Comment seront les centrales hydrauliques du futur ?
Les futures centrales hydrauliques seront fondamentalement différentes des ensembles auxquels nous sommes actuellement habitués. La dernière génération de ces centrales, dotée de sa propre intelligence et de ses propres capteurs, a déjà gagné en flexibilité, rendement énergétique et disponibilité, grâce à la surveillance de l’état. D’autre part, la conception a changé à un point inimaginable. Les centrales les plus récentes sont encapsulées et offrent un dégazage optimisé et un fonctionnement plein et entier dans les espaces les plus exigus
Les centrales hydrauliques du futur se surveillent elles-mêmes, communiquent et sont économes en énergie
Voici la routine matinale du technicien de maintenance : il appelle une application et vérifie les centrales hydrauliques de la production depuis son bureau. Une logique de signalisation lui montre d’un seul coup d’œil que tout va bien. Le bouton d’état de l’huile d’une centrale est orange. Le technicien peut cliquer dessus pour obtenir plus d’informations. Dans ce cas, le filtre est plein à 75 % de sa capacité et un remplacement sera probablement nécessaire après 200 heures de service supplémentaires.
Le technicien le contrôlera au prochain arrêt de la machine et planifiera l’intervention d’entretien en conséquence. Puisque le groupe hydraulique sera entretenu de toute façon, le technicien vérifie également tous les autres paramètres. Il contrôle par exemple le nombre de cycles de commutation des vannes et les anomalies éventuelles de la pompe. En cas de variations critiques, un message Push apparaît sur son smartphone et il peut intervenir immédiatement.
Surveillance de l’état : identifier l’usure avant qu’elle ne provoque une indisponibilité
Il ne s’agit pas d’un rêve lointain, mais de la technologie de pointe des centrales hydrauliques modernes. L’idée est simple : identifier l’usure et les erreurs avant qu’elles n’entraînent un arrêt de la machine. La surveillance de l’état peut ainsi accroître la disponibilité et transforme les arrêts imprévus en interventions de maintenance planifiée. Dans ce but, les centrales hydrauliques ont besoin de capteurs, d’une intelligence propre et d’une expérience de l’application, archivée dans le logiciel.
En raison de leur utilisation dans la production de séries, les capteurs sont devenus si peu chers qu’ils sont maintenant intéressants pour l’ingénierie mécanique. Un ensemble de capteurs pour centrale hydraulique détecte la pression, la température, la contamination du filtre, le niveau de remplissage et l’état de l’huile pour un coût raisonnable. D’autres paramètres, comme les cycles de commutation, peuvent également être relevés. Actuellement, les centrales utilisent de plus en plus d’entraînements de pompe à vitesse variable, ce qui nous fournit des données supplémentaires dont nous déduisons l’usure possible.
Des systèmes de commande logique pour les centrales hydrauliques
Ces données sont traitées dans une unité de commande compacte, directement sur la centrale. De cette façon, l’unité de commande de la machine n’est pas surchargée d’opérations de calcul supplémentaires, ce qui est un avantage. Lors de la modernisation des ensembles de surveillance de l’état, il est particulièrement courant de s’adapter au matériel déjà présent.
Les anciens systèmes de commande ne sont que rarement équipés de réserves de puissance et le branchement des capteurs modernes est extrêmement complexe. Il est généralement bien moins compliqué d’installer une solution faisant appel à l’intelligence distribuée, à condition qu’elle dispose d’interfaces ouvertes.
Les interfaces ouvertes se composent de bus de terrain communs et de protocoles Ethernet. Dans certains systèmes de commande, tous les protocoles courants utilisent le même matériel. Pendant la mise en service, on fait une marque indiquant le protocole. Cela réduit les efforts et simplifie tous les processus logistiques, de l’acquisition à la maintenance, jusqu’au remplacement dans le cadre de l’entretien. Par ailleurs, de plus en plus de nouvelles normes voient le jour, lesquelles permettent un échange d’informations avec les systèmes extérieurs au monde de la machine, du smartphone jusqu’au système SAP.
L’OPC UA est actuellement la norme établie pour la communication entre machines. Les serveurs Web intégrés dans le système de commande ouvrent la voie à des applications sur Internet et à des échanges de données via les smartphones ou les tablettes.
Connaissance de la technologie des fluides émulée par logiciel
Outre la programmation dans des langages d’API bien implantés, conformément à la norme CEI 61131-3, les premiers systèmes de commande standard prennent également en charge les langages
de haut niveau comme le C ou le Java. La mise en service des capteurs et des nouvelles interfaces d’utilisation s’en trouve considérablement simplifiée. L’expérience de la modernisation des bancs d’essai hydrauliques d’une usine Bosch Rexroth indique que les techniciens de maintenance sont capables de mettre en œuvre ces solutions en quatre heures. Si une programmation d’API devient nécessaire, la mise en service prendrait au moins un homme-semaine.
Au début, la commande compacte déterminera l’état normal de la centrale et signalera les variations critiques par rapport à cette référence. Sur ce point, il est crucial de conserver un équilibre entre des avertissements ponctuels fiables et des fausses alertes inutiles. C’est pourquoi la connaissance de l’hydraulique et le comportement des centrales doivent être émulés par le logiciel.
Seuls des fournisseurs ayant l’expérience de nombreuses applications hydrauliques peuvent s’en charger. D’autre part, il faut réduire la complexité de l’hydraulique pour que les techniciens de maintenance ou les opérateurs sans connaissance approfondie de l’hydraulique puissent comprendre les messages d’avertissement et en corriger les causes à leur niveau d’intervention.
La logique de signalisation est une démarche qui fonctionne partout dans le monde. Elle facilite la vérification régulière de l’état du système par des techniciens ou par des solutions informatiques adéquates. En cas de messages d’avertissement, il existe différentes façons d’informer les personnes ou les systèmes. Les messages peuvent être envoyés à la commande de la machine, afin que l’opérateur les voie immédiatement sur l’interface homme-machine. Ils peuvent aussi être envoyés à des personnes prédéfinies via SMS, e-mail ou messagerie.
Les centrales hydrauliques deviennent compactes, puissantes et silencieuses
En plus de la surveillance de l’état, la nouvelle génération de centrales hydrauliques apporte d’autres changements visibles. L’espace d’installation étant précieux, il est évident que les centrales s’inscrivent dans une nouvelle démarche de conception. Les concepts innovants comportent par exemple un réservoir optimisé pour le dégazage efficace, qui réduit le volume de fluide jusqu’à 80 %. Les ingénieurs d’études peuvent désormais configurer leurs centrales en ligne à partir de composants standard rapidement disponibles et réduire ainsi le délai de commercialisation.
Le facteur déterminant, toutefois, est l’intégration de tous les éléments à l’intérieur du logement. Ce boîtier, pratique et prenant peu de place, contient tous les composants hydrauliques nécessaires, ainsi que les convertisseurs de fréquence, le moteur, la pompe et les capteurs. La régulation de vitesse de la centrale hydraulique réduit la diffusion de chaleur dans l’huile. La technologie brevetée et extrêmement compacte du caloduc est par conséquent suffisante pour assurer le refroidissement dans de nombreux cas.
Le boîtier devrait également atténuer toutes les émissions sonores. Les constructeurs de machines n’ont pas besoin de logements supplémentaires, encombrants et suscitant des frais, pour se conformer aux normes internationales et aux exigences types du secteur automobile concernant le niveau sonore admissible. Ces centrales bénéficient de la classe de protection IP54.
La série CytroPac de Rexroth nous donne une première idée de ces nouvelles centrales hydrauliques entièrement connectées par des interfaces ouvertes. Elles aident les constructeurs de machines à respecter la directive européenne 2009/125/CE sur l’écoconception, du point de vue de la consommation d’énergie et des émissions de CO2, ainsi que les exigences du secteur automobile, parfois plus strictes. Les centrales hydrauliques modernes se présentent donc sous une forme très élégante et connectée.
Entraînements à vitesse variable : plus d’efficacité énergétique et moins de bruit
L’utilisation d’entraînements à vitesse variable devient monnaie courante. L’avantage le plus évident est la réduction des vitesses en fonction de la demande, pendant le fonctionnement en charge partielle ou nulle, ce qui permet des économies d’énergie de 80 % par comparaison avec les centrales hydrauliques à entraînement constant.
Les centrales hydrauliques du futur bénéficient des avantages de l’électro-hydraulique et de l’interconnexion. Elles sont plus économes en énergie et plus flexibles que toutes les générations précédentes. Aujourd’hui, il en existe déjà dans une large gamme de performance, des petites centrales servant à la préhension dans les machines-outils jusqu’aux grandes centrales servant à la construction d’installation, en passant par les centrales de taille moyenne destinées aux presses.
