Un variateur décentralisé commandant des fonctions cycliques et de positionnement permet de piloter des tâches de convoyeur complexes

Inotec AP, fabricant innovant de systèmes spéciaux destinés à de nombreux types d’applications industrielles, a mis au point un système d’automatisation intelligent adapté à tous types d’applications de convoyeurs. D’une part la structure modulaire autorise une adaptation simple du nouveau système de bande transporteuse TAKTFLEX aux besoins spécifiques de chaque client en termes de longueur, de largeur et de matériau de la bande, mais elle garantit, en outre, des délais de livraison réduits. D’autre part, la mise en œuvre de diverses fonctions sophistiquées à l’aide des variateurs de fréquence de la gamme SK 200E permet une adaptation à un grand nombre d’applications industrielles, ce qui distingue ce système des systèmes de convoyeur traditionnels. Il est fourni avec un programme Siemens S7 très pratique et sa mise en service ne demande que très peu de temps. L’utilisateur final n’a plus qu’à brancher l’alimentation et les câbles de bus sachant que, grâce au variateur de fréquence intégré, il n’est plus nécessaire d’avoir recours à un système de connexion complexe entre une unité de contrôle située dans l’armoire de commutation et l’unité d’entraînement.

Une technologie d’entraînement parfaitement adaptée aux besoins de l’application
Au cœur du système se trouve la technologie d’entraînement de NORD. La taille optimale de l’unité d’entraînement est conçue en fonction des besoins spécifiques de l’application. La bande transporteuse offre différentes vitesses depuis environ 0,5 m/min. jusqu’à 100 m/min. Étant donné l’importance des réserves de surcharge, le puissant moteur d’engrenage à vis sans fin utilisé est extrêmement compact ; la capacité de surcharge habituelle est égale à 200 % pour 3,5 sec. et à 150 % pour 60 sec. Le moteur à engrenages est commandé par un variateur de fréquence de la gamme SK 200E monté directement sur la boîte à bornes et contrôlé de préférence via Profibus DP. Un écran de contrôle permet à l’opérateur de sélectionner les fonctions nécessaires au processus et de modifier les valeurs des paramètres. Inotec AP a mis au point, spécialement à cet effet, un programme Simatic S7 contenant toutes les fonctions nécessaires au contrôle du variateur de fréquence.

Des systèmes de convoyeur modulaires extrêmement polyvalents
La gamme de variateurs de fréquence SK 200E comprend de nombreux modèles classés en fonction de leur performance. Le modèle de base SK 295E offre déjà un grand nombre de fonctions telles que le contrôle de vecteur de courant sans capteur, la commande de positionnement POSICON, un hacheur de freinage intégré et une unité de contrôle de frein électromagnétique. Des modules de fonction individuellement extensibles permettent de mettre en œuvre des applications sophistiquées de convoyeur qui nécessitaient auparavant de coûteux dispositifs de servocommande. Le variateur compact décentralisé commande les principales modalités de fonctionnement telles que la régulation de la vitesse, le cyclage, le positionnement (précision de ±0,5 mm) et le démarrage/arrêt du système. Le modèle SK 205E permet, en plus, le référencement automatique du codeur incrémental qui commande le positionnement. Une unité de contrôle intelligente permet de réaliser le référencement pendant le fonctionnement en enregistrant un point de référence ou en faisant un référencement « à la volée » en fonction des besoins. Le variateur de fréquence possède quatre paramètres librement programmables permettant de régler les différentes fonctions (fonction de positionnement, temps de démarrage, fréquences, sélection des données à traiter, fonctions numériques, etc.). En fonctionnement manuel local, il est possible d’équiper le variateur de fréquence d’une unité de potentiomètre ou d’une extension d’E/S. Les composants modulaires nécessaires peuvent être intégrés au variateur, montés dessus ou installés à proximité de celui-ci.

Des paramètres simples régissant des tâches de contrôle complexes
Le modèle SK 205E reçoit des valeurs standard chargées exclusivement lors de sa mise en service, par exemple des données de moteur. Après cette opération, les valeurs des paramètres spécifiques à l’application sont transférées au SK 205E à chaque nouveau démarrage via Profibus DP. Les paramètres correspondant aux principaux modes de fonctionnement du système sont enregistrés dans trois jeux de paramètres. Les fonctions nécessaires au fonctionnement normal du variateur sont activées en sélectionnant le jeu de paramètres correspondant. Les valeurs du « point de référence » et du référencement « à la volée » (réinitialisation de la position) sont stockés dans un quatrième jeu de paramètres. Lorsque le système est en fonctionnement, la double fonction de ce jeu de paramètres exige tout simplement une adaptation des différentes fonctions selon les besoins. Ces adaptations sont coordonnées en arrière plan par l'unité de contrôle, de manière totalement transparente pour l’utilisateur. Au contraire, la prise de points de référence est déclenchée par l’utilisateur via l’unité de visualisation, alors que le référencement automatique est activé de manière cyclique par un minuteur piloté par l’unité de contrôle. Le fonctionnement cyclique est ensuite relancé automatiquement.

Programme de commande et électronique d’entraînement : une équipe parfaitement coordonnée
L’unité de contrôle du système TAKTFLEX et le variateur de fréquence constituent ensemble une unité haute performance. Les fonctions de base définies dans les différents jeux de paramètres du variateur de fréquence, telles que le positionnement (positionnement absolu), le fonctionnement en cycles (positionnement relatif), le démarrage/arrêt, le fonctionnement et le référencement constants (en mode configuré ou par référencement à la volée), sont activées au moyen d’un mot de contrôle comme on le pratique, par exemple, pour activer la sélection du sens de rotation. En outre, les valeurs de position et les fréquences, ou alternativement les bits d’E/S de BUS paramétrés en conséquence, comme par exemple la fonction d’enregistrement d’une référence sont communiqués via les données de processus. En ce qui concerne les autres fonctions numériques, l'API accède à deux bits qui peuvent être paramétrés au moyen du mot de contrôle du SK 205E. Par exemple, pour procéder à la prochaine étape de positionnement en fonctionnement cyclique, le bit 8 est associé à la fonction « Sync. Position array » (série de positions synchro). Le système atteint un niveau de flexibilité exceptionnel grâce à la possibilité de définir en ligne certains paramètres régissant, par exemple, le fonctionnement d’une entrée numérique. Il est ainsi possible d’appliquer à un signal de capteur une double fonction (par exemple entrée numérique 1 (digital input 1), fonction « reset position » ou fonction « reference point ») à partir d’une installation et de câblages réduits.

Des fonctions de communication flexibles
Le SK 205E possède différentes interfaces de contrôle. Dans le cas le plus simple, on pourra configurer le variateur de fréquence pour assurer de simples fonctions de démarrage/arrêt indépendamment de toute unité de contrôle à l’aide de quelques commutateurs DIP. Dans tous les autres cas, on pourra contrôler le SK 205E via des E/S numériques ou analogiques ou via de nombreux systèmes de bus de terrain. Dans la version la plus sophistiquée du système TAKTFLEX, le variateur de fréquence communique avec l'API via une interface Profibus DP. Or, en utilisant une passerelle Profibus DP dans cette interface, il est possible de raccorder jusqu’à 4 variateurs de fréquence à chacun des modules Profibus DP. Le nombre maximum de modules Profibus DP étant de 122, cela signifie que l’on pourra contrôler directement jusqu’à 488 variateurs de fréquence via un système de bus unique.

Profil de l’entreprise Inotec
La société Inotec AP GmbH a été créée en 1996 à Wettenberg dans le land allemand de Hesse. Au départ simple entreprise de conception, elle s’est rapidement tournée vers la fabrication de systèmes complets destinés à s’intégrer aux technologies de l’automatisation et de l’inspection. Avec seulement 3 salariés dans sa configuration initiale, Inotec AP GmbH emploie actuellement 11 professionnels spécialisés dans le développement, la conception, la production et la vente. Bénéficiant d’une longue expérience de la construction d’équipements spéciaux et de solutions individualisées, Inotec AP propose également divers produits d’automatisation sous la forme de composants. Le système modulaire TAKTFLEX est le premier système produit en série par l’entreprise. Grâce à une extrême proximité entre les phases de conception et de production, cette PME est en mesure de répondre avec succès aux exigences les plus fortes en matière de qualité et de délais de livraison.

Fig. 1 : modules et versions TAKTFLEX destinés à une gamme étendue d’applications
Fig. 2 : un moteur à engrenages doté d’un variateur de fréquence SK 205E et d’un ventilateur externe montés directement contrôle le fonctionnement cyclique du convoyeur
Fig. 3 : modes de fonctionnement primaire du système de convoyeur équipé de son unité d’entraînement totalement intégrée
Fig. 4 : Le système, qui se compose de variateurs de fréquence et de modules décentralisés permet d’utiliser de nombreuses fonctions et de se connecter à tous les systèmes de bus de terrain courants à moindre frais