Numérique ou analogique :le choix intelligent pour mettre à niveau les appareils destinés aux aliments et aux boissons

Pour la production agroalimentaire, les communications numériques des appareils de terrain peuvent fournir une multitude de données permettant d'augmenter l'efficacité et la productivité, ce qui ne peut être obtenu avec des signaux analogiques.

Cependant, la perception du coût élevé et de la complexité peut constituer un obstacle à la mise en œuvre. À condition que vous utilisiez déjà un automate, la mise à niveau de votre système avec des communications numériques peut permettre une gestion plus simple et une réduction des coûts à long terme.

Kieran Bennett, responsable de l'industrie de Bürkert : Agroalimentaire, boissons, chimie et pétrochimie, explique pourquoi la transition vers les communications numériques est plus facile que vous ne le pensez.

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Dans le secteur alimentaire et des boissons d’aujourd’hui, même des sites relativement petits tels que les microbrasseries utilisent des automates programmables (automates programmables) pour gérer leurs opérations. Bien que les automates soient basés sur des communications numériques, au niveau des appareils de terrain, de nombreux réseaux reposent encore sur des communications analogiques.

Pour des systèmes comme celui-ci, du contrôle de la température de la vapeur au débit de liquide, l'API envoie des signaux analogiques aux appareils de terrain, tels que des vannes et des capteurs, qui renvoient des signaux selon les besoins, également via des communications analogiques. Pendant ce temps, l'automate communique avec l'interface homme-machine (IHM) via des signaux numériques basés sur Ethernet.

Réduire les coûts et la complexité

Pour permettre la communication analogique, des modules de sortie et d'entrée (E/S) supplémentaires qui convertissent les signaux numériques en signaux analogiques et vice versa sont ajoutés à un automate. Chaque appareil de terrain analogique nécessite son propre module d'E/S, ce qui augmente progressivement les coûts. Même si les utilisateurs existants ont déjà investi, l'expansion du système augmentera le fardeau des coûts.

Alternativement, la communication numérique réduit les coûts à long terme. Avec une nouvelle installation, avec un automate Siemens et six appareils de terrain connectés via des modules d'E/S analogiques, près de 1 000 £ peuvent être économisés en matériel en convertissant le réseau en Ethernet industriel.

Pour les systèmes existants, plusieurs nouveaux appareils peuvent être ajoutés sans frais supplémentaires une fois que l'investissement initial modeste pour une passerelle Ethernet industrielle a été réalisé – sans frais de licence de fournisseur d'API supplémentaires à ajouter.

La connexion d'appareils via des communications numériques est également beaucoup plus simple à gérer par rapport aux connexions analogiques traditionnelles, ce qui permet d'économiser du temps et des coûts de câblage et de mise en service.

Les appareils connectés numériquement permettront de rentabiliser les coûts au fil du temps et, plus important encore, les informations qu'ils fournissent créeront une opération plus rentable et plus efficace pour l'avenir.

Avantages opérationnels

Même si vous n’envisagez pas immédiatement d’ajouter des appareils, la transition vers les communications numériques permet des améliorations opérationnelles significatives grâce à une meilleure disponibilité des données. Contrairement à leurs homologues analogiques, les informations provenant des appareils numériques peuvent être enregistrées et analysées pour optimiser le processus.

Cela peut permettre de réaliser des économies de coûts, des améliorations de productivité et une qualité de produit supérieure. Les données des appareils numériques sont également plus fiables que celles des appareils analogiques, avec une précision et une répétabilité de mesure plus élevées.

Les données communiquées par les capteurs numériques sont également cruciales pour améliorer la maintenance et minimiser les temps d'arrêt. Les données de diagnostic, ainsi que les informations telles que le nombre total de cycles de vie, peuvent être utilisées pour planifier la maintenance préventive, réduisant ainsi les risques de panne. Au lieu de cela, en utilisant des appareils analogiques, l'alternative consiste à réagir aux pannes, ainsi qu'à la perspective de temps d'arrêt pour réparation et remplacement.

Conversion simple

La conversion aux communications numériques peut être aussi simple que l'ajout d'une passerelle de bus de terrain en connexion entre un automate existant, des contrôleurs de débit massique (MFC) prêts pour Ethernet et des capteurs. Cela supprime le coût et la complexité des multiples modules d'E/S analogiques de l'automate, en les remplaçant par un seul dispositif de passerelle, comme le Bürkert ME43. Une seule passerelle peut connecter jusqu'à 256 entrées, toutes avec une intégration sans licence.

Le ME43 communique avec l'automate via le protocole spécifié par le fournisseur, tout en prenant en charge les communications numériques avec les appareils de terrain via le réseau fiable EDIP (Efficient Device Integration Platform) de Bürkert. EDIP est basé sur CANopen, le protocole de communication industrielle utilisé dans des millions de voitures à travers le monde.

Une alternative consiste à utiliser le protocole IO-Link, même si la passerelle maître IO-Link ne peut intégrer qu'un maximum de huit appareils. Bien entendu, vous pouvez intégrer des appareils de terrain directement compatibles avec le fournisseur d'automate de votre choix sans utiliser de passerelle. Cependant, cela ajoute un coût de licence important par appareil et, en réalité, n'ajoute aucun avantage pratique en termes de performances.

Transition progressive

Il est également possible d’interopérer des appareils de terrain avec un mélange de communications analogiques, de bus de terrain et numériques. L'ajout d'un module ME44 à la passerelle de bus de terrain ME43 intègre les E/S analogiques aux côtés du numérique. En conséquence, vous pouvez progressivement faire passer vos appareils de terrain de l'analogique au numérique à mesure qu'ils atteignent la fin de leur durée de vie.

Pour effectuer une transition immédiate sans avoir à payer le remplacement des vannes, vous pouvez les convertir en communications compatibles numériques. La tête de commande 8681 de Bürkert agit comme un adaptateur pour convertir des actionneurs tiers pour une intégration avec divers protocoles Ethernet, ce qui permet de réaliser des économies significatives, en particulier pour les applications avec un nombre élevé de vannes.

Quelle que soit la manière dont la transition est gérée, les appareils connectés numériquement permettront de rentabiliser leurs coûts au fil du temps. Plus important encore, les informations qu'ils fournissent créeront une opération plus rentable et plus efficace pour l'avenir.

Kirsty Anderson
Systèmes de contrôle des fluides Bürkert
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