L'entraînement aux manettes

Les systèmes d'entraînement intelligents améliorent le rendement de la production

Illustration 1 : Les réseaux dans les environnements de production modernes : des systèmes d'entraînement intelligents traitent les données et transmettent des informations détaillées sur l'état et l'application selon les besoins.

Les concepts d'usine intelligente s'imposent progressivement dans toutes sortes d'opérations industrielles. Les composants « NORD 4.0 ready » du fournisseur de solutions d'entraînement complètes NORD DRIVESYSTEMS sont conçus pour faciliter et promouvoir cette évolution.

Les sites de production modernes nécessitent des technologies d'automatisation dotées d'une intelligence fonctionnelle avancée. Les composants doivent être capables de fournir des données essentielles via différents réseaux, en mettant notamment à disposition des informations provenant des détecteurs et des actionneurs connectés. Par ailleurs, les équipements de terrain intelligents doivent de plus en plus surveiller activement les événements sur le site et réagir de manière autonome. Le fabricant d'entraînements NORD DRIVESYSTEMS répond à ces attentes en proposant une gamme modulaire de motoréducteurs, de variateurs électroniques et de fonctions logicielles. Parmi ces produits, les entraînements embarqués facilitent la configuration de solutions très économiques et parfaitement adaptées aux caractéristiques d'une application donnée. Équipés d'un automate, les variateurs NORD peuvent mettre en oeuvre un contrôle des séquences logiques. Ils offrent une connectivité complète pour la communication avec d'autres noeuds sur le réseau, notamment un accès flexible à partir d'un équipement doté d'une interface Ethernet standard via une tunnellisation Ethernet.

Des décisions toujours prises au bon moment

Quel que soit l'emplacement d'installation du contrôleur et quelle que soit sa méthode de connexion (par câble ou sans fil, via l'Ethernet industriel ou Internet), la principale condition préalable au contrôle intelligent des processus est de disposer de données précises venant du terrain. Les composants eux-mêmes doivent communiquer leur état de fonctionnement afin de pouvoir tirer des conclusions sur les événements survenant dans les différents segments du système en réseau. Des interfaces appropriées doivent être en place pour l'intégration verticale des détecteurs et actionneurs dans les systèmes de contrôle, de gestion et de planification de la production, et des transmissions de données de qualité doivent être assurées. Par conséquent, les variateurs de fréquence NORD surveillent et transmettent les données d'entraînement, et recueillent des informations auprès des détecteurs et actionneurs numériques et analogiques connectés de manière externe. De plus, ils permettent une surveillance de l'état et une maintenance prédictive via des capacités logicielles qui offrent des diagnostics efficaces. Ainsi, les variateurs calculent l'état de lubrification des engrenages et signalent lorsque l'huile doit être changée. Ils peuvent aussi surveiller de manière autonome l'état d'usure de la surface de freinage, ainsi que l'état de charge de l'ensemble du système d'entraînement. À l'aide de ces données, les opérateurs peuvent mettre en oeuvre une maintenance prédictive et ainsi améliorer la disponibilité du site de production.
Illustration 2 : 24 entraînements NORD DRIVESYSTEMS par unité de filtrage des boissons. Les variateurs électroniques embarqués réduisent le nombre de câbles nécessaires et suppriment quasiment tous les problèmes de CEM.

Suppression autonome des obstacles

Outre la transmission des données à un contrôleur central, les variateurs de fréquence peuvent utiliser leurs interfaces de détecteur polyvalentes pour effectuer un grand nombre de tâches. Ces entraînements réagissent aussi aux changements de conditions des processus en fonction de leur paramétrage. Ils peuvent mettre en oeuvre des boucles fermées grâce à leurs fonctionnalités de contrôle PI intégrées. Dans les applications de compteur par exemple, les entraînements NORD détectent le niveau de remplissage et contrôlent le réapprovisionnement. Dans toutes sortes d'applications de processus, les entraînements en réseau évitent dans la plupart des cas que les problèmes ne débouchent sur de coûteuses périodes d'inactivité. En surveillant l'état de charge, l'automate intégré du variateur est capable de détecter les blocages de pompes, de convoyeurs à vis ou d'agitateurs. Avec des paramètres correctement configurés pour prévoir les différents problèmes potentiels, un entraînement NORD peut par exemple essayer dans un premier temps de supprimer un obstacle mécanique en inversant la marche et en fonctionnant par impulsions. Si ces tentatives permettent de résoudre le blocage, l'entraînement reprend alors son fonctionnement normal. Si le problème persiste, le variateur envoie alors un signal d'erreur au contrôleur et lance éventuellement une procédure de secours, par exemple en indiquant à d'autres systèmes d'entraînement du réseau de déverrouiller une dérivation. Les capacités d'automate de ces entraînements contribuent de manière significative à améliorer la disponibilité du site de production et à réduire les coûts de maintenance.
Illustration 3 : Une famille d'entraînements hautement intelligents : les variateurs de fréquence NORD à installer dans une armoire de commande ou directement sur le moteur sont dotés de fonctionnalités d'automate intégrées.

Simplification du développement d'applications

NORD facilite également le développement d'applications via le logiciel de programmation et de paramétrage convivial et gratuit NORD CON, qui prend en charge les fonctions d'entraînement conformes à la norme CEI 61131-3, ainsi que la bibliothèque de contrôle des mouvements PLCopen. Le client peut ainsi programmer librement des tâches quotidiennes personnalisées via les langages « Structured Text » et « Instruction List ». Toutes les fonctions liées à l'entraînement peuvent être mises en oeuvre directement dans l'automate du variateur. Cette possibilité évite les coûts associés au développement, à la vérification et à la validation d'un micrologiciel spécifique à l'application. De plus, NORD CON permet un accès distant via la tunnellisation Ethernet, par exemple à partir d'un ordinateur portable équipé d'une interface Ethernet standard, ce qui offre aux utilisateurs des options très flexibles de diagnostic et de maintenance à distance. Les variateurs de fréquence NORD peuvent également gérer les applications de sécurité, notamment pour la mise en conformité avec les normes SS1 (Safe Stop 1) et STO (Safe Torque Off). Une bibliothèque contenant ces fonctions liées à la sécurité est disponible gratuitement sur le site Internet de NORD. Elle permet d'évaluer les applications de machine selon la norme DIN EN ISO 13849 par le biais du logiciel de vérification de l'intégrité de la sécurité SISTEMA.
Illustration 4 : Tous les variateurs de fréquence NORD sont entièrement produits en Allemagne. Ils sont fabriqués et testés sur le site NORD Electronic Drivesystems d'Aurich.

Automatisation décentralisée de pointe

Les solutions d'entraînement embarquées pour la conception de machines et systèmes simples, économiques et à haut rendement sont toujours le segment de produit NORD enregistrant la plus forte croissance. Les systèmes d'entraînement reposant sur la gamme de variateurs de fréquence SK 200E sont les plus demandés. Ils offrent les mêmes fonctionnalités (positionnement, automate intégré, fonctions d'entraînement liées à la sécurité, etc.) que leurs homologues de la gamme SK 500E destinés à une installation en armoire de commande. Les entraînements embarqués robustes de NORD couvrent une plage de performances exceptionnellement large. Ils permettent ainsi des installations polyvalentes avec un contrôle des processus décentralisé des pompes, compresseurs, convoyeurs à vis, etc., avec des moteurs d'une puissance pouvant atteindre 22 kW. De plus, les variateurs NORD sont dotés de microcontrôleurs hautes performances et peuvent contrôler les moteurs synchrones et asynchrones. L'entreprise propose des configurations de systèmes d'entraînement mécatroniques reposant sur des moteurs asynchrones triphasés et des moteurs synchrones à aimant permanent dotés d'un rendement jusqu'à IE4 (Super Premium), tous fabriqués en interne. Les moteurs standard CEI permettent des concepts d'entraînement simples, à la maintenance aisée et économiques. De plus, les systèmes d'entraînement NORD associant un moteur et un variateur électronique offrent la classe de rendement la plus élevée pour un système : IES2 d'après la norme européenne d'écoconception EN 50598-2.

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