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Comment améliorer les processus et la surveillance des systèmes d'automatisation numérisés avec des codeurs intelligents IO-Link

20 janv. 2020

L'utilisation de capteurs intelligents est une exigence essentielle pour la numérisation des processus, de plus en plus répandue dans l'automatisation industrielle et logistique.

Outre la mesure de positions et de vitesses dans les machines et les différents process, les codeurs IO-Link peuvent également fournir des informations précieuses pour l'amélioration des processus et la surveillance des systèmes.

Cependant, ce sont les codeurs intelligents IIoT (Industrial Internet of Things), tels que les AHS36 IO-Link Advanced et AHM36 IO-Link Advanced de SICK, qui offrent la valeur ajoutée ultime et qui, grâce à leur intelligence, supportent efficacement les systèmes informatiques de pointe.

Les AHS36 IO-Link Advanced et AHM36 IO-Link Advanced de SICK ont été conçus comme des appareils de terrain intelligents, et prêt pour l’avenir, et l’intégration dans des structures IIoT intelligentes. En plus de la mesure des positions et des vitesses de rotation, les codeurs peuvent enregistrer et communiquer une grande variété de données de diagnostic qui peuvent être utilisées, par exemple, dans la surveillance d'état des procédés.

Parmi les autres nouveautés, on trouve la possibilité de configurer et de surveiller un large éventail de seuils liés à l'application dans le codeur lui-même et de signaler les valeurs inférieures ou supérieures à ces seuils.

Ainsi, les AHS36 IO-Link Advanced et AHM36 IO-Link Advanced sont capables de prendre des décisions localement et d'agir en toute indépendance, c'est-à-dire sans avoir à communiquer avec le système d'automatisation de la machine.

Ces fonctions intelligentes permettent de réduire considérablement les charges de communication et d'améliorer les temps de réponse dans les réseaux Ethernet et bus de terrain où se trouvent les codeurs IO-Link. De plus, la communication directe entre les dispositifs IO-Link sur le terrain améliore le fonctionnement et la qualité des processus. Cela signifie que des systèmes de traitement de données associés à  des codeurs IIoT performants peuvent générer une réelle valeur ajoutée.

Cependant, il est essentiel que le design fondamental du capteur soit correctement conçu, en particulier  concernant l'intégration mécanique et électrique des codeurs.

Intégration mécanique : flexibilité et compatibilité optimales

Codeur IO-link, flexibilité et compatibilité maximales

Le codeur monotour rotatif AHS36 IO-Link et le codeur multitours AHM36 IO-Link sont utilisés pour mesurer les positions absoules et vitesses de rotation dans les machines et autres applications des systèmes d'automatisation industrielle et logistique.

Les codeurs sont entièrement magnétiques et possèdent un boîtier métallique ce qui les rend très robustes. En outre, ils disposent d'une résolution qui peut être adaptée aux besoins particuliers de l'application spécifique. La variante monotour AHS36 IO-Link a une résolution allant jusqu'à 14 bits, tandis que la variante multitours mécanique AHM36 IO-Link, qui ne nécessite ni batterie ni maintenance, offre une résolution pouvant atteindre 26 bits. 

Du point de vue de l'intégration, les deux familles de produits sont conçues pour une flexibilité maximale. Avec un diamètre de seulement 36 millimètres, elles sont idéales pour les applications où l'espace d'installation est limité.

En même temps, les différentes versions d'arbres et la bride d'adaptation multifonctionnelle avec une grande variété de trous de montage permettent une grande flexibilité lors de la conception et de la modification de l'interface mécanique.

Il en résulte une compatibilité quasi totale avec les composants de plus grande taille et avec d'autres marques de capteurs actuellement disponibles sur le marché. Le passage à ces codeurs innovants et intelligents est donc simple et sans risque.

Intégration électrique : communication pour l'ère numérique

Des câbles standard non blindés peuvent être utilisés pour le raccordement électrique des codeurs. Ces câbles sont nettement plus économiques que les câbles spéciaux. Les codeurs sont équipés de connecteurs rotatifs ou de sorties câble qui réduisent au minimum l'espace nécessaire à l'installation.

L'interface IO-Link pour la transmission de données de process telles que la position et la vitesse est une caractéristique standard de ces codeurs monotour et multitours. La gamme des codeurs SICK comprend également des produits avec interfaces SSI et CANopen.

Les codeurs IO-Link peuvent être intégrés rapidement, facilement et à moindre coût dans des environnements de bus de terrain de niveau supérieur via un maître IO-Link en téléchargeant leur IODD (IO Device Description) depuis le portail central IODDfinder. Les codeurs peuvent également être configurés à l'aide de cette interface ou de SICK SOPAS Engineering Tool.

Contrairement aux codeurs Ethernet, les codeurs IO-Link n'ont pas besoin d'une alimentation en tension séparée ou de câbles individuels. Leurs signaux peuvent être collectés par un maître IO-Link et envoyés via un seul câble. Cela réduit considérablement le coût de l'intégration. En cas de remplacement d'un codeur individuel, la fonction de mémorisation des données permet de transférer les réglages du codeur directement sur le nouvel appareil via IO-Link, ce qui permet de réduire au minimum les temps d'arrêt.

Des fonctionnalités avancées intelligentes qui font la différence

L'interface IO-Link des codeurs AHS/AHM36 est la base qui rend possible la communication et la transmission des différentes données que peuvent fournir les versions « basic » et « Advanced ».

La version « Basic » offre tous les avantages fonctionnels d'IO-Link, avec un indice de protection IP65 et la possibilité de fonctionner sur une plage de température comprises entre -20 °C et +70 °C.

Parmi ses nombreux avantages, on retrouve la configuration spécifique à l'application à l'aide de blocs fonctionnels via un maître IO-Link et une intégration aisée dans une large gamme de réseaux Ethernet et de bus de terrain de niveau supérieur.

 

Les versions « Advanced » peuvent être utilisés dans une plus grande variété d'environnements car ils ont un indice de protection IP66 ou IP67 et sont conçus pour travailler dans des plages de températures de fonctionnement de -40 °C à +85 °C.

Plus important encore, l'intelligence déportée et intégrée dans la nouvelle génération de codeurs IIoT répond à toutes les exigences pour une intégration réussie dans des systèmes de traitements de données dans l’Industrie 4.0 et/ou les usines intelligentes.

L'une des principales caractéristiques des codeurs intelligents est l’étendu des possibilités de réglages additionnels qui sont proposées. Dans les versions "Basics", le nombre de pas par tour, le sens de rotation et la fréquence d'échantillonnage pour le calcul de la vitesse sont quelques-uns des paramètres qui peuvent être réglés.

Les versions avancées offrent la  possibilité d’ajuster le format de la trame de sortie des  données  de process sur 8 octets et propose également des fonctionnalités de type axe bouclé et cames électroniques. Ainsi, la circonférence d'une roue de mesure et un rapport  de réduction peuvent être saisis directement et des seuils d'alarme mini et maxi pour la position, la température et les paramètres de diagnostic peuvent être spécifiés. Cela signifie que les codeurs exécutent des fonctions qui, autrement, devraient être gérées  par le système d'automatisation de la machine.

De ce fait, moins de communication entre les couches inférieures de la machine et le niveau de commande est nécessaire et par conséquent moins de programmation dans l'API de la machine est à réaliser.

Les codeurs intelligents SICK disposent également de deux mémoires de diagnostic, dont l'une peut être réinitialisée par le client après une phase de maintenance par exemple.après

une
phase
de maintenance
par
 

 L'autre stocke tout l'historique de diagnostic dans une mémoire spécifique qui ne peut pas être effacée.

Dans le codeur avancé de la gamme « Advanced », la broche de raccordement 2 peut également être utilisée comme broche multifonctionnelle. Par exemple, en tant que sortie de déclenchement, le codeur signale par l'intermédiaire de cette base lorsqu'un seuil a été atteint. Celle-ci peut aussi être utilisée comme entrée de déclenchement, pour régler une prise d’origine dont la valeur aura été préalablement ajustée ou pour réinitialiser la mémoire de diagnostic. Des « Smart Tasks »peuvent également être activées via la broche 2, par exemple  avec le signal d'une cellule photoélectrique qui déclenche la mesure de la longueur d'un objet. Ces tâches intelligentes qui peuvent être ainsi exécutées par les codeurs AHS36 IO-Link Advanced et AHM36 IO-Link Advanced sont basées sur des fonctions logiques intégrées qui permettent aux codeurs IIoT d’effectuer des tâches d'automatisation de façon indépendantes. Ils peuvent par exemple piloter directement des systèmes de tri ou des dispositifs d’extraction dans les machines d'emballage et les convoyeurs stationnaires.

Versions en acier inoxydable pour l'industrie alimentaire, pharmaceutique et pour les applications extérieures

Illustration du codeur intelligent IO-link version acier inoxydable

Les versions « Basic » et « Advanced » des codeurs AHS36 IO-Link et AHM36 IO-Link représentent les compléments idéaux à la gamme existante de codeurs AHS/AHM36 avec interfaces CANopen et SSI de SICK. L'AHS/AHM36 IO-Link Advanced en particulier, avec sa taille de 36 mm seulement et doté d'une interface IO-Link et de fonctionnalités complètes, définit de nouveaux standards de performance sur le marché. De plus, ces deux variantes   sont également disponibles en acier inoxydable : AHS36 IO-LinkInox et AHM36 IO-Link Inox.

Ces codeurs sont  remarquablement robustes et résistants aux produits chimiques. De plus, ils ont une durée de vie augmenté et un indice de protection IP69K. Les versions en acier inoxydable peuvent être utilisées dans l'industrie agro-alimentaire, l'industrie des boissons et l'industrie pharmaceutique et sont également adaptées aux applications extérieures.

Dans un proche avenir, SICK prévoit de lancer de nouvelles versions des codeurs avec des boîtiers en métal et en acier inoxydable dotés d'une interface SAE J1939. Ce type d'interface est couramment utilisé dans l'automatisation des machines agricoles et forestières, les engins miniers, de travaux publics et de construction  , ainsi que dans les véhicules municipaux comme les camions poubelles par exemple..

 

Dans toutes les applications, les codeurs AHS36 IO-Link etAHM36 IO-Link IIoT fonctionnent comme des capteurs intelligents, capable de communiquer et de prendre des décision. 

 Ils ouvrent denouvelles perspectives pour les systèmes de traitement et d’analyse des données.

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