L’intégration de contrôleurs d’axe est à la portée de tous les constructeurs
Automatiser des entraînements hydrauliques aussi facilement et commodément que des entraînements électriques, avec une surveillance et une maintenance à distance de toutes les technologies utilisées : cette exigence économique de plus en plus importante peut être satisfaite avec des vannes équipées de contrôleurs d’axe intégrés (IAC). Quelles sont les possibilités ? Est-il facile de réaliser une intégration au niveau du contrôleur sans tenir compte des fabricants ?
Les systèmes de bus jouent un rôle capital dans l’automatisation. Ils permettent de gagner du temps et de faire des économies, sans trop de contraintes, pendant l’intégration d’entraînements hydrauliques dans des réseaux de commande de niveau supérieur. Cependant, pour laisser toute latitude aux ingénieurs, cette opération devrait être indépendante du fabricant du contrôleur.
Ethernet, une norme de communication ouverte
Une communication non inféodée à un fabricant s’appuie sur la norme de connexion Ethernet. Grâce à son grand espace d’adresse et ses facilités de branchement des commutateurs en cascade, la taille des réseaux s’adapte à tous les besoins et un nombre quasi illimité de participants peut bénéficier un accès égal aux bus.
Dans l’automatisation industrielle, les protocoles Ethernet les plus courants pour commander les axes hydrauliques sont SERCOS, Profinet RT, Ethernet/IP, EtherCAT, Powerlink et Varan.
Tous ces systèmes de bus peuvent utiliser des interfaces multi-Ethernet qui assurent souplesse et disponibilité, tant pour les ingénieurs que pour les utilisateurs.
De quoi les vannes IAC sont-elles capables avec des interfaces multi-Ethernet ?
Les interfaces multi-Ethernet sont un élément clé des vannes de commande à contrôleur d’axe numérique intégré (IAC). Le contrôleur d’axe intégré (bus d’entrée et bus de sortie) permet d’incorporer facilement les entraînements hydrauliques dans un concept de commande uniforme.
La technologie M12 standardisée permet également d’intégrer toute une palette de capteurs. Les fonctions de commande basées sur un logiciel sont particulièrement intéressantes pour les utilisateurs. Elles permettent de commander le mouvement d’un entraînement hydraulique de la même manière que celui d’un entraînement électrique et représente à l’identique le fonctionnement et la commande de ces deux types d’entraînement.
Fonctions de commande particulières aux axes hydrauliques
Plus précisément, un IAC (contrôleur d’axe intégré) est un contrôleur numérique comportant des algorithmes de commande et de régulation, qui est intégré dans la vanne avec toutes les interfaces de détection nécessaires pour commander la position, la pression, la force et le débit. La gamme étendue des fonctions possibles inclut la commande alternative (position, force) et le retour d’information d’état pour la commande de position.
Par conséquent, les séquences de mouvement hydraulique peuvent rapidement être mises en œuvre sans nécessiter de programmation. L’autre avantage est que les algorithmes et paramètres de commande peuvent être intégrés dans la vanne, puis sélectionnés par le contrôleur de niveau supérieur lorsqu’ils conviennent à l’application. Éventuellement complétés par des entraînements électriques, ils peuvent ainsi mettre en pratique à peu de frais des concepts de machine personnalisés et répondre à des exigences propres à une application.
Mise en service, surveillance et ingénierie
L’utilisation de la technologie standardisée M12 réduit le câblage nécessaire et accélère la mise en service. L’assistant intégré au logiciel guide l’utilisateur le long des quelques étapes qui précèdent la mise en service et calcule tous les paramètres de commande nécessaires, ce qui représente un gain de temps et d’argent. Les fonctions de surveillance sont importantes pour la disponibilité de l’usine ; elles détectent notamment les erreurs et surveillent les limites de déplacement.
Outre ces fonctions, certains fabricants fournissent des outils logiciels qui facilitent la mise en service et le paramétrage du système de commande de mouvement, ainsi que des fonctions de diagnostic, telles que des oscilloscopes multivoies et des enregistreurs de données, afin de réduire le nombre d’interfaces au strict minimum, facilitant ainsi la configuration du système.
Sécurité intégrée à la machine (arrêt sécurisé)
Au niveau de l’ingénierie, les vannes IAC facilitent une construction modulaire, qui peut améliorer, par sa flexibilité, les concepts de systèmes. Enfin, ces vannes comportent des fonctions de sécurité certifiées DGUV, mises en œuvre en interne. Voici donc un moyen économique et pérenne de poser les bases de l’arrêt sécurisé, par exemple, via la fermeture d’une voie comme le prescrit la norme EN 13849-1, et de répondre aux exigences de la norme européenne sur les machines, même dans des installations à grande échelle.
Étude de cas n° 1 : tâches de commande à haute précision
Le rôle des vannes IAC dans la précision des machines-outils apparaît clairement dans l’exemple d’une nouvelle machine rotative de transfert comptant 54 axes électriques et hydrauliques à CNC. Pour cette nouveauté, le constructeur a non seulement eu recours à une solution puissante de système CNC avec communication en temps réel via SERCOS, mais a également incorporé un module au format du contrôleur, avec un logiciel déjà capable de prendre en compte toutes les caractéristiques propres à la technologie des fluides et donc de séparer le niveau de l’entraînement du niveau de la commande. La machine est par conséquent plus compacte et absorbe moins de chaleur.
Grâce à la stabilité de la température, les manchons protégés des vibrations du système circulaire d’axes de transformation peuvent actionner les axes servohydrauliques avec une précision répétable de l’ordre de 1 µm, ce qui correspond à 5 µm sur la pièce à travailler. La vitesse de déplacement va jusqu’à 30 m/min.
Étude de cas n° 2 : modernisation d’une machine à tirer les noyaux
En plus d’offrir de nouvelles conceptions, les vannes IAC dotées d’interfaces multi-Ethernet présentent un potentiel considérable de modernisation des machines héritées. Dans cet exemple, la modernisation réfléchie d’une machine à tirer les noyaux vieille de 50 ans, associée à de nouveaux composants hydrauliques, a sensiblement amélioré l’efficacité.
Au total, huit vannes IAC régulent les cylindres hydrauliques, sur la base des positions établies, fournies par un contrôleur à CNC. Les possibilités de ces vannes et le niveau élevé de répétabilité ont permis de réduire le temps de mise en place (changement de système) et les déchets (plaquettes de filière). Dans l’ensemble, en dépit de trois postes de travail, la disponibilité de la machine a augmenté de plus de 10 %, ce qui correspond à 500 heures. L’utilisation d’un contrôleur logique sécurisé a également actualisé la sécurité de la machine.
Conclusion
Les vannes IAC avec interfaces multi-Ethernet et contrôleurs d’axe intégrés permettent aux entreprises de génie mécanique d’exploiter facilement le potentiel de productivité des entraînements hydrauliques et hybrides.
Leur association avec les outils d’ingénierie, y compris les structures de commande propres au secteur et à l’application, permet de réaliser des modernisations et d’appliquer des concepts personnalisés de machine à peu de frais. Les produits fabriqués peuvent ensuite être optimisés plus rapidement et facilement.
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