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Comment piloter un vérin pneumatique avec un automate ?

Le vérin pneumatique, c’est le composant le plus simple pour automatiser un mouvement. On trouve différents types de vérins pneumatiques : linéaires, rotatifs, avec ou sans guidage. Pour le faire bouger, nous aurons besoin d’air comprimé ; Pour piloter les mouvements d’un vérin pneumatique avec un automate nous aurons aussi besoin d’un distributeur. Nous avons déjà abordé le principe du distributeur ici : https://www.motionsquare.fr/que-signifient-tous-ces-chiffres-marques-sur-un-distributeur/

A chaque vérin correspondra un distributeur. Pour répondre à la question du pilotage d’un vérin pneumatique avec un automate, il va falloir d’abord compter combien de vérins sont sur la machine.

 

Premier cas : Nous avons très peu de vérins.

Ici, l’idéal, c’est d’utiliser des distributeurs individuels. Chaque distributeur est piloté par un ou deux signaux en 24 Volts provenant de l’automate. L’automate devra donc intégrer d’une carte de sorties Tout Ou Rien. Par exemple, avec une carte de 8 sorties, il est possible de piloter 8 bobines : soit 4 distributeurs bistables, ou 8 distributeurs monostables.

Comment piloter un vérin pneumatique avec un automate ?
source https://new.siemens.com/fr/fr.html et festo.fr

Second cas : Nous avons entre 4 et 8 vérins.

Nous allons donc avoir besoin d’un peu plus de distributeurs. La meilleure solution : un petit îlot de distributeurs. On monte les distributeurs sur une embase commune pour l’alimentation en air comprimé.

Pour la connectique électrique, plusieurs choix sont possibles.  La plus basique : On connecte chaque bobine individuellement à la carte de sorties Tout Ou Rien de l’automate, comme dans le premier cas. Attention aux erreurs de câblage avec tous ces fils !

Autre choix, le pilotage des bobines par un câble multipôle. Tous les fils sont regroupés dans un seul câble. On rapporte ensuite le câble à l’automate, Puis on raccorde chaque fil du câble à une sortie de l’automate.

Comment piloter un vérin pneumatique avec un automate ?
source : www.se.com/fr/fr et festo.fr

Dernier cas, Nous avons beaucoup de vérins.

Nous allons donc avoir besoin de beaucoup de distributeurs. Encore une fois, l’îlot de distributeurs reste le montage le plus pratique. En revanche, pour la connectique électrique, évitons les méli-mélos de câbles ! Dans ce cas, la solution de câblage par bus de terrain devient nécessaire.  Un seul câble permet une communication numérique et bidirectionnelle entre l’automate et l’îlot de distributeurs. Les possibilités offertes par le bus sont multiples. Possibilité de tester les fonctionnalités de l’îlot en se connectant dessus avec un PC, Possibilité d’avoir un diagnostic de la communication et des bobines, possibilité d’intégrer des fonctions supplémentaires sur l’îlot de distributeurs : rajouter des entrées décentralisées (par exemple : pour recueillir les signaux des capteurs de fin de course des vérins), des capteurs de pression, des régulateurs de pression proportionnels…

D’un point de vue financier, un terminal de distributeurs aura un coût plus élevé qu’un ensemble de distributeurs individuels. Mais si on prend en compte les coûts de câblage, de programmation, de mise en route, de diagnostic et de maintenance, alors la solution par bus de terrain offre une réduction des coûts de 30 à 40% !

Comment piloter un vérin pneumatique avec un automate ?
source bechhoff.fr et festo.fr

Centraliser ou décentraliser les distributeurs ?

Selon, la taille de la machine, il peut être utile de centraliser toutes les fonctions pneumatiques sur un seul îlot si les vérins pneumatiques sont tous concentrés dans la même zone. Si les vérins sont étendus sur une plus grosse machine, alors il est plus pertinent de décentraliser les distributeurs. En effet, plus les distributeurs sont proches des vérins, plus on réduit les volumes morts et les pertes de charges, plus les vérins sont rapides.

Dans ce cas, au lieu de regrouper tous les distributeurs sur un seul îlot, on éclate les fonctions en plusieurs petits îlots placés au plus près des vérins pneumatiques.

Comment piloter un vérin pneumatique avec un automate ?
source festo.fr

Côté automate, là aussi c’est plus simple : plus besoin d’ajouter des cartes d’entrés et de sorties sur l’automate. Les automates intègrent tous d’office une communication par bus de terrain pour le raccordement de tous les composants d’automatisme. Notamment les îlots de distributeurs, la motorisation brushless, les terminaux d’entrées/sorties électriques, les systèmes de vision, les Interfaces Homme-Machines…

Les bus de terrain les plus utilisés de nos jours sont les réseaux basés sur la technologie Ethernet. Parmi tous ces réseaux, on retrouve donc en tête Profinet (Siemens), Ethernet IP (Rockwell, Schneider Electrics), et EtherCat (Beckhoff, Festo, Omron). Ces réseaux offrent de nombreux avantages : https://www.motionsquare.fr/pourquoi-choisir-ethernet-pour-votre-communication-industrielle/

 

Il existe donc plusieurs moyens de piloter un vérin pneumatique avec un automate. La plus simple, le raccordement filaire, reste la plus pratique pour très peu de vérins. Mais attention aux quantités de fils à repérer ! la technologie par bus de terrain peut coûter un peu plus cher d’un point de vue matériel, mais offre de gros gains de temps à l’installation, à la mise en route et à la maintenance de la machine.

En parallèle, le bus de terrain offre de nombreux avantages sur des machines avec beaucoup de fonctions d’automatisme : simplification du câblage, diagnostic centralisé et détaillé, communication rapide et standardisée.

 

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