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Quotidien des Usines

Automates programmablesSe diviser pour mieux superviser

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Les entreprises citées

Automates programmables

Se diviser pour mieux superviser



"Small is beautiful". Les automaticiens découvrent à leur tour les bienfaits de la miniaturisation. Ils délaissent leurs architectures centralisées, où un énorme automate puissant, mais lent, régnait sans partage sur des centaines d'entrées/sorties disséminées dans l'ensemble de l'atelier, pour les remplacer par une armada de petits automates, aux réflexes rapides et installés au plus près des capteurs ou des actionneurs. Les avantages sont innombrables: facilité de câblage, de maintenance, et moindre coût en matériel. Cette délocalisation n'est cependant possible que grâce aux tout derniers développements de l'électronique. Et à l'avènement, tant attendu, de standards de communication au niveau de l'atelier, comme les réseaux de terrain FIP ou Profibus. Voici les premières applications.



Les automates jouent au Meccano

Une programmation facilitée, une maintenance plus aisée, un investissement en matériel moins élevé, une mise en oeuvre abrégée... Construire son automatisme morceau par morceau présente aujourd'hui de nombreux avantages.

Terminées les installations tentaculaires où des milliers de câbles convergent vers un unique et monstrueux calculateur, où les prorammes démesurés se révèlent impossibles à maintenir, et où les capteurs se retrouvent relégués à des centaines de mètres de leur unité de traitement. Quelques années après le monde informatique, les automates programmables entament leur révolution. Ils abandonnent massivement les architectures centralisées pour adopter des solutions de plus en plus distribuées. L'évolution du matériel est à l'origine de cette mutation. "Auparavant, le prix des composants électroniques imposait de connecter un maximum d'entrées/sorties sur un seul calculateur afin de faire tomber le coût de l'automatisation, se rappelle Bernard Aguilhon, de la direction technique des automatismes programmables de Télémécanique. n était alors fréquent d'installer des API (automates programmables industriels) à plus de 3 000 entrées/sorties ! " L'avènement des Asics, les montages CMS et les composants CMos ont permis de fabriquer des automates tout aussi puissants, d'une taille plus réduite et surtout à des coûts bien inférieurs. Actuellement, huit entrées/sorties suffisent à justifier leur implantation. Cette miniaturisation remplace un calculateur central par une multitude de petites unités autonomes. Elles peuvent ainsi facilement s'intégrer au sein de l'installation qu'elles pilotent et s'installer au plus près des mécanismes qu'elles contrôlent. Les avantages de cette architecture sont nombreux. La programmation de l'application est tout d'abord plus facile grâce au morcellement des tâches. La migration des automatismes vers les actionneurs facilite également le travail des metteurs au point et des équipes de maintenance. L'investissement en matériel s'avère aussi moins élevé, car le coût de dix petits automates fabriqués en très grande série se révèle souvent inférieur à celui d'un gros. Enfin, une telle architecture permet de gagner du temps et de l'argent lors de l'étude et de la mise an oeuvre du système, en adoptant une ingénierie parallèle. Chacun développe et teste un petit morceau d'applicatif dans son coin. Il suffit ensuite d'assembler ces briques d'automatisme pour obtenir l'édifice automatisé recherché. Reste à trouver un ciment suffisamment performant pour que oet amalgame de microautomatismes se comporte comme une entité unique et cohérente. C'est chose faite grâce aux réseaux locaux. Jusqu'alors propriétaires, ils ne convenaient qu'à la connexion d'API d'une même marque. Mais l'émergence tant atte,ndue de normes telles que FIP ou Profibus permet à un matérieol hétéroclite de communiquer sans aucun problème.Il suffit à chacun des composants de disposer de l'interface adéquate. Mais déjàç, les performances de ces réseaux d'atelier incitent les automaticiens à pousser encore plus loin le morcellement de leurs applications. Après la délocalisation de l'intelligence, ils s'attaquent à celle des périphériques. Plusieurs construcyeurs proposent des modules d'entrées/sorties déportés via FIP ou Profibus. Principal avantage? "Une diminution drastique des coûts de connexion", commente Jean-Pierre Fortet, chef de produit réseau chez Télémécanique. Ces dispositifs remplacent les kilomètres de câbles partant en faisceau des API par une unique paire torsadée convoyant l'ensemble des informations par multiplexage. Ces blocs déportés, dotés d'une interface de communication, traitent et trient en local ces données. Puis ils transmettent à chacunes des entrées/sorties le message qui lui est adressé. Une telle solution se prête bien aux applications où il est nécéssaire de centraliser un grand nombree de données réparties sur des vestes étendues. Exemple: la gestion technique centralisée d'un grand bâtiment, d'un tunnel ou le contrôle d'une ligne de production. Le constructeur de remontées mécaniques Pomagalski l'a adoptée pour le contrôle d'un de ses plus grands télésièges des Deux-Alpes. Prochaine étape dans cette marche forcée vers la délocalisation: connecter directement les capteurs ou les actionneurs au réseau de terrain. Déjà, des constructeurs comme Moeller, Danfoss, Festo, Crouzet ou Joucomatic proposent en catalogue entraînements, contrôleurs de moteurs, électrovannes ou distributeurs pneumatiques équipés de tels moyens de communication. Le coût encore élevé d'une connexion de ce type (un millier de francs) limitera son utilisation. Le simple contact fin de course "fippé" n'est pas pour demain.





BON A SAVOIR Cetim: (Centre technique des industries mécaniques), Maison de la productique BP 795, 42ç(& Saint-Etienne Cedex 9. Tél.: (33) 77.43.19.27.

France Profibus, 7,rue Paul-Bert 93400 Saint-Ouen. Tél.: (1) 39.64.04.99.

World FIP Europe, Exera BP2, parc technologique Alata, 60550 Verneuil-en-Halatte. Tél.: (33) 44.24.21.00.



LEXIQUE

API (Automate programmable industriel): constituant informatique destiné à la commande sur un site industriel de machines ou d'installations selon un programme établi.

GRAFCET (graphe fonctionnel de commande étapes transmission): diagramme fonctionnel normalisé décrivant le fonctionnement séquentiel d'un ensemble automatisé.

Réseau local: Ensemble de liaisons et d'éléments d'interface, matériels et logiciels, assuarnt la communication entre plusieurs équipements.

Actionneur: constituant d'une machine ou d'une installation automatisée transformant une information électrique en énergie mécanique pour une tâche de production.



LES PROMESSES DU FUTUR

L'avenir verra la prolifération des micros-automates. Capables aujourd'hui de rempolacer un simple relais, ils disposeront tous demain de moyens de communication. Et permettront une délocalisation encore plus poussée des applications automatisées. Les modules d'entrées/sorties déportés devraient aussi se généraliser grâce à la diminution des coûts d'interface de type FIP ou Profibus. Et leurs prix vont vraisemblablement chuter à la vitesse de leur diffusion dans l'atelier. Ainsi, des capteurs oudes actionneurs de moins en moins performants pourront disposer de moyens de communication. Télémécanique prévoit de commercialiser dans quelques années une boîte à boutons "flippée".



Crouzet fait communiquer ses micro-automates

Chaque station de montage de la ligne d'assemblage drômoise est autonome. Résultat: meilleure flexibilité, conception facilitée, fiabilité accrue.

"Notre challenge: conserver une cadence de 250 pièces par heure, quelle que soit la complexité du produit à assembler. " Pour y parvenir, l'usine Crouzet Appliance Control de Montélier, dans la Drôme, dispose d'une nouvelle ligne de production où même les automates sont touchés par la modularité. Cette unité est spécialisée dans la fabrication de programmateurs électromécaniques. Elle vient de lancer un nouveau produit dénommé TMX. Celui-ci se compose de 100 à 250 composants, selon la machine à laver le linge ou la vaisselle sur laquelle il sera monté. Afin de maintenir un flux régulier, ses ingénieurs ont décidé de miser à fond sur la modularité. La société d'ingénierie ADL de Malissard (Drôme) a été chargée de l'étude de cette ligne d'assemblage. Elle se compose de onze postes manuels et de deux automatisés reliés par un système de convoyage à palette. Chaque poste dispose ainsi d'un microautomate de type RPX 10, 20, 30 de Crouzet, connecté à l'ensemble de ses confrères par l'intermédiaire d'un réseau de terrain de type Modbus. Chaque station est donc autonome, bénéficie de sa propre intelligence et peut communiquer. "Cette architecture nous apporte de nombreux avantages par rapport à une solution centralisée ", affirme-t-on chez Crouzet. Premier atout: une meilleure flexibilité. II est en effet possible de rajouter ou d'automatiser un poste en fonction des besoins sans bouleverser le câblage ou la programmation de l'ensemble. Deuxième atout: une conception et une mise au point facilitée grâce à un travail poste par poste. Quatre mois auront ainsi suffi pour la conception, la fabrication et le montage de cette ligne. Enfin, la fiabilité et la maintenabilité de l'ensemble ont été améliorées. II est en effet possible, si un poste tombe en panne, de le réparer pendant que le reste de la chaîne continue à fonctionner. Ces nombreux atouts n'entraînent cependant aucun surcoût. "L'utilisation de dix-huit de nos micro-automates (1 690 francs pour un RPX à six entrées et quatre sorties) dotés de moyens de communication (1 990 francs par coupleur) revient au même prix qu'un gros automate centralisé, assure Roger Hatchadourian, responsable de la commercialisation des API. Et aujourd'hui, nous restons les seuls à proposer de tels produits capables de communiquer. "

Olivier Lauvige



GILLES ROUCHOUSE, PRESIDENT DU CLUB AUTOMATION

Jusqu'où ira la décentralisation de l'intelligence ? A terme, la solution sera intermédiaire: des petits automates au plus près des capteurs pour assurer les opérations réflexes. Mais également pour "mâcher" un certain nombre de tâches de base afin de ne pas saturer les capacités d'un calculateur centralisé. Quelle différence existe-t-il entre FIP et Profibus? II est certain que FIP est plus performant. Ce réseau de terrain a en effet été défini en fonction d'un besoin d'industriels et répond à cette demande. II manque cependant d'applications et d'expériences. Alors que les décideurs recherchent aujourd'hui la fiabilité plutôt que les performances. Alors, qui va gagner ? Outre les questions d'amour-propre de chaque fabricant, tout le monde est encore indécis. Cette " guéguerre " entre FIP et Profibus fait penser a celle entre MAP et Ethemet il y a quelques années. Si l'on s'appuie sur cette expérience, I'antériorité de Profibus devrait lui permettre de l'emporter. Mais, cette fois, la bataille ne se joue plus au niveau de I'entreprise, où les informaticiens avaient beaucoup d'influence, mais sur le terrain de l'atelier. Ce sont les techniciens qui vont choisir. Rien n'est encore joué. Et il est probable que la nomme de demain sera un mélange des deux.



OPTO 22, LE PRECURSEUR

Partie des entrées/sorties, la société Opto 22 est remontée vers l'unité centrale ! Une raison pour laquelle elle dispose de tant d'avance en matière d'automatisme distribué. En effet, c'est en 1974 que cette entreprise californienne lance ses premiers relais statiques (contacteurs électroniques sans contact) modulaires. Enfichés sur des cartes de type informatique, ils pemmettent à chaque utilisateur de choisir exactement le nombre et le type d'entrées/sorties dont il a besoin. Aujourd'hui, ces composants peuvent être considérés comme de véritables automates distribués grâce au concept Mistic. Un calculateur industriel multitâche et temps réel 32 bits pemmet de piloter ces contacteurs électroniques par l'intermédiaire d'un réseau de terrain. " Nous pouvons aujourd'hui nous attaquer sans complexe au marché des automates programmables, affimmeJeanChristian Rerat, responsable du marketing chez Atemation, le distributeur francais d'Opto 22. Surtout pour des applications de transitique ou d'automatisation de machines spéciales. " Au prix de 30 000 francs le système à soixante-quatre entrées/sorties, cette solution s'avère équivalente en coût à une architecture centralisée. Elle dispose en plus d'un automatismatisme sur mesure et parfaitemen,t intégré. Autre avantage ? Sa programmation par l'intermédiaire d'un atelier logiciel graphique et dédié permet de développer et de mettre au point la plus complexe des applications d'automatismes par de simples organigrammes. "Cette approche algorithmique plaît beaucoup aux jeunes automaticiens rompus aux techniques de programmation infommatique, ajoute Jean-Christian Rerat. Elle permet aussi de modifier ou d'ajouter des lignes de programmes bien plus facilement qu'avec la méthode classique de Grafcet. " Enfin, le logiciel Mistic MMI génère directement à partir des données du calculateurcentral une interface graphique homme/machine sous Window sans aucun développement supplémentaire. Aux Etats-Unis, trois mille applications Mistic toument déjà.



Bertrand Faure économise sur le câblage

Finis les kilomètres de fils électriques. A Etampes, l'automatisme réparti le long de la ligne de peinture favorise la régulation des flux.

"Tirer les ficelles": les câbleurs connaissent bien cette expression, qui signifie passer de longues journées à poser des kilomètres de fils électriques entre un automate et ses milliers d'entrées/sorties. Pour s'affranchir de cette tâche ingrate et coûteuse, l'usine Bertrand Faure d'Etampes a choisi de morceler et de répartir l'automatisme de sa nouvelle ligne de peinture le long des 1600 mètres de son convoyeur. Destinée à apporter les armatures et les glissières des sièges d'automobiles de l'atelier d'assemblage au hall d'expédition, en passant par une série de bains de peinture par cataphorèse, cette ligne dispose d'une capacité de traitement de 180balancelles à l'heure. Des dizaines de postes de dérivation, d'attente ou de lecture veillent à une bonne régulation des flux. Chacun dispose de son propre automate installé directement sur le convoyeur. Ainsi, trente-quatre SLC 500 d'Allen-Bradley gèrent en local les informations dites "réflexes" (celles nécessitant une réaction immédiate). Tandis que trois PLC5-40 supervisent le fonctionnement de l'ensemble grâce à un reseau de type RH 485. "Cette architecture nous a surtout permis de diminuer nos coûts de câblage. Aussi bien en termes de matière (il aurait fallu des kilomètres de câbles multiconducteurs) qu'en termes de main-d'oeuvre, explique Claude Minier, responsable de l'installation. Nous gagnons également en matière de maintenabilité, car nos équipes de maintenance localisent et réparent plus rapidement la moindre panne. " Cet automatisme distribué facilite également toute modification de l'installation. Ainsi, il est déjà prévu d'étendre le convoyeur à d'autres unités de l'atelier. II suffira alors d'ajouter un petit bout de réseau plutôt que de " tirer des ficelles " sur des centaines de mètres.



USINE NOUVELLE - N°2453 -

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