Les moteurs électriques sans balais apportent des améliorations
extrêmement importantes pour les entreprises qui conçoivent
des machines. Il est possible de contrôler leur mouvement avec
une précision extrêmement élevée, tout en disposant quasi
immédiatement de la pleine puissance. Reste que pour optimiser
ces gains, il faut disposer de variateurs et de contrôleur ad hoc.
La digitalisation des sites industriels qui conduit au déploiement de machines communicantedirectement par
l’augmentation des volumes de vente.
Dans la production industrielle, le mouvement
passe par un moteur, le plus souvent électrique
et son contrôle implique de mobiliser un
variateur dont la fonction principale consiste à
permettre de moduler la vitesse. Voilà pour le
cadre général car les moteurs évoluent sans
cesse tout comme les moyens de contrôler leur
fonctionnement et de sécuriser les
mouvements qui en découlent.
Emmanuel Meyrand, chef de produit Motion
Control chez Siemens décrit à l’équipe de
Manufacturing.fr, les dernières avancées dans
ce domaine.
Quels sont les différents éléments qui entrent
dans les nouvelles solutions de contrôle de
mouvements conçues par Siemens ?
La dernière solution de contrôle de mouvement
de Siemens se compose d’un variateur Sinamics
S210 et des moteurs brushless, Simotics S-1FK2
qui développent une forte dynamique en raison
de leur faible inertie. En ajoutant nos automates
Simatic S7-1500 technologiques, il devient
possible de piloter n’importe quel axe sur des
machines de production en diminuant les
temps de cycle, grâce aux dynamiques très
élevées qui caractérisent cet ensemble.
Pour aller plus dans le détail de chaque élément
composant cette solution, commençons par le
variateur. On peut d’abord remarquer qu’il s’agit
d’un dispositif intelligent puisqu’il reconnaît automatiquement son environnement, ce qu’on
peut appeler son écosystème. Il n’y a ainsi plus
de paramétrage à réaliser au niveau du
variateur, ce qui réduit la diversité des champs
de compétences mobilisés dans l’administration
d’une solution alors que précédemment, il fallait
connaître l’entraînement, le variateur et
l’automate programmable. Aujourd’hui,
l’automaticien va être en mesure de couvrir la
mise en œuvre de la partie relevant de la
variation de vitesse, en plus de son domaine de
compétence principal.
S’agissant de l’avantage pour l’entreprise, il faut
d’abord insister sur le gain de temps dans la
mise en œuvre, puisque l’intervention étant
centralisée sur l’automate, on échappe à la
nécessité de passer par une phase de mise au
point du variateur. En second, on remarque qu’il
n’est plus nécessaire de faire appel à un expert
du contrôle de motorisation pour exploiter ce
variateur associé à son moteur.
Ces équipements intègrent-ils des
fonctionnalités particulières ?
Nous avons déjà évoqué, la phase de mise en
œuvre qui se trouve facilitée pour
l’automaticien, il faut aussi parler de
l’intégration dans la chaîne mécanique. Les
moteurs Simotics S-1FK2 sont beaucoup plus
compacts que ceux qui les ont précédés. Ils
présentent un seul connecteur qui reçoit un
câble unique venant du variateur, et qui
apporte l’alimentation en puissance, le pilotage
du frein et remonte le retour du codeur. Dans
d’autres gammes ou d’autres technologies, il est
habituel d’avoir deux ou trois liaisons distinctes,
ce qui complique à la fois, la mise en œuvre et
l’intégration dans une machine en raison de la
multiplication des chemins de câbles.
S’agissant de l’automate S7-1500 qui constitue
le cœur de gammes de Siemens, on ajoute des
fonctions dites, technologiques qui apportent
des contrôles de mouvement avancés. Ces
derniers permettent de couvrir des opérations
complexes, comme celles qui caractérisent la
robotique industrielle. Un automate S7-1500
technologique est par exemple capable de
gérer l’interpolation de trajectoires. La
programmation est réalisée sans difficultés au
travers de TIA Portal, le logiciel d’ingénierie de
Siemens, avec des blocs PLC Open communs à
de nombreux environnements proposés sur le
marché. Un automaticien sera ainsi capable très
simplement, de mettre en œuvre des axes
jusqu’à des fonctions de manutention sur des
ligne de production au moyen d‘un seul
automate. L’autre avantage, c’est que cette
gamme intègre aussi des automates de
sécurité, référencés S7-1500 TF qui permettent
avec un seul appareil, de gérer l’automatisme
de la machine, la sécurité fonctionnelle et tous
les contrôles de mouvements.
Tout cela circule d’un élément à l’autre de la
solution, au travers du bus de communication
Profinet. Sans câblage supplémentaire entre
l’automate et le variateur, on est en mesure de
piloter les fonctions de sécurité jusqu’au niveau
SIL2, catégorie Pld.
Que peut-on dire de plus, des
fonctionnalités apportées par TIA Portal ?
La plateforme TIA Portal permet d’intégrer tous
les composants d’une ligne de production, de la
conduite des machines jusqu’à la variation de
vitesse, en ajoutant évidemment les
automatismes. On a ainsi, un seul outil
d’ingénierie pour toutes les composantes de la
chaîne de contrôle, ce qui simplifie la mise en
œuvre mais aussi, la programmation et le
paramétrage des éléments matériels.
Avec les différents modèles de la gamme
S7-1500 et S7-1500 Technologic, on a la
possibilité de créer un jumeau numérique de
l’automate avec PLCSim et PLCSim Advanced, ce qui permet de simuler tout le programme
d’automatisation avant de passer sur la machine
réelle. En termes de mise en œuvre et de
réception de la machine, cela permet gagner du
temps puisque tout le code a été débuggé avant
son exécution sur l’automate réel. Cela permet
aux intervenants d’anticiper leur travail et
d’effectuer des tests poussés au niveau du
bureau d’étude mécanique et du bureau d’étude
électrique avant que la machine soit
physiquement câblée et prête à partir chez le
client.
Cette approche préparatoire par la simulation
pénètre aujourd’hui fortement la culture
technologique des entreprises. Elle leur permet
de gagner sur la fiabilité des machines puisque
les ingénieurs ont plus de temps pour concevoir,
mettre au point et même, peaufiner le code de
l’automate. Cette phase n’arrive plus en bout de
chaîne juste avant le départ de la machine chez
le client.
Le concepteur et les fabricants de machines
trouvent leur intérêt, en termes d’image de
marque pour leur entreprise en ce qui concerne
la fiabilité du code fourni, et ce d’autant que
l’automaticien travaille beaucoup plus
sereinement.
