Des vannes pneumatiques plus intelligentes améliorent les systèmes d'automatisation

Alors que l'industrie de l'automatisation progresse vers la transformation numérique, certains pensent que les technologies de fabrication éprouvées comme la pneumatique pourraient devenir « obsolètes ». Cependant, les technologies pneumatiques telles que les vannes de régulation continuent d'évoluer, intégrant des capteurs, des interfaces de réseau industriel, une technologie sans fil et des fonctionnalités de contrôle numérique complexes qui peuvent améliorer considérablement les applications d'automatisation grâce à l'accès à des informations plus intelligentes et exploitables.

La technologie de contrôle des vannes évolue

Le contrôle des vannes pneumatiques et la surveillance des capteurs de position des vérins étaient à l'origine réalisés par un câblage discret :chaque sortie d'automate programmable (API) était câblée individuellement à une bobine d'électrovanne et déclenchée séparément, et les capteurs de position sur les vérins étaient câblés à la carte d'entrée de l'API. .

Cela a évolué vers une solution plus pratique avec la création de vannes et de collecteurs enfichables. Toutes les connexions de l'électrovanne aux cartes d'entrée/sortie (E/S) de l'automate peuvent être réalisées avec un seul câble.

À mesure que les systèmes d'automatisation devenaient plus sophistiqués, la connectivité des communications par bus de terrain (réseau industriel) devenait plus répandue. Cela signifiait que l'API pouvait non seulement contrôler les vannes, mais aussi surveiller les capteurs et les appareils, en échangeant des données d'E/S via un câble de communication sans avoir besoin de cartes d'E/S locales. Les manifolds de vannes pneumatiques ont naturellement commencé à intégrer à la fois des interfaces de bus de terrain et des capacités d'E/S pour fournir des ensembles de vannes pneumatiques complets plus polyvalents et conçus pour s'intégrer facilement à des plates-formes d'automatisation plus intelligentes et plus sophistiquées.

Le contrôle électropneumatique optimise la régulation de la pression

Les progrès de la technologie, des performances et de la polyvalence des vannes ont fait un grand pas en avant avec l'intégration des capacités de commande électropneumatique dans le collecteur de vannes. Comme on le voit avec les collecteurs de vannes, des progrès ont également été réalisés avec les régulateurs proportionnels. Les nouvelles technologies ont permis de contrôler ces appareils avec plus de précision à l'aide de signaux numériques et ont également permis l'intégration de la connectivité de bus de terrain, optimisant les exigences de force et de pression pour le système de production.

Ce niveau avancé de combinaison de contrôle directionnel et de contrôle de pression élève la valeur et la polyvalence de la pneumatique pour une large gamme d'applications d'automatisation et permet un contrôle plus important, plus précis et optimisé dans le processus de fabrication.

Par exemple, la commande électropneumatique AVENTICS™ d'Emerson est utilisée dans les systèmes de soudage pour la fabrication automatisée de démarreurs de moteurs. Ici, une armature prémontée est transportée sur des palettes porte-pièces, alignée pour la détection de position et amenée en position pour le soudage par des pinces à entraînement pneumatique. Après le soudage, des préhenseurs supplémentaires ramènent les armatures sur des palettes porte-pièces qui les transportent vers l'étape de production suivante.

La surveillance et le contrôle améliorés des processus offrent de nouvelles opportunitésLes régulateurs de pression électropneumatiques, combinés à un collecteur de vannes avancé avec communication de bus de terrain intégrée, optimisent les processus de soudage par diffusion avec une pression contrôlée dynamiquement qui peut être adaptée avec précision à l'application. Dans le même temps, l'intelligence intégrée au collecteur surveille et documente toutes les fonctions de la vanne, contrôlant les préhenseurs pour un niveau amélioré de contrôle qualité et de suivi des processus.

L'un des principaux objectifs de la transformation numérique dans le secteur manufacturier est de collecter des informations exploitables qui permettent un contrôle plus sophistiqué et optimisé de chaque étape d'un processus de production. L'intelligence intégrée aux systèmes de vannes pneumatiques offre de nouvelles opportunités pour ce type de surveillance et de contrôle. Pour une vanne conçue pour fournir une durée de vie appropriée de 120 millions de cycles, à 100 millions de cycles, un système de maintenance prédictive bien conçu peut capturer et utiliser ces données pour effectuer une action d'inspection et de maintenance ou mettre en œuvre une demande d'achat automatisée pour un remplacement périphérique avant que l'unité ne tombe réellement en panne.

À mesure que les composants pneumatiques deviennent plus intelligents, ils génèrent des points de données supplémentaires, notamment des diagnostics, des statistiques d'utilisation et des données de durée de vie sur les systèmes de production où ils sont utilisés. Ces données sont particulièrement utiles lorsqu'elles sont utilisées pour gérer plus efficacement les systèmes de production, contrôler la consommation d'énergie et optimiser la disponibilité.

Cependant, toutes ces données provenant d'appareils et de sous-systèmes intelligents ont le potentiel de submerger le réseau de contrôle de la machine et d'affecter les performances de contrôle. Certains fabricants de composants pneumatiques comme Emerson proposent des « passerelles » ou des « hubs » de surveillance pneumatique intelligents qui regroupent et organisent les données de performances pneumatiques et les transmettent via des voies parallèles distinctes aux systèmes de gestion de l'usine. Ces hubs peuvent être indépendants de l'architecture de contrôle de processus, en utilisant OPC UA, MQTT, HTTP ou des voies de messagerie pour envoyer des alertes et des données de performances au niveau du système et de l'appareil.

Les avantages des informations de diagnostic critiques ou des capacités de mise en service clés peuvent devenir difficiles à réaliser lorsqu'un système de vanne pneumatique est monté haut dans l'air ou profondément à l'intérieur d'une machine. Par exemple, le clip du module de récupération automatique sans fil (ARM) AVENTICS d'Emerson offre un accès facile aux fonctions de diagnostic et de mise en service robustes de la plate-forme de bus de terrain AVENTICS série G3 via un site Web mobile qui peut être utilisé sur des appareils dotés d'une capacité Wi-Fi sans application.

Les systèmes de vannes pneumatiques conçus pour la transformation numérique intègrent désormais des fonctionnalités et une technologie qui offrent un nouveau niveau de contrôle de précision pour les actionneurs et les applications pneumatiques.

Grâce à une électronique plus avancée dans les modules de contrôle des systèmes de vannes, les concepteurs peuvent désormais incorporer des contrôleurs proportionnels-intégraux-dérivés (PID) pour les applications de positionnement pneumatique qui appliquent automatiquement une correction précise et réactive à une fonction de contrôle.

Grâce à ces capacités pneumatiques de haute technologie, non seulement il est possible de fournir une précision de mouvement plus précise au point final du système, mais en conjonction avec l'API, il est également possible de passer du contrôle de position au contrôle de force en temps réel et d'affiner les séquences de mouvement pour des niveaux très élevés d'automatisation, de débit de production, de fiabilité et de répétabilité.

Des vannes pneumatiques plus intelligentes pour l'ère de la transformation numérique

Les vannes pneumatiques n'ont cessé d'évoluer pour aider les équipementiers et les utilisateurs finaux à tirer pleinement parti de la technologie pneumatique dans leurs systèmes d'automatisation. En outre, de nombreux fournisseurs de technologie pneumatique ont considérablement amélioré leurs outils de configuration et de commande en ligne pour rendre à la fois efficace et facile l'obtention des composants dont les constructeurs de machines ont besoin dans des délais courts.

Ces outils simplifient ce qui était autrefois un processus fastidieux de commande de plusieurs éléments qui composent le système de vannes - embases, montages et composants électroniques ainsi que les vannes elles-mêmes - pour acheter un ensemble complet. Désormais, ces configurateurs en ligne facilitent la commande d'un ensemble de vannes en sélectionnant les interfaces de bus de terrain, les modules d'E/S intégrés et d'autres fonctionnalités, avec des dessins CAO dans le cadre du package sans avoir besoin de connaître les références ou les nuances du système. Ces outils permettent aux OEM et aux utilisateurs finaux d'obtenir une configuration complète dans un processus d'achat condensé et plus fiable.

Tirant parti de la puissance de l'électronique et de la technologie modulaire de pointe, les vannes pneumatiques dans le cadre d'une plate-forme complète de mouvement et de contrôle pneumatique intelligent offrent une option technologique éprouvée, rentable et polyvalente pour un large éventail d'initiatives de transformation numérique pour l'automatisation et applications de fabrication.

Cet article a été écrit par Marchelle Forish, Product Marketing Manager, Valves and Valve Systems for Fluid and Motion Control chez Emerson, Florham Park, NJ. Pour plus d'informations, rendez-vous ici .