Inséparable de la notion de processus de production continue,
l’énergie pneumatique s’exploite traditionnellement au moyen
de vannes, de manodétendeurs, de limiteurs de débit qu’il est
presque impossible de reparamétrer à la volée. Avec le Motion
Terminal conçu par Festo, ces fonctions deviennent des consignes
numériques entièrement automatisées.
Installée à quelques kilomètres de Stuttgart, la société Festo est spécialisée dans la création de dispositif permettant
d’exploiter l’air comprimé en tant
qu’énergie dans les chaînes de fabrication
automatisées et ce, quel que soit le secteur
industriel considéré.
En 2018, Festo a lancé un système de
commande sans équivalent sur le marché.
Baptisé Motion Terminal, cet équipement
peut actionner des distributeurs d’air
comprimé en modulant totalement la
fonction qui leur est assignée au gré des opérations programmées à l’intérieur d’un
même cycle. Frédéric Moulin, chef de
produits pneumatiques nous a permis de
plonger dans ses arcanes.
Le Motion Terminal est un équipement
sophistiqué, décrivez-nous son
fonctionnement et ses applications ?
A la différence des composants pneumatiques
classiques où chaque distributeur remplit une
fonction unique – 3/2, 5/2, 5/3, etc. – le
Motion Terminal s’appuie sur un seul et même
matériel pour en faire un 5/2, un 5/3 ou même,
Frédéric Moulin, chef de produits pneumatiques
une vanne de régulation de pression, un
limiteur de débit ou un régulateur
proportionnel.
Le Motion Terminal est composé de plusieurs
blocs de distributeurs et chaque distributeur
va jouer le rôle de régulateur individuel. Dans
chaque bloc, on trouve un pont pneumatique
– comme un pont de diodes – sauf qu’il s’agit
ici, de quatre vannes pneumatiques pilotées
proportionnellement. C’est grâce à cette
conception que l’on va pouvoir gérer une
pression et un débit proportionnels en
fonction d’une consigne donnée.
En outre, le Motion Terminal s’intègre
facilement dans une installation industrielle
puisque, en parallèle de sa partie
pneumatique, on trouve les liaisons Ethernet
classiques – Profinet, EtherCAT, Ethernet/IP –
qui sont les plus utilisées aujourd’hui, partout
en Europe.
Quels sont les usages d’un tel dispositif ?
Le Motion Terminal va évidemment trouver sa
place dans tous les environnements où l’on a
besoin d’utiliser l’énergie pneumatique mais
aussi dans le cadre d’applications complexes.
Par exemple, chaque fois qu’il est nécessaire
de contrôler avec précision, l’effort, la vitesse
ou encore, la position de l’actionneur.
Les premières applications vont typiquement
se situer dans les processus où il est
indispensable de réguler la pression et le
débit. Par exemple, on peut citer le réglage
assurant l’inertage de cuve qui consiste à
maintenir une cuve à un équilibre de pression,
ce qui nécessite de disposer d’un moyen de
régulation.
Une autre utilisation que l’on peut imaginer
dans une usine, consiste à changer en temps
réel, la vitesse de déplacement d’un vérin ou
son effort. Dans une installation
conventionnelle, il serait nécessaire de
retoucher manuellement les réglages lors de
changement de cycles alors qu’ici, il suffira
d’envoyer de nouvelles consignes via
l’automate en envoyant des trames au travers
du réseau. A chaque nouveau cycle, il est
donc possible d’imposer des paramètres
différents à chaque distributeur.
Un autre marché en ligne de mire pour le
Motion Terminal se situe dans la collaboration
entre les humains et les machines. L’énergie
pneumatique communément utilisée
aujourd’hui fait appel à une pression qui se
situe autour de 6 bars, peu compatible avec la
notion de travail collaboratif. Ici, on est
capable de réguler la pression à des niveaux
qui se situent autour de 0,5 bar et on est dans
le même temps capable de contrôler la
vitesse d’un piston, ce qui permet de faciliter
l’intégration d’un dispositif pneumatique dans
un espace de travail partagé avec des
opérateurs.
Passons à une description exhaustive du
Motion Terminal…
On trouve une passerelle de communication,
reconnaissable à ses connexions Ethernet qui
permet à l’équipement de communiquer avec
le réseau de l’installation industrielle. On peut
aussi passer par ce module pour relier
directement un ordinateur de façon à régler
les différents distributeurs qui composent la
partie opérationnelle du Motion Terminal.
Habituellement, pour une application de
régulation de pression et de débit, on fait
appel à un manodétendeur qui permet, en
manipulant une molette de limiter ou
d’augmenter la pression dans le circuit et à un
limiteur de débit qui se monte directement
sur le vérin pour jouer sur la vitesse de
l’actionneur. Avec le Motion Terminal, ces
équipements n’existent plus physiquement, ils
sont digitalisés dans ses modules. C’est donc
au travers du système de commande qui sera
par exemple, un PC connecté à la passerelle
de communication ou au travers d’un
automate programmable, que ces fonctions
de régulation du débit et de la vitesse, seront
couvertes. La combinaison de ces deux
caractéristiques permet d’utiliser un vérin
pour actionner à pleine vitesse un
équipement mécanique en modulant la force si par exemple la pression est étagée entre 0,5
bar et 2, 3 ou 4 bars. Avec ces mêmes
pressions, on peut encore régler la vitesse en
limitant le débit.
On peut aussi régler le temps d’un
mouvement sans passer par une combinaison
de plusieurs limiteurs de débit. Avec le Motion
Terminal, il n’est même pas nécessaire de
rechercher des valeurs précises puisque le
programmeur va indiquer par exemple, les
temps de déploiement du vérin et de retrait
d’un vérin, par exemple, respectivement 700
ms et 1400 ms. On ne cherche pas à calculer la
pression et le débit mais, on lance un cycle
d’apprentissage pour les paramètres
recherchés. Le dispositif va alors effectuer
successivement cinq allers-retours qui vont lui
permettre de calculer les valeurs qui
correspondent au but fixé.
Dans le cas de l’inertage d’une cuve, on entre
simplement la valeur à atteindre et le Motion
Terminal va régler la pression et le débit pour
exécuter la consigne.
Est-on en présence d’un automate
régulant non plus l’énergie électrique
mais pneumatique ?
Le Motion Terminal matérialise la notion de
pneumatique digitale. Les caractéristiques de
l’énergie pneumatique restent inchangées
mais avec une compréhension de ses effets et
de ses applications, portée dans l’univers
numérique. Par le truchement de la
communication avec les réseaux industriels, la
possibilité de piloter des actions changeantes
et complexes au moyen d’un PC industriel ou
d’un automate, il est possible de corréler les
actions de la force électrique avec celles de la
force pneumatique, cette dernière gagnant la
faculté de créer un mouvement et dans le
même temps de contrôler au besoin, son
déroulement par une force de contreréaction, elle aussi pneumatique.
