Machines modulaires

Pourquoi construire des machines modulaires ?

L'idée centrale de la modularité dans la construction de machines est de diviser des machines complexes en modules de manière à ce qu'elles puissent être assemblées individuellement avec un nombre croissant de pièces identiques. La combinaison de ces modules couvre la variabilité des types de machines. Grâce aux économies d'échelle ainsi réalisées, les machines modulaires peuvent être produites plus rapidement et à moindre coût. En outre, ils peuvent être mis en service plus rapidement et être étendus avec une plus grande flexibilité.

Des interfaces normalisées sont nécessaires pour garantir que les unités puissent être combinées facilement et rapidement. Il s'agit des interfaces mécaniques, mais aussi de celles nécessaires à la transmission de l'énergie, à la communication et, si nécessaire, à l'air comprimé. La modularité n'est pas une caractéristique qui peut être définie par un oui ou un non catégorique. Elle va plutôt d'une modularité faible à une modularité absolue.

L'automatisation décentralisée favorise la modularisation

Une modularisation cohérente n'est pas possible avec un câblage point à point dans l'armoire de commande centrale. Ces structures centrales rendent difficile le remplacement d'un module ou l'extension d'une machine. Les modules de machines nécessitent des structures autonomes. Celles-ci peuvent être mises en œuvre dans de petites armoires de commande sur place sur le module avec des composants IP20.

Multi-part modular machine with IP67 decentralized I/O components.

Les modules d'E/S décentralisés IP67 facilitent l'interconnectivité et réduisent les coûts de câblage

Toutefois, le câblage et l'installation sont généralement plus complexes que pour les composants de classe de protection IP67, qui peuvent être montés directement sur la machine sans aucune protection supplémentaire. Toutefois, si certains composants ne sont pas classés IP67 ou si des exigences particulières s'appliquent en matière de conception hygiénique, de conformité alimentaire ou de résistance chimique, des solutions IP20 dans le boîtier de protection sont souvent indispensables.

Les composants d'automatisation IP67 facilitent l'interconnectivité des modules. Les composants d'E/S décentralisés à monter directement sur le terrain permettent de collecter les signaux directement au point de génération (des signaux) sur le module et de les coupler d'un module à l'autre via une connexion Ethernet - et tout cela sans armoire de commande. Cela permet de réduire les coûts d'installation et de raccourcir les délais de mise en service chez le client final.

Les spanners IP67 traduisent entre les protocoles Ethernet

Des machines et des modules avec différents protocoles Ethernet peuvent être connectés directement sur le terrain avec un minimum d'effort à l'aide de "spanners ". La mise en service et l'interconnectivité sont rendues faciles et efficaces grâce à l'utilisation de normes de communication conventionnelles. Cela est particulièrement important dans le domaine de la construction mécanique modulaire.

Three gray, stylized machines are each positioned on a panel with the logo of the Ethernet protocols PROFINET, Ethernet/IP and Modbus TCP

L'internationalisation simplifiée : Les spanners traduisent entre les protocoles Ethernet

Concepts de sécurité décentralisés

Les applications qui nécessitent une automatisation sécurisée peuvent également être planifiées et mises en œuvre dans le cadre d'une stratégie de conception modulaire. Avec le même concept d'alimentation en énergie et en données, tout signal de sécurité provenant de détecteurs ou d'interrupteurs d'arrêt d'urgence peut être collecté facilement et efficacement.

Sketch shows the schematic structure of a safety application with HMI, , Ethernet connection lines, icons for safety functions and I/O modules for connecting them

Les modules de sécurité contrôlent les fonctions de sécurité de chaque module tandis que le HMI/PLC contrôle l'application standard

Les fonctions de sécurité peuvent également être contrôlées de manière décentralisée par des contrôleurs de sécurité IP67 directement sur les modules. Cela permet d'éviter les longs temps de cycle pour les commandes de sécurité centralisées, ce qui permet en fin de compte de réduire les distances de sécurité sur la machine. Vous trouverez d'autres avantages des solutions de sécurité décentralisées sur notre page technologique sur la sécurité des machines.

Vidéo: Comment des machines modulaires permettent une plus grande flexibilité?

Modularisation des solutions de commande

Une modularisation cohérente exige également que différentes fonctions de commande soient transférées au module de la machine. Ces fonctions peuvent être exécutées soit à partir de systèmes E/S avec des contrôleurs logiques intégrés, soit à partir des PLC compacts. Les deux groupes de produits - modules d'E/S et appareils de commande - peuvent être conçus en IP20 dans des boîtiers de protection ou en IP67 pour un montage direct sur le terrain. Dans ce cas, la version IP67 sans armoire de commande offre des avantages évidents en termes de câblage et de flexibilité. La logique de sécurité relocalisée dans le module d'E/S peut offrir des avantages supplémentaires, tels que l'exécution rapide des fonctions de sécurité ou une architecture de sécurité globalement plus économique, puisqu'aucune commande de sécurité centrale ou F-CPU n'est nécessaire.

Les appareils de commande sur place communiquent avec les contrôleurs de niveau supérieur ou les HMI à des fins de commande, de documentation ou de visualisation. Le choix de la solution de commande appropriée dépend du type et des dimensions de la machine. Cela permet d'éviter les solutions de commande surdimensionnées. Le travail pour l'utilisateur reste minimal, tandis que l'efficacité de la machine augmente. Comme le module logique sur site prétraite les données, seules les informations de processus pertinentes doivent être transférées aux commandes de niveau supérieur.

Délocaliser l'intelligence vers le terrain

Le transfert de l'intelligence vers le terrain doit être planifié dans le département d'ingénierie du côté des logiciels. Les modules de la machine traitent les entrées des modules adjacents comme un système autonome et déterminent leurs actions sur cette base. Selon la complexité d'un module, cela peut être réalisé avec des composants d'E/S à fonctions logiques ou par des automates de terrain. Seules les informations requises pour le module adjacent sont alors transférées à l'interface entre deux modules de machine.

a triangular graphic of the automation pyramid in five layers; center: the triangular graphic with machine functions as icons; right: machine functions are freely connected to each other

Le intelligence décentralisée brise les structures rigides de la pyramide d'automatisation conventionnelle

La relocalisation des fonctionnalités d'un logiciel peut offrir de nombreux avantages:

  • Allège la charge sur le lien de communication principal
  • Allège la charge sur la commande principale - et peut même la remplacer entièrement
  • Tests des modules avant la mise en service et la mise en réseau
  • L'intégration de modules tiers est facilitée par le fait que la commande centrale peut rester inchangée
  • Expansion simple de l'installation

Plus les machines sont modulaires et l'intelligence décentralisée, plus la structure rigide de la pyramide d'automatisation commence à être déstabilisée. Les hiérarchies deviennent plus transparentes, en particulier au niveau des détecteurs et des actionneurs, des E/S et des commandes.

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