L'automatisation modulaire en traitement de l'eau

L'automatisation modulaire en quatre étapes

Vous ne pouvez pas faire grand chose face aux fortes variations de la consommation et de la qualité de l'eau brute. Mais vous pouvez veiller à ce que votre système de traitement de l'eau puisse les gérer intelligemment. C'est là que le concept d'Industrie 4.0 mise en réseau et l'automatisation modulaire de Festo entrent en jeu.

L'automatisation modulaire avec le CPX

Festo a rendu intelligente la technique d'automatisation. Grâce à la digitalisation, nous pouvons maintenant mettre en réseau et faire interagir les modules automatisés sur le terrain, et ce facilement, en toute sécurité et avec fiabilité. La philosophie se traduit par des composants intelligents qui peuvent être combinés de manière flexible et avec précision en fonction des besoins et des exigences. Chaque module possède la technologie d'automatisation complète dont il a besoin pour traiter son propre processus.

Notre plateforme d'automatisation CPX sert de plaque tournante pour le traitement décentralisé des signaux et le contrôle des fonctions. De cette façon, vous pouvez gérer les variations de consommation d'eau et de qualité de l'eau brute beaucoup plus efficacement et économiquement qu'avec un système de contrôle central. Il suffit de mettre en place et de brancher les éléments manquants, qu'il s'agisse d'un système de filtration ou d'autres étapes de processus, soit le numbering-up en lieu et place d'un scale-up complexe.

L'intelligence sur le terrain

Comparaison : modularité versus centralisation

Traitement de l'eau : l'automatisation modulaire

Jusqu'à présent, les installations et processus de traitement de l'eau étaient généralement conçus comme suit : définition d'une quantité de production au sein d'une unité de temps donnée et mise au point d'un processus technique. Le tout étant commandé et surveillé par un système de contrôle central. Ce système fonctionne bien tant que le volume de production requis reste le même.

Mais c'est précisément ce qui n'arrive pas. Ou alors, c'est la qualité de l'eau brute qui varie. Intervenir dans une telle automatisation centralisée se révèle alors extrêmement complexe, car cela nécessite une modification du processus entier et de la technique d'automatisation. Pour ce faire, vous avez en outre besoin de quelqu'un qui connaît exactement cette structure spécifique et sa programmation. Un débit inférieur peut également affecter la qualité de la production et compromettre la rentabilité de l'installation. Enfin et surtout, la maintenance et les réparations sont fastidieuses et coûteuses, car vous devez toujours arrêter et redémarrer l'ensemble du système.

Avec le concept d'automatisation modulaire, il existe désormais une véritable alternative pour toutes les industries qui traitent et utilisent l'eau : chaque module de l'installation mis en réseau constitue une unité fonctionnelle distincte, fonctionne de manière autonome et comprend le système de contrôle complet de Festo. Cela signifie que vous pouvez facilement le connecter et le déconnecter en fonction de vos besoins, rapidement et à peu de frais. Les changements de volume de production peuvent ainsi être mis en œuvre de manière flexible. Le logiciel d'application ne doit pas être reprogrammé ou reconfiguré. Les coûts de maintenance diminuent également de manière significative.

Exemple pratique : la production de boissons

Production de boissons

La composition de l'eau brute varie selon l'emplacement de l'usine. Et des impuretés supplémentaires peuvent parfois se manifester. Des étapes de traitement de l'eau adéquates sont alors nécessaires pour que vous receviez de l'eau de haute qualité pour la production. Une combinaison parfaitement adaptée de systèmes de filtration s'avère alors nécessaire : filtres à graviers, échangeurs d'ions, systèmes d'ultrafiltration ou d'osmose inverse, etc.

L'automatisation modulaire présente ici un avantage évident, car elle peut s'adapter rapidement aux changements de circonstances et intégrer facilement les modules de filtration nécessaires. En effet, chacun de ces modules contient déjà les fonctions d'automatisation requises, qui sont mises en œuvre par le système d'E/S déportées avec API intégré de Festo. Par conséquent, ils peuvent être complétés facilement en fonction des besoins.

Votre chemin vers l'automatisation modulaire

Nous utilisons ici la filtration de l'eau à titre d'exemple pour vous montrer comment convertir, en quatre étapes seulement, une installation technique conventionnelle à grande échelle avec automatisation centralisée en une solution modulaire, décentralisée et automatisée. Pour ce faire, nous prenons une installation de traitement d'eau typique qui a été conçue précisément pour les exigences d'autrefois et qui est maintenant difficile à modifier (scale-down ou scale-up). L'automatisation modulaire en fait un système flexible qui vous permet d'ajuster rapidement et facilement la quantité de production en supprimant (numbering-down) ou en ajoutant (numbering-up) des modules.

À titre d'exemple, nous prenons la version, auparavant habituelle, d'un système de filtration d'eau avec un système de contrôle et de commande central. Le terminal de distributeurs y est connecté en tant que système d'E/S déportées avec une partie pneumatique intégrée via un bus de terrain. Les composants de contrôle des appareils de terrain sont installés dans l'armoire de commande.

Étape 1 : décomposition en sous-processus

De tels systèmes conventionnels de traitement de l'eau peuvent être modularisés de manière simple. Pour ce faire, l'ingénierie des processus est d'abord décomposée en sous-processus. Pour chaque sous-processus est défini un module contenant tous les composants mécaniques et d'automatisation nécessaires au fonctionnement autonome.

Étape 2 : modulariser l'automatisation

L'automatisation est modularisée de la même manière : les composants de l'armoire de commande et la commande centrale (le logiciel d'application d'ingénierie des processus) sont divisés de sorte que chaque module soit équipé de ses propres contrôleurs, composants E/S déportés et commandes pneumatiques.

Étape 3 : coordination du système global

Lorsque les modules ont été interconnectés afin de former une installation de traitement, chaque module fournit ses fonctionnalités spécifiques de manière encapsulée via une interface de données. Le mode de fonctionnement, l'état, les valeurs mesurées des processus, les alarmes, etc. peuvent ainsi être consultés ou écrits pour que le système fonctionne.

Pour ce faire, vous avez également besoin d'un système de gestion des processus qui coordonne les fonctionnalités des modules au sein du système global et permet ainsi la gestion de l'installation complète. Toutefois, cette étape est beaucoup plus légère qu'avec les commandes centralisées. Comme nous le disions, les fonctions de contrôle liées au processus se trouvent déjà dans les modules en tant que tels.

Étape 4 : adaptation flexible des systèmes modulaires

Les modules décrits vous permettent de construire des systèmes dans n'importe quelle configuration exactement comme vous le souhaitez et selon les exigences actuelles. Il vous suffit d'ajouter des modules de construction et de fonction identiques. La flexibilité est assurée dès le début et perdure : il s'agit du numbering-up en lieu et place du scale-up.

L'automatisation modulaire est relativement simple. Et elle est encore plus simple avec Festo. Nos experts se feront un plaisir de vous conseiller.

Arguments en faveur de l'automatisation modulaire

La modularisation décrite ici est basée sur l'exemple d'un système de filtration d'eau qui était auparavant contrôlé de manière centralisée. Cependant, le principe peut également être appliqué à d'autres domaines industriels. Et les exploitants d'usine ne sont pas les seuls à bénéficier de la flexibilité qu'offre l'automatisation modulaire des processus Festo. Les fabricants de machines eux aussi peuvent profiter d'un concept modulaire.

Avantages pour les exploitants et les OEM

  • Numbering-up/-down : l'automatisation modulaire facilite considérablement les modifications de l'ensemble du système. Elle rend ainsi l'ingénierie plus rapide et moins chère.
  • Transparence : chaque module de Festo est une unité définie avec précision dont les fonctionnalités sont claires.
  • Flexibilité : les modules sont donc également faciles à adapter. L'intégration d'étapes de processus supplémentaires devient par conséquent plus facile et plus rapide.
  • Simplicité : les modules comprennent leur propre logiciel d'application. L'infrastructure informatique globale devient ainsi moins complexe.
  • Indépendance : les modules Festo sont programmés avec Codesys conformément à la norme CEI 61131. Cela signifie qu'il n'y a pas de frais de licence et que vous êtes libre de choisir le matériel d'automatisation.
  • Synergie : les OEM peuvent également produire des modules uniformes en petites séries et les tester complètement avant la livraison. De cette façon, vous réalisez des économies d'échelle pendant la production et l'assemblage, réduisez vos coûts et pouvez aborder le marché au bon moment.

Le traitement de l'eau n'est qu'un début

Il est prévisible que la conception et l'ingénierie des installations de génie des processus changeront fondamentalement. Concernant l'Industrie 4.0, la recommandation NAMUR NE 148 a déjà formulé des « Exigences pour la technologie d'automatisation par la modularisation des systèmes d'ingénierie des processus ». En d'autres termes, dans toute l'industrie du process, les exploitants et les fabricants d'installations doivent absolument vérifier si des concepts modulaires sont déjà possibles pour leur usine.

Livre blanc : installations basées sur le principe Lego

Nous expliquons le passage à l'automatisation modulaire au sein de systèmes d'ingénierie des processus par l'exemple de la filtration de l'eau dans un livre blanc.

Vous pouvez télécharger le PDF ici.