conditionnement, et de proposer des évolutions possibles par rapport aux critères de choix dégagés dans l’étude précédente.
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3. Description des architectures « machine »
3.1 Machines indépendantes
Machines indépendantes et autonomes, isolées du reste de la fabrication. Elles réalisent une fonction spécifique d’un processus complet de fabrication.
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Processus
Le processus des machines indépendantes est décrit dans la figure 1.
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Caractéristiques
Les caractéristiques des machines indépendantes sont regroupées dans le tableau 1.
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Architecture
Elle comporte une intelligence centralisée, principalement API (automate programmable industriel), un IHM sur liaison console (suivant automate), une liaison simple avec l’environnement (TOR pour les capteurs et actionneurs, filaire traditionnel) (figure 2).
C’est le seul type de machine qui peut représenter une base commune chez tous les constructeurs.
Dans ce type d’architecture, le bus de terrain n’est pas employé. Paradoxalement, même le bus de capteur-actionneur ASI (actuator sensor interface ) destiné à ce type de machine pour des liaisons TOR ou analogiques n’est pas utilisé. Le bus de terrain ne sera envisagé que dans le cadre d’une politique de standardisation du matériel mis en œuvre sur les machines.
L’effet de masse permet des gains directs sur les achats, mais également indirects par la réduction des temps de main-d’œuvre pour la prise en main, l’installation, ainsi que pour la mise au point et la mise en route.
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Évolutions
On peut également envisager une mixité de l’architecture avec un câblage bus de terrain/câblage multifilaire. Toutefois, cette solution offre un compromis économiquement non satisfaisant. En effet, la mise en place d’un réseau de terrain engendre un coût minimum quel que soit le nombre d’entrées-sorties. La rentabilité économique est atteinte à partir d’un certain nombre de points de raccordement. Cela nécessite de raccorder au bus le maximum d’entrées machines (capteurs) et de sorties TOR (hors armoire principale), de même que les entrées analogiques, ce qui n’est pas toujours le cas sur les machines rencontrées.
De plus, certaines unités centrales (UC) comportent à l’origine des entrées rapides de comptage et des entrées interruptives, ce qui résout le problème lié...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GAILLEDREAU (C.) - Spécification et choix de l’équipement d’un système automatisé. - R 7 545, traité Mesures et Contrôle (1995).
-
(2) - THOMESSE (J.-P.) - Réseaux locaux industriels. Typologie et caractéristiques. - R 7 574, traité Mesures et Contrôle (1994).
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(3) - BAJIC (E.), BOUARD (B.) - Réseau Profibus. - S 8 160, traité Informatique industrielle (2002).
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