La distribution pneumatique repose désormais sur les îlots

Le 01/04/2015 à 14:00  

L'essentiel

Le rôle des distributeurs est essentiel de par l'utilisation plus que courante de la pneumatique dans les procédés et les machines de production.

Pour réduire les contraintes et les coûts d'installation, les industriels privilégient de plus en plus les îlots de distribution pneumatique.

Les nouvelles générations se caractérisent par une plus grande compacité, des débits toujours plus élevés, des fonctions supplémentaires et l'intégration accrue des bus de terrain basés sur Ethernet.

Depuis quelques années, l'optimisation des coûts énergétiques est devenue une préoccupation essentielle pour les industriels poussés par la maîtrise des coûts, le respect des réglementations, etc. Que ce soit pour la consommation électrique et en eau, la facture en air comprimé, en gaz et d'autres utilités, les fabricants et les organisations tentent de sensibiliser, avec de plus en plus souvent de réussite compte tenu aussi du contexte économique difficile. Dans le domaine de l'air comprimé qui est largement mis en œuvre dans l'industrie (outils et transport pneumatiques, coussins d'air, soufflage, séchage…), cela se traduit par la mise en place de capteurs et de solutions logicielles pour identifier les sources de fuites des réseaux, optimiser la consommation des équipements et, plus généralement,gérer d'une manière plus précise et plus efficace l'air comprimé.

Si certains éléments sont plus auscultés, et donc améliorés, que d'autres dans le cas de recherche des fuites, il n'empêche que tous les composants pneumatiques de la chaîne d'approvisionnement en air comprimé évoluent pour des raisons diverses et variées, à l'instar des actionneurs (vannes et vérins), des automatismes… C'est le cas évidemment aussi des distributeurs et électrodistributeurs. Ces derniers mois a d'ailleurs été lancé un certain nombre de nouveaux produits, comme les AV03 et AV05 d'Aventics (nouveau nom de l'activité pneumatique de l'allemand Bosch Rexroth, depuis son indépendance début 2013), les électroniques G3 et 580 d'Asco Numatics (groupe américain Emerson), la série SY de SMC. D'où la curiosité de voir quelles sont les tendances du côté des îlots de distribution pneumatique…

Avant de nous intéresser aux raisons de la demande en îlots de distribution pneumatique, un petit rappel sur le rôle d'un distributeur. Dans les systèmes automatisés, selon le site internet Wikipédia, cet élément de la chaîne de transmission d'énergie a pour fonctions de commuter et contrôler la circulation des fluides sous pression. Généralement constitué d'un tiroir qui coulisse dans un corps, le distributeur met en communication des orifices (connectables ou non) suivant plusieurs associations. Le tiroir peut être actionné par un levier, une bobine, un piston ou un ressort de rappel (pour ceux disposant d'une position neutre ou stable).

Les îlots sont aujourd'hui bien souvent privilégiés

Si l'on revient au monde de la pneumatique, la multiplication des distributeurs au plus près de chaque actionneur et autres organes pneumatiques a rendu leur mise en œuvre plus difficile et surtout plus coûteuse. « Il fallait en effet tirer autant de câbles électriques – signaux commandés directement par un automate – et de tuyaux qu'il y avait d'organes pneumatiques à contrôler », rappelle Vincent Meunier,ingénieurApplication automatisme service Support technique chez Aventics France. « Nous avons été les premiers en 19891990 à avoir l'idée de regrouper des terminaux, d'où également aujourd'hui une offre assez large en termes d'îlots de distribution », précise Frédéric Moulin, chef produits Gamme pneumatique chez Festo France. La centralisation au sein d'îlots de distribution pneumatique ne s'est toutefois pas faite du jour au lendemain. « L'air comprimé a été d'abord regroupé sur des embases communes il y a plus de quinze ans, puis les fonctions électriques quelques années après », poursuitVincent Meunier (Aventics France). Cela n'étonnera donc personne que « les îlots de distribution pneumatique soient très utilisés et de plus en plus mis en œuvre d'ailleurs », constate Hubert Bechler, responsable Systèmes pneumatique et automatisme chez Bürkert France. Les industriels s'orientent aujourd'hui plus vers les îlots que vers les distributeurs, car c'est plus avantageux. « Il y a déjà moins de tuyaux et de câbles à tirer, d'où des gains en termes de temps d'installation et de coûts. S'il y a une dizaine d'années, les clients hésitaient – une solution avec seulement cinq distributeurs ou moins n'était pas intéressante économiquement –, la baisse des coûts,via celle de l'électronique et des matériaux (les polymères ont remplacé des matériaux plus nobles), rend désormais la mise en œuvre de quelques distributeurs pneumatiques rentable », explique Vincent Meunier (Aventics France).

Pour de nombreux industriels, l'air comprimé est un élément essentiel dans leurs moyens de production, ce qui implique une gestion optimisée à tous les niveaux de la chaîne pneumatique. La distribution en fait partie. Dans ce secteur, les industriels privilégient de plus en plus souvent des solutions centralisées, appelées îlots de distribution pneumatique.

Asco Numatics

Dès les années 1990, l'idée de regrouper ensemble des terminaux apparaît. La centralisation se fait d'abord au niveau de l'air comprimé qui est regroupé sur des embases communes, puis au niveau des fonctions électriques. Résultats : il y a moins de tuyaux et de câbles à tirer, d'où des gains en termes de temps d'installation et de coûts.

Festo

Mais il ne faut toutefois pas croire que les îlots ont totalement envahi les machines et les lignes de production… « Par habitude aussi, les clients utilisent, selon les cas, des têtes de commande ou des îlots de distribution pneumatique.On retrouve alors les deux technologies sur un site donné. La centralisation des commandes dans un coffret, elle, offre d'autres avantages, comme un accès aux différents éléments sans moyens particuliers et à hauteur d'homme », souligne Hubert Bechler (Bürkert France). Ou tout simplement, dans certains cas, comme en agroalimentaire où des nettoyages très sévères sont de rigueur, des terminaux isolés ou une armoire avec un design hygiénique (présence d'un toit incliné, entre autres) sont plus adaptés.

Si, à l'origine, l'apparition des premiers îlots de distribution pneumatique faisait suite à une demande de regroupement de fonctions aux contraintes différentes, en particulier en automatisme, afin de faciliter la mise en route, la maintenance et le diagnostic des distributeurs, les améliorations apportées aux modèles plus récents d'îlots poursuivent les mêmes objectifs… en allant encore plus loin. « Les évolutions techniques portent maintenant sur l'intelligence, l'ajout de fonctions pneumatiques également, la compacité et la légèreté des îlots, ainsi que l'intégration des réseaux,en particulier basés sur Ethernet », résumeVincent Meunier (Aventics France). Nous reviendrons plus tard sur les bus de terrain… Et Hubert Bechler (Bürkert France) d'ajouter: « Les utilisateurs recherchent de plus en plus d'intégration, de sécurité – le SIL [ Safety Integrity Level , NDLR] est une notion très importante en chimie et en pharmaceutique, de par les normes, par exemple – et de diagnostic. On en distingue deux types : les diagnostics locaux, via des Led de différentes couleurs, et les diagnostics déportés via les bus de terrain - c'est ce qui évolue.»

Concilier compacité accrue et débits élevés

Intéressons-nous pour commencer à la réductionde la taille des îlots de distribution pneumatique. «A l'image de notre modèle 501 pour le pilotage de vannes et de vérins,les îlots voient leur taille réduire. Cela est très important pour les clients car il n'y a plus beaucoup de place sur les machines. Et des îlots compacts sont plus faciles à intégrer dans les armoires,sans compter les gains de coûts », explique Yannick Guenard, responsable des ventes Europe pour les îlots de distribution d'Asco Numatics (Emerson Industrial Automation). Dans le cas du modèle 501, sa largeur n'est que de 11mm, soit une économie de place de 40% comparée à un modèle de 18mm de largeur, pour un débit de 400l/min. « Mais cela ne doit pas se faire au détriment du débit qui est la spécification la plus importante.En raison de la longueur de tube entre le distributeur et l'actionneur, il apparaît forcément une perte de charge », poursuit-il.

Pour Marc-Olivier Orny, responsableProduct Management chez SMC Pneumatique, fabricant qui a lancé il y a moins d'un an la série SY (modèles SY3000, SY5000 et SY7000, dotés d'un corps de largeurs respectives de 10, 15 et 18mm), « l'amélioration des performances de débit, qui ne concerne d'ailleurs pas que les îlots de distribution pneumatique, permet de piloter des actionneurs plus importants, même avec des îlots de petite taille.» Une autre demande du marché concerne les montages combinés: différentes tailles correspondant à autant d'actionneurs différents doivent pouvoir cohabiter sur un même îlot, pour des raisons de coûts principalement. Et la liste des améliorations facilitant la vie des utilisateurs ne s'arrête pas là. « En plus de proposer différents types d'embase,nous avons joint un connecteur M12 Sub-D 25 broches orientables.Le client n'a ainsi plus besoin de choisir à la commande l'orientation du connecteur (perpendiculaire ou parallèle au bloc) et il dispose également d'une seule et même référence », ajoute Marc-Olivier Orny (SMC Pneumatique). On peut encore signaler les progrès faits au niveau des raccordements pneumatiques. « Les îlots sont souvent intégrés dans des coffrets, ce qui peut rendre plus difficile leur raccordement aux actionneurs.Grâce à une flasque de montage,en fait des tubes déjà installés à travers des presse-étoupes, il est possible de s'affranchir des traversées de coffret, ce qui garantit une réduction du temps de manœuvre (aucun perçage de trous pour les traversées) et des coûts. De tels îlots prêts à l'emploi facilitent aussi le revamping de matériels existants, même en atmosphères explosibles », explique Hubert Bechler (Bürkert France). A noter que SMC propose lui aussi ces îlots avec la série SY.

Les utilisateurs recherchent de plus en plus d'intégration, de sécurité, avec la notion de Safety Integrity Level (SIL), et de diagnostic. On en distingue deux types : les diagnostics locaux, via des Led de différentes couleurs, et les diagnostics déportés via les bus de terrain.

Bürkert

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