Comprendre l'automatisation industrielle dans l'industrie 4.0

Êtes-vous ravi que l'avenir de la fabrication américaine s'annonce plus prometteur grâce à la relocalisation ? Nous pensons que c'est génial aussi, mais avez-vous remarqué quelque chose de différent ? La fabrication a changé. Il existe de nouvelles technologies et un jargon, comme parler de l'industrie 4.0, des robots, des co-robots et de l'Internet des objets (IoT).

Alors que les États-Unis étaient mis à l'écart par la délocalisation, d'autres pays faisaient progresser les technologies d'automatisation pour obtenir une efficacité maximale. Les fabricants américains devront rattraper leur retard afin de continuer à croître et à accélérer les opportunités de relocalisation.

Si vous souhaitez devenir compétitif à l'échelle mondiale et passer à des équipements ou des systèmes d'automatisation plus efficaces, vous aurez besoin d'au moins une compréhension de base de l'automatisation industrielle telle qu'elle se présente aujourd'hui. Comprendre les options, la terminologie et les composants facilitera la création de plans et de budgets initiaux qui pourront être discutés plus en détail avec les membres de l'équipe et les spécialistes des solutions d'automatisation.

Pour vous mettre au courant, voici un aperçu de base de l'automatisation des usines industrielles à l'ère de la connectivité.

Table des matières

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ?

Types d'automatisation industrielle

Comment l'automatisation industrielle est-elle réalisée ?

Systèmes de production et d'automatisation industrielle

Pourquoi les fabricants américains doivent-ils s'automatiser ?

Automatisation dans l'industrie 4.0

Arriver à une solution d'automatisation industrielle

Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ?

Vous n'êtes pas seul dans votre recherche d'efficacité de fabrication. Bien avant la première révolution industrielle, les leaders de l'industrie ont créé des machines spécialisées qui peuvent produire plus rapidement et plus précisément qu'un humain avec un outil à main. Historiquement conçus pour fonctionner de manière indépendante avec une intervention humaine minimale, les systèmes d'automatisation industrielle d'aujourd'hui peuvent communiquer et fonctionner en synchronisation avec l'aide de systèmes de contrôle industriels et d'une connectivité réseau.

Vous trouverez des exemples d'équipements d'automatisation industrielle où des produits ou des composants sont usinés, fabriqués, emballés et/ou assemblés. Avec les principes et les normes d'automatisation, vous pouvez vous attendre à ce que les machines automatisées soient placées dans une configuration de système qui déplace le plus efficacement les composants d'une étape à la suivante.

Types d'automatisation industrielle

Les fabricants automatisent les travaux qui demandent de l'endurance ou de la précision, ou ceux qui sont ennuyeux, répétitifs et/ou demandent peu de créativité ou de talent spécialisé. La baisse des coûts des robots et l'augmentation des coûts de main-d'œuvre encouragent l'automatisation aux États-Unis. Les prix des robots devant chuter de plus de 65 % au cours des cinq prochaines années, l'automatisation devrait augmenter régulièrement. Si vous ne l'avez pas déjà fait, investir dans une infrastructure de communication de données peut être l'un de vos plus grands défis. La tendance de l'automatisation des usines repose sur la capacité des réseaux de machines à communiquer et à exécuter les tâches dans les délais.

Quels sont les types courants d'automatisation d'usine ?

• Outillage simple
• Assemblage
• Contrôle
• Manipulation des matériaux 

Comment l'automatisation industrielle est-elle réalisée ?

Les systèmes de contrôle industriels sont le mécanisme (ou le cerveau) derrière l'indépendance et le mouvement des machines automatisées. C'est la technologie qui permet d'automatiser les processus industriels. La composition principale d'un système de contrôle est la boucle de contrôle. Les exemples de systèmes de contrôle vont du plus simple, un contrôleur discret, au système SCADA complexe qui gère tous les niveaux des processus de fabrication et des emplacements géographiques d'une entreprise.

Types de systèmes de contrôle industriels :

• Système SCADA - un système informatique qui contrôle et surveille les processus de l'usine
• Régulateur proportionnel-intégral-dérivé (PID) :contrôle un système en fonction du point de consigne et de la valeur mesurée
• Contrôleurs logiques programmables (PLC) – un ordinateur industriel robuste et facile à programmer avec un seul microprocesseur utilisé pour contrôler les moteurs et autres machines dans un réglage d'usine à l'aide de la logique
• Contrôleurs d'automatisation programmables (PAC) – similaires à un API, mais contenant des multiprocesseurs et capables d'effectuer plusieurs tâches
• Systèmes de contrôle distribués (DCS) :contrôlent de nombreux nœuds dans un système via des multiprocesseurs dotés de fonctionnalités avancées, notamment de nombreux points d'E/S
• Interface homme-machine (IHM) :vous permet d'interagir avec une machine et de visualiser rapidement l'état des processus de la machine
• Contrôleur discret :commande marche/arrêt simple, par exemple des minuteries, des compteurs et des thermostats 

PLC

IHM

Compteur

Comment fonctionne l'automatisation industrielle :

Étape 1 – Le système de contrôle industriel (énuméré ci-dessus) fonctionne conjointement avec le variateur de vitesse.

Les contrôleurs de lecteur courants incluent :

• Entraînement à fréquence variable :un contrôleur de moteur à courant alternatif qui utilise la fréquence et la tension pour contrôler la vitesse et le couple du moteur électrique
• Entraînement pas à pas :un circuit d'attaque qui contrôle le moteur pas à pas avec un courant délivré en impulsions et en phases
• Servo analogique :cet appareil contrôle la vitesse du servomoteur par le biais de signaux ou d'impulsions de tension d'activation et de désactivation
• Servo numérique :comme le servo analogique, mais capable de fournir un taux d'impulsions par seconde beaucoup plus élevé 

Entraînement à fréquence variable

Étape 2 : Le contrôleur d'entraînement dirige l'actionneur qui transmet le mouvement .

Les types d'actionneurs courants incluent :

• Actionneur hydraulique :la pression du fluide déplace un piston à travers un tube pour créer un couple
• Actionneur pneumatique :la pression d'air ou de gaz est utilisée pour contrôler la vitesse et le couple
• Actionneur électrique (CA, CC, Linéaire, Servomoteur, Pas à pas) :alimenté par un moteur, l'énergie électrique est convertie en couple mécanique
• Actionneur mécanique :à l'aide de mécanismes simples, un mouvement de rotation est utilisé pour créer un mouvement linéaire 

Actionneurs pneumatiques

Processus continus d'automatisation industrielle :

• Les capteurs de retour (encodeurs ou résolveurs) collectent les données de la charge et les renvoient au contrôleur.
• Les connexions Fieldbus et Ethernet prennent en charge l'échange d'informations entre les appareils de terrain de base et peuvent transmettre jusqu'au niveau de l'entreprise.
• Des dispositifs mécaniques, tels que des roulements, des boîtes de vitesses, des vis, des roues, des essieux, des cames et des liaisons, fonctionnent conjointement avec des commandes automatisées.

Système de bus de terrain

Appui linéaire et rail

• En plus des dispositifs électromécaniques et mécaniques, des dispositifs de machines à fluide sont également utilisés dans les machines industrielles. Lorsque les méthodes électromécaniques ne parviennent pas à fournir des solutions pratiques, l'énergie hydraulique est introduite. L'énergie hydraulique est généralement pilotée par l'électronique et contrôlée par des capteurs et des vannes.

 Technologies hydrauliques

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