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Une seule application de sécurité pour d'innombrables variantes de machines

Fabriquer des machines en série par lots unitaires n'est plus une contradiction. Les machines de conception modulaire permettent aujourd'hui à chaque exploitant d'acquérir une machine sur mesure à un prix compétitif. Néanmoins, la modularisation des machines atteint rapidement ses limites lorsque les technologies de sécurité entrent jeu. Et si la sécurité devenait aussi modulaire ?

Individual configurations

L'individualisation des produits est une tendance qui se confirme. Dans l'industrie automobile, par exemple, les clients ont un choix d'options si vaste que leur voiture devient quasiment unique. L'industrie agroalimentaire et les fabricants d'articles de sport commencent aussi à proposer des produits individualisés. Les fabricants d'équipements doivent donc concevoir des machines et des installations extrêmement flexibles. Ces hautes exigences de flexibilité impactent non seulement le matériel et le logiciel des machines, mais aussi les technologies de sécurité.

La modularité ouvre de nouveaux horizons

Pour les fabricants de machines, il n'est plus rentable de concevoir et fabriquer une machine dédiée à un besoin individuel. Pour répondre aux exigences diverses de leurs clients, ils proposent des machines de série avec un ensemble d'options de personnalisation. Pour y parvenir, ils réalisent des machines avec des matériels et des logiciels modulaires.

Du point de vue de la sécurité, il n'en demeure pas moins que chaque variante de machine représente une machine unique qu'il faut tester, maintenir et certifier séparément. Cela prend du temps et engendre des coûts. A cela s'ajoute l'augmentation du nombre d'axes et de modules d'E/S sur la machine pour automatiser chaque changement de process. "La complexité de l'application de sécurité s'en trouve accrue," explique Franz Kaufleitner, chef de produits Integrated Safety Technology chez B&R. "Derrière chaque fonction machine se trouve une fonction de sécurité." souligne-t-il. Pour les fabricants de machines et d'installations, il est néanmoins essentiel que la sécurité ne soit pas un frein à la productivité.

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Le système modulaire X20 de B&R facilite la fabrication de machines de série aux options et variantes multiples.
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    Franz Kaufleitner
    Product Manager - Integrated Safety, B&R
    "Les technologies de sécurité ne doivent pas être un frein à la productivité des équipements."

Tester et valider une seule fois

Pour que la sécurité ne soit pas un frein à la productivité, les applications de sécurité doivent présenter la même modularité que les applications fonctionnelles. B&R a développé à cet effet une solution basée sur un ensemble de fonctions sûres et certifiées comprenant notamment des "templates" pour la visualisation, des bibliothèques, et des services. La solution consiste d'abord à programmer une configuration maximale à partir de cet ensemble de fonctions certifiées, dans le logiciel d'automatismes de B&R Automation Studio. Cette configuration prend en compte toutes les options possibles de la machine. "La configuration maximale peut inclure jusqu'à 100 nœuds de sécurité, alors qu'une machine seule a rarement plus d'une trentaine d'axes et modules d'E/S sûres," note F. Kaufleitner.

L'application de sécurité correspondant à la plus grande configuration possible ne doit être testée et vérifiée qu'une seule fois. "Nous couvrons ainsi toutes les configurations envisageables," ajoute F. Kaufleitner, soulignant ainsi un avantage clé de la solution B&R par rapport aux concepts de sécurité traditionnels. "Avec les solutions conventionnelles, les différentes configurations de machine doivent être testées et vérifiées une à une", poursuit-il. Ceci a de grosses répercussions quand il s'agit de maintenir des applications de sécurité multiples. "Au regard de la multitude d'options qu'offrent les machines d'aujourd'hui, les coûts de maintenance peuvent prendre des proportions énormes," note F. Kaufleitner. A l'inverse, avec la solution de B&R, le fabricant de machine n'a qu'une seule application de sécurité pour toutes ses variantes de machines.

Safe machines
Le test et la validation de l'application de sécurité ne sont effectués qu'une seule fois mais s'appliquent à toutes les variantes de la machine.

Sélectionner ou déselectionner facilement des options machines

Les applications de sécurité modulaires simplifient la tâche du fabricant de machines. Les options machines assurant des fonctions de sécurité avec, par exemple, des barrières immatérielles ou des entraînements sûrs sont sélectionnées (ou désélectionnées) facilement dans le fichier de configuration généré à partir de la configuration maximale. Cette opération peut être réalisée par le fabricant de machines avant la livraison, ou par un technicien de maintenance qui sélectionne la configuration sur l'IHM lors de la mise en route.

"Certains de nos clients ont même intégré la génération du fichier XML dans leur système de gestion de commandes," explique F. Kaufleitner. Ensuite, le fichier de configuration est copié sur l'automate de sécurité, et le système sait alors immédiatement quelle configuration machine est sélectionnée et quelles options sont disponibles. Il ne reste plus au technicien de maintenance qu'à confirmer, via l'IHM, que la configuration décrite correspond bien à la configuration réelle. "Et il n'a plus besoin d'outil de programmation de sécurité pour cela," précise l'expert sécurité de B&R. "Cela est unique dans notre industrie."

Avec ce concept, il est essentiel de disposer d'un protocole de sécurité supportant l'architecture modulaire des machines. "Pour cette raison, nous basons toutes les communications sûres sur openSAFETY, un protocole de sécurité embarqué fonctionnant sur le réseau temps réel POWERLINK," explique F. Kaufleitner. Pour ajouter un robot palettiseur à une machine d'emballage, par exemple, un seul câble réseau suffit pour établir une connexion sûre jusqu'à SIL3 / PL e / Cat.4 avec la machine.

Communication sûre avec openSAFETY

Le protocole de sécurité ne fait pas exception. Lui aussi doit supporter l'architecture modulaire de la machine. C'est pourquoi B&R base la communication sûre sur openSAFETY, un protocole de sécurité embarqué fonctionnant sur le réseau temps réel POWERLINK.

Mettre à niveau une machine, partout dans le monde

Avec cette solution, il est possible d'ajouter sur site des options machines, applications de sécurité comprises, partout dans le monde. Les fonctions de sécurité de B&R sont certifiées par des organismes mondialement reconnus comme TÜV Süd, Underwriter Laboratories (UL) et Germanischer Loyd (GL). Les machines deviennent ainsi plus flexibles et plus aptes à une utilisation internationale, et le temps requis pour les mettre en service ou changer leurs options diminue.

Le technicien de maintenance installe sur site les nouveaux composants mécaniques et active l'option de configuration correspondante via l'IHM de la machine, ou le fabricant de machines génère un nouveau fichier de configuration prenant en compte l'option souhaitée et envoie ce fichier à son client avec les composants mécaniques nécessaires. Le client monte ensuite les composants et met à jour les programmes. "Un fabricant de machines en Allemagne peut ainsi installer en Inde une nouvelle fonction, sécurité incluse, sans envoyer un technicien sur place," indique F. Kaufleitner. "La technologie de sécurité de B&R simplifie la vie des fabricants de machines et également celle des opérateurs."

Ejemplo
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