Optimiser les E/S à distance pour un rendement, une maintenabilité et une adaptabilité supérieurs

Pour les systèmes d'entrée/sortie (E/S) à distance, le rendement est primordial. La notion d'E/S à distance est d'abord apparue parce que les opérations industrielles avaient besoin d'un moyen plus efficace de connecter les automates programmables (PLC) à leurs équipements. Plutôt que de faire courir de longs câbles jusqu'à chaque capteur et actionneur, les armoires E/S à distance ont consolidé ces connexions à proximité des équipements, toutes les données étant envoyées à l'automate programmable via un réseau partagé à l'échelle de l'usine.

Aujourd'hui, la demande en faveur d'un plus grand rendement s'est accrue. Pour être compétitifs, les concepteurs ont besoin de plus d'E/S dans une empreinte réduite. Ils cherchent des moyens de rationaliser la conception, l'installation et la maintenance des systèmes E/S, ainsi que des solutions capables de s'adapter à l'évolution de leurs besoins.

Vous pouvez suivre l'évolution de ces exigences dans l'histoire du système E/S IP20 u-remote de Weidmüller (Figure 1). Présenté pour la première fois en 2013, le système u-remote privilégie l'efficacité dans tous les sens du terme, en commençant par des modules E/S d'une largeur de 11,5 millimètres (mm) seulement. Ces modules remarquablement étroits réduisent l'espace requis dans l'armoire pour un système E/S à distance.

Figure 1 : Les modules du système E/S IP20 u-remote sont extraordinairement étroits, ce qui réduit leur empreinte au strict minimum. (Source de l'image : Weidmüller)

Des modules faciles à déployer et à entretenir

Les modules sont également efficaces en termes de productivité du personnel. Chaque module enfichable est raccordé au reste du système E/S par simple encliquetage. Aucun fond de panier ni câblage externe n'est requis. L'alimentation et les données sont acheminées via des connecteurs intégrés aux modules (Figure 2).

Figure 2 : Les modules du système E/S IP20 u-remote utilisent une conception enfichable qui se raccorde directement sans fond de panier. (Source de l'image : Weidmüller)

La conception enfichable permet également de simplifier la maintenance et les mises à niveau. Les modules peuvent facilement être ajoutés ou retirés pour effectuer des réparations ou modifier les fonctionnalités du système. En fait, de nombreuses tâches de maintenance peuvent être effectuées sans retirer de module grâce à leur conception en trois parties, qui se compose des éléments suivants :

• Barrette de connexion : permet de connecter physiquement les fils des capteurs et des actionneurs
• Section électronique : abrite les circuits chargés du traitement des signaux provenant des dispositifs connectés
• Base : permet le montage sur un rail DIN et assure la connectivité électrique entre les modules

Cette modularité permet le remplacement à chaud des composants électroniques sans interrompre les fonctions des autres modules ni perturber le câblage du module visé par la maintenance. Un levier de retrait intégré à la section électronique permet de réaliser cette opération sans aucun outil (Figure 3).

Figure 3 : Les modules E/S se composent d'une barrette de connexion, d'une section électronique et d'un module de base. (Source de l'image : Weidmüller)

En 2014, Weidmüller a lancé des modules haute densité doublant le nombre de conducteurs par module pour le porter à 32. Par exemple, la fiche de raccordement compacte UR20-PG0.35 permet de connecter jusqu'à huit entrées de capteurs à quatre fils à chaque module.

Depuis, l'entreprise a lancé une grande variété de modules. Le module de sécurité UR20-PF-O-2DI-DELAY-SIL, lancé en 2015, est un exemple notable. Ce module conforme à la norme SIL 3 fournit des circuits d'arrêt d'urgence et des fonctions de détection des courts-circuits. Les autres types de modules incluent les suivants :

• UR20-4AI-UI-12, avec quatre entrées de capteurs analogiques et une précision de 0,1 % de la plage pleine échelle (FSR)
• UR20-4AO-UI-16, avec quatre sorties analogiques pour contrôler jusqu'à quatre actionneurs avec une précision de 0,05 % de la valeur finale de la plage de mesure
• UR20-16DI-P, avec jusqu'à 16 entrées numériques avec une fréquence maximum de 1 kilohertz (kHz)
• UR20-8DO-P, qui peut commander jusqu'à huit canaux de sortie numérique jusqu'à 500 milliampères (mA) chacun

Des options E/S spécialisées incluent l'UR20-2CNT-100, qui possède deux compteurs indépendants de 32 bits et 100 kHz, et l'UR20-2PWM-PN-0.5A, qui commande deux sorties de modulation de largeur d'impulsion (PWM) jusqu'à 40 kHz.

Connectivité du bus de terrain et intelligence logicielle

Au-delà de la consolidation des E/S, une fonction essentielle des systèmes E/S à distance est de se connecter au réseau de l'usine. Avec u-remote, cette fonction est assurée par un coupleur de bus de terrain. Ces coupleurs sont disponibles pour les protocoles de bus de terrain les plus courants. Par exemple, l'UR20-FBC-PN-ECO prend en charge PROFINET RT, tandis que l'UR20-FBC-EC offre une mise en réseau Ethernet et EtherCAT.

Chaque coupleur de bus de terrain est également doté d'un serveur Web intégré. Ce serveur intégré permet d'identifier rapidement les erreurs grâce à des diagnostics en texte brut, ce qui accélère le démarrage et réduit les temps d'arrêt. Les serveurs permettent également aux opérateurs de surveiller et d'entretenir le système tout au long de sa durée de vie. Par exemple, les serveurs Web peuvent simuler des entrées et des sorties. Cette fonctionnalité est pratique pour les tests, car elle permet aux utilisateurs de vérifier le comportement de la station sans interagir physiquement avec les dispositifs connectés.

Comme pour les modules, Weidmüller a continué à étendre sa gamme de coupleurs de bus de terrain au fil du temps. Aujourd'hui, onze des protocoles les plus populaires sont pris en charge.

Conclusion

Les opérations industrielles exigeant toujours plus de rendement, les systèmes E/S à distance doivent s'adapter. Le système IP20 u-remote de Weidmüller illustre cette évolution. À partir d'une base de modules E/S ultraminces, le système a étendu ses capacités au fil du temps, en ajoutant la prise en charge de nouvelles options E/S et de bus de terrain. Sa conception modulaire nécessite un minimum d'outils et apporte une meilleure efficacité à la conception, au déploiement, à la maintenance et aux mises à niveau des systèmes E/S à distance.