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AIA Automation

Leader en automatisation industrielle au Québec

Gantry Automatisation de systèmes d'inspection de tubes multiaxes

Mots-clés : asservissement, contrôle de mouvement, motion control, manufacturier (OEM), automatisation, gantry, Siemens Sinamics S120, Step7, T-CPU, CU320.

AIA Automation a développé au fils des années des relations étroites avec plusieurs manufacturiers d’équipements et de machines. Un de nos clients nous a récemment mandaté pour automatiser une nouvelle gamme de systèmes d’inspection de tubes.

Des tubes d’acier sont mis en rotation sur un banc vireur. Des sondes d’inspection se déplacent sur un pont roulant asservi et se déposent à des positions calculées selon le type et les critères d’inspection. Les sondes suivent ensuite un pas précis pour inspecter toute la surface. L’automate construit une image virtuelle des défauts du tube pour permettre le marquage ultérieur des zones qui ne rencontrent pas les critères de qualité.

Les pages des manufacturiers impliqués fournissent plus de renseignements sur le fonctionnement des machines :

Les machines utilisent les CPU technologiques de Siemens :

  • Microbox - T
  • CPU 317T-2DP

Les axes sont contrôlés par des systèmes d’asservissement Sinamics S120 qui comprennent :

  • Un contrôleur/module de communication CU320
  • Un module d’alimentation actif (Active line infeed)
  • Trois modules d’axes

La communication entre les axes et le contrôleur utilise Profibus. L’interface en WinCC Flex communique par Ethernet avec le contrôleur.

Les systèmes de nos clients doivent impérativement être très fiables et doivent être faciles à diagnostiquer, à ajuster et à opérer. Ces qualités sont primordiales pour des machines exportées partout dans le monde afin de réduire les demandes de service après vente en fournissant à l’utilisateur final une information de qualité sur l’état et le fonctionnement de sa machine. Le programme de la machine doit également être flexible pour pouvoir s’adapter aux demandes spécifiques des différents clients finaux.

Pour rencontrer les objectifs de fiabilité, de convivialité et de flexibilité, nous avons apporté une attention particulière aux éléments qui suivent :

Collaboration et communication
Une collaboration étroite et une grande confiance entre les différents acteurs sont essentielles à l’atteinte et au dépassement des objectifs de projets complexes. Une communication efficace et régulière permet de traduire les besoins mécaniques, les spécifications techniques et les exigences des spécialistes de NDT (inspection non destructive) dans les programmes et de prévoir l’évolution de la gamme de produits.

Programmation modulaire
La structure du programme est modulaire et simple à suivre. Les paramètres de la machine sont ajustés en fonction des demandes du client final et les sections requises du programme s’exécutent selon les spécifications.

La plupart des caractéristiques mécaniques des machines sont paramétrées à l’interface. L’accès aux ajustements est contrôlé par mot de passe.

Asservissement des axes
Nous avons développé une librairie complète de bloc pour contrôler les axes des variateurs Sinamics à partir d’un T-CPU. Ces fonctions intègrent les librairies PLCopen et les complètent. Elles fournissent plus d’éléments de diagnostic et simplifient le programme.

Opération manuelle des équipements
Chaque élément mobile, chaque axe et tous les échanges de signaux peuvent être testés à partir de l’interface d’opération. Si un actuateur n’a pas la permission de bouger, un message l’indique et une page de diagnostic permet de voir les conditions manquantes.

Alarmes
Les défaillances importantes génèrent des alarmes. La programmation est construite de manière à éviter les fausses alarmes pour n’indiquer que les alarmes significatives.

Séquence d’inspection
Les conditions initiales de toutes les séquences sont clairement affichées. Cela permet aux opérateurs d’identifier rapidement une condition manquante. Le bouton « INITIALISER » démarre l’initialisation de la machine qui exécute le homing et le positionnement des axes au besoin et replace tous les actuateurs et tous les signaux dans leur état initial. La machine peut donc facilement être remise en état, prête à démarrer une séquence.

Conclusion
Deux machines ont été construites à ce jour. Les tests pré-opérationnels ont confirmé l’ergonomie et la pertinence des renseignements fournis par l’interface aux opérateurs et aux responsables des machines. Cette période de mise à l’essai, qui a duré plusieurs semaines a confirmé la robustesse et la fiabilité du système.

Nous avons pu adapter très rapidement le programme de la machine initiale pour les besoins d’un autre client final. Les machines seront bientôt installées chez les clients finaux en Chine et passeront le test de leur utilisation intensive en milieu industriel. Nous sommes convaincus qu’elles le passeront avec brio.