Du tableau de commande à la machine : SIMATIC ET 200 fait évoluer l’architecture d’E/S distribuées

Introduction

Les architectures d’automatisation industrielle deviennent de plus en plus décentralisées. Plutôt que de raccorder chaque capteur et chaque actionneur au grand tableau de commande central, les constructeurs de machines et les exploitants d’usines déplacent les fonctions d’entrée et de sortie plus près du procédé de production. Siemens répond à ces exigences grâce à la gamme Simatic ET 200 d’E/S distribuées . Cette famille de produits comprend des modules compacts IP20 destinés aux tableaux de commande, ainsi que des dispositifs robustes IP65, IP67 et IP69K pouvant être installés directement sur les machines.

ET 200SP offre des E/S compactes et évolutives pour l’automatisation générale, tandis que ET 200MP prend en charge des applications modulaires hautes performances. L’ET 200AL est conçu pour les espaces d’installation restreints et les parties mobiles des machines. L’ET 200pro apporte des fonctions de contrôle et d’E/S modulaires à l’extérieur de l’armoire, tandis que l’ET 200eco PN fournit des blocs d’E/S robustes destinés à une installation au niveau du terrain. Ensemble, ces systèmes constituent une base flexible pour l’automatisation décentralisée moderne.

POURQUOI E/S distribuées S’approche davantage du procédé

Dans une architecture centralisée classique, les signaux du terrain sont raccordés individuellement aux Cartes d’E/S dans l’armoire de commande principale. Cette approche est simple pour les petites machines, mais les besoins en câblage augmentent rapidement à mesure que la distance entre le contrôleur et les dispositifs de terrain augmente. Une station d’E/S distribuée collecte les signaux à proximité de la machine et échange des données de processus avec le contrôleur via un réseau industriel tel que PROFINET. Les entrées numériques, les mesures analogiques, les sorties d’actionneurs, les données IO-Link et les informations de diagnostic peuvent ainsi être transmises via une infrastructure de communication commune.

Des câbles de capteurs et d’actionneurs plus courts permettent de réduire les travaux d’installation, l’utilisation des chemins de câbles et les erreurs de câblage. Les stations localisées facilitent également la construction modulaire des machines. Une section de convoyeur, une unité d’emballage ou un module de procédé peut être conçue comme un module fonctionnel et raccordée au contrôleur de niveau supérieur lors de l’assemblage de la ligne de production. Ce changement architectural améliore également le diagnostic. Les systèmes d’E/S distribués modernes I/O peut signaler les pannes de canal, les ruptures de fil, les courts-circuits, l’absence de tension de charge et l’état de l’appareil au système d’automatisation. Le personnel d’entretien reçoit des informations plus précises que celles disponibles avec une installation classique basée sur des borniers.

La Portefeuille SIMATIC ET 200 couvre à la fois les configurations montées en armoire et celles montées sur machine, permettant aux ingénieurs de choisir le degré de protection, la densité de modules, l’interface réseau et le concept de service requis pour chaque zone de la machine.

ET 200SP et ET 200MP Optimiser l’automatisation basée sur armoire

SIMATIC ET 200SP est destiné aux applications nécessitant une forte densité de voies dans une armoire de commande compacte ou une boîte de commande décentralisée. Sa structure modulaire comprend des modules d’interface, des unités centrales (CPU), des entrées/sorties numériques et analogiques, des modules à sécurité fonctionnelle, des modules de communication, des modules technologiques et des composants de démarrage de moteur.

La technologie de raccordement par enfoncement simplifie le câblage sur site, tandis que le concept de BaseUnit sépare les fonctions des bornes du module électronique. Selon la configuration, les modules peuvent être remplacés ou entretenus sans démonter l’ensemble de la station. Les diagnostics intégrés au niveau des canaux et des modules aident les techniciens à identifier rapidement les pannes.

La Système ET 200SP prend également en charge différentes architectures de communication. La fonctionnalité MultiFieldbus permet à certaines configurations de fonctionner avec PROFINET, EtherNet/IP ou Modbus TCP, offrant ainsi une plus grande flexibilité aux constructeurs de machines lors de la fourniture d’équipements à divers clients. Les modules maîtres IO-Link assurent un niveau supplémentaire de connectivité pour les capteurs et actionneurs intelligents.

ET 200MP dessert une gamme de performances différente. Il utilise la technologie modulaire d’entrées/sorties (I/O) associée au système SIMATIC S7-1500 et convient aux applications exigeant un traitement rapide des signaux, une synchronisation précise ou une configuration centralisée comportant un grand nombre de modules. Il peut être installé comme I/O local à côté d’un contrôleur S7-1500 ou utilisé dans une station distribuée via un module d’interface approprié.

En conséquence, ET 200SP est souvent choisi lorsque la compacité et l’extensibilité flexible des canaux constituent les exigences principales, tandis que l’ET 200MP convient parfaitement aux machines sophistiquées et aux systèmes de production où la vitesse de traitement, la précision des mesures et le fonctionnement déterministe revêtent une importance accrue.

ET 200AL et ET 200pro Rapprocher les entrées/sorties directement de la machine

Supprimer l’armoire de commande exige un matériel d’entrées/sorties capable de résister à la poussière, aux vibrations, à l’huile, à l’humidité et aux chocs mécaniques. SIMATIC ET 200AL et ET 200pro répondent à ces conditions grâce à des boîtiers protégés et à une technologie de raccordement orientée vers le terrain.

SIMATIC ET 200AL est un système compact IP65/67 conçu pour les espaces d’installation restreints. Ses modules étroits et légers peuvent être montés dans différentes orientations, y compris sur des composants mobiles de la machine. Des connecteurs M8 et M12 permettent de raccorder capteurs et actionneurs sans utiliser de barrettes de raccordement conventionnelles.

Les applications typiques de l’ET 200AL comprennent les machines d’assemblage, les systèmes de manutention, les équipements d’emballage compacts et les sections de machines où le poids et l’espace d’installation sont limités. Le positionnement des entrées/sorties à proximité des dispositifs du terrain réduit la longueur des câbles et peut diminuer le risque d’endommagement des fils dans les applications mobiles.

SIMATIC ET 200PRO offre une plateforme IP65/67 plus modulaire destinée à une installation directe sur la machine. En complément des entrées/sorties standard et sécurisées, le système intègre des fonctions de communication, des démarreurs moteur et des contrôleurs distribués. Il convient ainsi aux systèmes de convoyeurs, aux lignes de production automobile, aux installations logistiques et à d’autres machines nécessitant une station d’automatisation locale plus étendue.

ET 200pro peut donc fonctionner comme bien plus qu’une simple interface de signaux distants. Grâce à son processeur intégré, une section de machine peut traiter localement des tâches de commande tout en restant connectée au réseau d’usine. Ce concept d’intelligence distribuée permet de réduire les temps de réaction et de faciliter la réutilisation de modules machines standardisés.

ET 200eco PN étend les entrées/sorties par bloc sans armoire

Toute application ne nécessite pas une station modulaire. Lorsqu’un nombre défini de voies doit être installé directement sur le terrain, SIMATIC ET 200eco PN offre une alternative compacte d’entrées/sorties par bloc.

ET 200eco PN s’avère particulièrement pertinente pour les lignes de convoyeurs, les systèmes de manutention, les équipements extérieurs et les zones de production où l’installation d’un boîtier de commande supplémentaire augmenterait les coûts ou occuperait un espace précieux. Des fonctions numériques, analogiques, IO-Link et sécurisées standard permettent au système de répondre à une large gamme de besoins au niveau du terrain.

Le choix entre les modèles ET 200eco PN, ET 200AL et ET 200pro dépend de plus que de la protection de l’environnement. Les ingénieurs doivent évaluer si l’application nécessite des entrées/sorties fixes en bloc ou une extension modulaire, une capacité de commande locale, des canaux à sécurité intégrée, des fonctions de gestion des moteurs, une flexibilité de remplacement des modules et une évolutivité future.

La topologie réseau, la segmentation de l’alimentation électrique, la compatibilité électromagnétique, le codage des connecteurs et l’accessibilité pour la maintenance doivent également être évaluées lors de la conception. Rapprocher les entrées/sorties de la machine réduit le câblage conventionnel, mais accroît l’importance d’une installation sur site coordonnée et de diagnostics intégrés aux dispositifs.

Conclusion

SIMATIC ET 200 illustre comment les entrées/sorties distribuées ont évolué depuis une simple extension distante de l’API central vers une couche d’automatisation complète.

En associant chaque zone de la machine à la Famille ET 200 , les fabricants peuvent réduire le câblage, améliorer le diagnostic et mettre en place des systèmes de production plus modulaires. Le résultat est une architecture d’automatisation qui s’étend depuis l’armoire de commande jusqu’à la machine elle-même, tout en maintenant des pratiques cohérentes de communication, d’ingénierie et de maintenance.