Dans les installations de fabrication modernes, la rapidité, la qualité, l’efficacité énergétique et la continuité de la production revêtent une importance croissante. Plutôt que de s’en remettre uniquement à l’intervention humaine pour gérer les processus de production, les systèmes d’automatisation industrielle — qui permettent aux machines, capteurs, systèmes de contrôle et logiciels de fonctionner de concert — aident les usines à atteindre une production plus efficace et mieux maîtrisée.
Qu’est-ce que l’automatisation industrielle, de quels composants se compose-t-elle et comment fonctionne-t-elle au sein d’un environnement industriel ?
Qu’est-ce que l’automatisation industrielle ?
L’automatisation industrielle désigne le contrôle automatisé de machines, de lignes de production et de processus, grâce à des technologies telles que les automates programmables industriels (API), les capteurs, les variateurs, les servomoteurs, les interfaces homme-machine (IHM) et les systèmes SCADA (supervision, contrôle et acquisition de données).
L’objectif principal est de réduire au minimum l’intervention manuelle dans le processus de production, afin de rendre la fabrication plus stable, reproductible et traçable.
Aujourd’hui, les systèmes d’automatisation industrielle sont utilisés dans un large éventail de secteurs, notamment :
- la fabrication de câbles et de fils,
- le textile,
- les laminoirs,
- l’emballage,
- le traitement de l’eau et des eaux usées,
- le forage,
- l’énergie,
- la production alimentaire,
- la plasturgie,
- le travail des métaux
…et bien d’autres encore.
Les systèmes d’automatisation développés par DUOS Otomasyon sont conçus sur mesure pour répondre aux exigences spécifiques des processus d’une installation de fabrication ou d’une machine. Ils garantissent une intégration et un fonctionnement fluides entre les différents composants, depuis les logiciels des automates programmables jusqu’aux équipements situés sur le terrain.
Comment fonctionne un système d’automatisation industrielle ?
La logique de fonctionnement fondamentale d’un système d’automatisation est, en réalité, assez simple :
Mesurer → Traiter les données → Prendre une décision → Contrôler → Mesurer à nouveau le résultat
Des capteurs placés sur une ligne de production mesurent des variables de processus telles que la température, la pression, la vitesse, le niveau, la position, le diamètre ou la tension.
Ces informations sont transmises à des équipements de contrôle, tels qu’un automate programmable industriel (API). Le logiciel exécuté au sein de l’automate programmable industriel (API) compare les données entrantes à des paramètres de fonctionnement prédéfinis.
Ensuite, les commandes nécessaires sont transmises aux moteurs, variateurs, vannes, servomécanismes ou autres équipements de terrain.
Ce cycle se poursuit sans interruption tout au long du processus de production.
Ainsi, le système est capable de réagir aux changements survenant dans le processus de production en quelques secondes, voire en quelques millisecondes.
Composants clés d’un système d’automatisation industrielle
Au sein de l’infrastructure d’automatisation d’une usine, divers équipements fonctionnent de concert.
Automate programmable industriel (API)
L’automate programmable industriel (API) fait office de centre de contrôle pour de nombreux systèmes d’automatisation industrielle.
Il traite les données provenant de capteurs et d’équipements de terrain, puis détermine le mode de fonctionnement de la machine en se basant sur un algorithme logiciel préprogrammé.
Par exemple, sur une ligne de production, un API peut contrôler :
- la vitesse des moteurs,
- les températures,
- les vannes,
- les pompes,
- les séquences de production,
- les conditions de sécurité.
IHM
Une IHM (Interface Homme-Machine) sert d’interface utilisateur entre l’opérateur et la machine.
Via un terminal IHM, l’opérateur peut visualiser les paramètres de production, sélectionner des recettes, commander des moteurs et surveiller les alarmes ou dysfonctionnements survenant dans le système. Une IHM bien conçue simplifie considérablement l’utilisation de la machine.
Capteurs
Les capteurs peuvent être considérés comme les « yeux » d’un système d’automatisation sur le terrain.
Selon le processus de production, les éléments suivants peuvent être utilisés :
- capteurs de température,
- capteurs de pression,
- capteurs de niveau,
- codeurs,
- détecteurs de proximité,
- cellules photoélectriques,
- débitmètres,
- systèmes de mesure de diamètre.
Les données collectées par les capteurs sont essentielles pour permettre au système d’automatisation de prendre des décisions précises.
Variateurs de vitesse
Les variateurs de fréquence et les variateurs de moteur permettent de contrôler la vitesse et le couple des moteurs électriques.
Ces systèmes jouent un rôle crucial, notamment sur les lignes de production où plusieurs moteurs doivent fonctionner en synchronisation.
Les lignes d’extrusion de câbles en sont un parfait exemple. Des équipements tels que l’extrudeuse, le système de tirage (chenille), le dispositif de régulation de tension (danseur), la bobineuse et le dérouleur doivent tous fonctionner en parfaite harmonie.
Pour en savoir plus sur ces applications, vous pouvez découvrir nos solutions d’automatisation pour câbles et fils.
Servomoteurs et variateurs de servomoteurs
Les systèmes basés sur des servomoteurs sont utilisés dans les machines nécessitant un contrôle de haute précision de la position et de la vitesse.
Ces systèmes offrent des avantages considérables, en particulier dans les machines de production et d’emballage qui exigent un contrôle précis des mouvements.
Quel est le rôle d’un système SCADA dans l’automatisation ?
Alors qu’un automate programmable (PLC) contrôle la ligne de production, les systèmes SCADA permettent de superviser une usine ou un processus à une échelle plus globale. Grâce au système SCADA, il est possible de suivre les éléments suivants depuis un point central unique :
- valeurs de production,
- températures,
- pressions,
- états des moteurs,
- consommation d’énergie,
- alarmes,
- historique des pannes,
- quantités produites.
Par ailleurs, l’enregistrement des données historiques facilite l’analyse des causes profondes des problèmes rencontrés en cours de production.
Dans les installations de grande envergure, notamment, les systèmes SCADA et de gestion des données constituent un élément essentiel de la gestion de la production.
Quels sont les avantages de l’automatisation industrielle ?
Un système d’automatisation bien conçu ne se limite pas à permettre aux machines de fonctionner automatiquement ; il peut avoir un impact direct sur la performance de production d’une entreprise.
Une production plus constante
Dans le cadre d’opérations manuelles, il peut être difficile de garantir que le processus est exécuté exactement de la même manière, à chaque fois.
Un système d’automatisation surveille en permanence des paramètres définis, garantissant ainsi la constance de la production.
Augmentation de la cadence de production
Une synchronisation adéquate des machines et des équipements le long d’une ligne de production permet d’accroître la cadence de production.
Toutefois, il ne s’agit pas seulement d’atteindre une vitesse maximale ; une cadence de production constante est essentielle.
Maintien de la qualité des produits
Le suivi en continu des paramètres critiques du processus — tels que la température, la pression, la vitesse, le diamètre ou la tension — permet de minimiser les variations dans la qualité des produits.
Suivi des données de production
Grâce à l’automatisation et aux infrastructures de type SCADA, des données peuvent être collectées en continu tout au long du processus de production.
Ces données permettent d’analyser des indicateurs clés tels que :
- le volume de production,
- les temps d’arrêt,
- la consommation énergétique,
- les pannes ou dysfonctionnements,
- la performance.
Réaction plus rapide en cas de défaillance
Grâce aux journaux d’alarmes et d’erreurs, les équipes techniques peuvent identifier plus rapidement quel équipement ou quelle étape du processus rencontre un problème.
Dans les systèmes dotés d’une infrastructure d’accès à distance, les interventions de support technique peuvent également être accélérées.
Les machines anciennes peuvent-elles être modernisées grâce à l’automatisation ?
Oui. Une machine de production peut posséder une structure mécanique encore en bon état, alors même que ses systèmes électriques et de contrôle sont devenus obsolètes.
Dans ce cas, plutôt que d’investir dans une machine entièrement neuve, il est possible de moderniser l’infrastructure d’automatisation du système existant.
Les opérations de modernisation peuvent inclure :
- le remplacement d’anciens automates programmables (API),
- la mise à niveau des interfaces homme-machine (IHM),
- le remplacement des variateurs,
- la remise à neuf des armoires électriques,
- le remplacement des capteurs,
- le développement de nouveaux logiciels d’automatisation,
- la mise en place de systèmes de gestion de recettes,
- l’installation d’un accès à distance,
- la mise en place d’une connectivité SCADA.
La migration d’anciens systèmes de contrôle — pour lesquels les pièces de rechange sont souvent difficiles à trouver — vers des plateformes modernes permet de prolonger la durée de vie opérationnelle de la machine.
Comment planifier un projet d’automatisation en usine ?
Chaque site de production présente des besoins qui lui sont propres. Par conséquent, plutôt que d’appliquer un système standardisé directement à des projets d’automatisation industrielle, il est essentiel de mener une analyse détaillée du processus spécifique.
En règle générale, un projet se décompose en plusieurs étapes :
- Analyse du processus
Les principes de fonctionnement des machines ou de la ligne de production sont examinés.
- Conception du système
Les automates programmables (API/PLC), les interfaces homme-machine (IHM), les variateurs, les capteurs et autres équipements d’automatisation sont sélectionnés.
- Conception électrique et automatisation
Les armoires électriques, les raccordements sur site et l’infrastructure de contrôle sont conçus.
- Développement de logiciels pour API et IHM
Des algorithmes de contrôle, adaptés au processus spécifique des machines, sont développés.
- Tests et mise en service
Le système est testé sur site, et les optimisations nécessaires sont apportées en fonction des conditions réelles de production.
- Support technique
Après la mise en service, les performances du système sont suivies, et des améliorations logicielles ou des ajustements du processus sont mis en œuvre si nécessaire.
Automatisation industrielle : l’infrastructure de production du futur
Avec la progression de la numérisation dans les usines, il ne suffit plus que les machines fonctionnent simplement de manière automatique.
La capacité des équipements de production à communiquer entre eux, la transmission de données vers des systèmes centralisés et la surveillance des processus en temps réel deviennent des enjeux de plus en plus cruciaux.
Une intégration adéquate des automates (API), des interfaces homme-machine (IHM), des variateurs de vitesse, des systèmes d’asservissement, des capteurs et des logiciels de supervision (SCADA) permet de créer des infrastructures de production plus traçables, plus fiables et plus efficaces.
DUOS Otomasyon développe des solutions pour divers processus de production, incluant le développement de logiciels pour API et IHM, l’automatisation de machines et de lignes de production, la conception d’armoires électriques et de contrôle, les applications d’asservissement et de variation, le contrôle de processus, les systèmes SCADA, ainsi que des services de mise en service.
Vous pouvez contacter DUOS Otomasyon pour l’installation d’un nouveau système d’automatisation sur votre ligne de production ou pour la modernisation d’une installation existante.