Béton fabriqué sur commande

Contexte

Le béton est un type de pierre artificielle composé de ciment, de sable (ou de gravier), d’eau et d’éventuels additifs. Les variations de composition permettent de fabriquer de nombreux types de béton et de produits connexes, qui sont utilisés dans le génie civil, la construction et la conception extérieure des bâtiments. Après avoir été mélangé dans des usines de béton, le béton frais est généralement livré sur les chantiers de construction à l'aide de camions-malaxeurs. Getec Servicegesellschaft fournit - entre autres produits - de grands systèmes de mélange de béton où les camions-malaxeurs peuvent être remplis.

Mais depuis plusieurs années, le directeur général Arne Gertgens a l'idée de créer des systèmes plus petits qui pourraient par exemple être installés dans les locaux des détaillants de matériaux de construction. L'idée est de produire du béton par petites quantités - d'un quart de mètre cube à un mètre cube - pour les entrepreneurs ou les concepteurs de jardins/paysagistes qui ne souhaitent pas mélanger leur propre béton, mais qui recherchent la même qualité de matériau que celle fournie par une usine à béton. 

Défi

Arne Gertgens souhaitait développer une solution inédite : « J’avais à l’esprit le principe d’un drive, où les clients sélectionnent la quantité et le type de béton souhaités au moment du paiement, reçoivent un code-barres avec leur commande, puis se rendent simplement à la station de remplissage de béton pour récupérer le produit frais, mélangé selon leur requête. » Cela permettrait non seulement aux entrepreneurs de gagner du temps, mais aussi de leur fournir du béton de qualité beaucoup plus élevée que celui mélangé directement sur un chantier de construction. Étant donné qu’il existe autant de types de béton que d’applications, Arne Gertgens a envisagé un système modulaire. L'opérateur du point de retrait de béton devait donc avoir la possibilité d'ajouter des réservoirs de stockage pour différents grains de sable ou granulats afin d'offrir aux clients le béton convenant à leurs besoins. Le système devait également être modulaire afin de pouvoir être facilement modernisé ou étendu ultérieurement. Cela nécessitait une solution d'automatisation qui rendrait non seulement possible la conception modulaire du système, mais qui serait également facile à utiliser pour les clients.

Solution

Pour concrétiser cette idée, Arne Gertgens a décidé de faire équipe avec Eaton, qui fournissait déjà certaines solutions de gestion d'énergie pour les grandes usines de Getec : « Eaton offre non seulement la flexibilité requise pour un tel projet, mais fournit également pratiquement tous les composants d'automatisation dont nous avons besoin. De plus, les produits d'Eaton sont fiables et disponibles à tout moment auprès des distributeurs en matériel électrique » explique Arne Gertgens. Getec collabore par exemple avec Sonepar, qui exploite trois grands entrepôts ainsi que des entrepôts régionaux plus petits en Allemagne et peut généralement livrer les commandes qu’il reçoit dans les 24 heures qui suivent. Pour répondre aux exigences de GETEC, iSATT, partenaire solution d'Eaton, a réalisé toute l'assistance technique du projet, depuis le cahier des charges initial jusqu'aux tests de mise en service et d'acceptation.

Eaton a alors proposé un certain nombre de produits adaptés sur la base du concept de système développé. L'interface terminal-automate XV300 avec fonction API (automate) intégrée et écran tactile constitue le cœur du système d'automatisation. La technologie multi-touch (multipoint) de l’écran tactile permet un fonctionnement intuitif et une interaction homme-machine plus efficace. Le haut niveau de performance du système et le puissant processeur graphique permettent un transfert direct des habitudes d’utilisateurs de smartphones vers l'interface homme-machine ; un point particulièrement important puisque la station de remplissage de béton doit être utilisée directement par les clients finaux sans instructions préalables. Deux de ces écrans tactiles à technologie multipoint sont utilisés pour le point de retrait de béton : L'un d'entre eux se trouve à la caisse du détaillant de matériaux de construction, où les clients sélectionnent le mélange et la quantité de béton requis et reçoivent un code-barres associé à leur commande. Ce code-barres doit ensuite être lu au niveau du système de mélange du béton, où le deuxième écran tactile XV300 est installé : Il extrait les informations requises du code-barres, puis active les commandes et les valves qui contrôlent l'entrée des composants requis pour le béton. « Nous avons travaillé en coopération avec Eaton au développement du système de commande », explique Arne Gertgens. 

Pour la planification du XV300, Eaton propose la version 10 de Galileo, un logiciel de visualisation intuitif qui prend en charge un large éventail de protocoles de communication et est donc compatible avec la plupart des contrôleurs disponibles dans le commerce. La programmation de l’automate est basée sur CODESYS et la norme internationale IEC61131. Eaton propose pour cela la version 2 ou 3 de XSoft CODESYS, permettant aux clients de protéger leurs investissements logiciels et de développer de nouvelles conceptions conformes aux normes les plus récentes.

Getec utilise la plate-forme E/S modulaire XN300 ultra compacte pour connecter les différents composants du système tels que les contacteurs, les valves, les dispositifs de commande et de signalisation. Cette plateforme facilite la mise en place de solutions système adaptables en fonction des applications, en particulier lorsqu’elle est utilisée en combinaison avec l’écran tactile XV300. Le système d'E/S permet également d'économiser de l'espace à l'intérieur de l'armoire de commande : la conception du XN300 permet l'intégration soignée d'un maximum de 20 canaux grâce à la technologie Push-in, avec un affichage d'état sur son écran compact de 12,5 x 102 millimètres. Selon le modèle, les entrées TOR peuvent être utilisées pour les fonctions de compteur, tandis que les modules analogiques facilitent l’ajout de fonctions additionnelles telles que les tensions de référence, la mesure de la température ou la compensation de soudure froide. Le concept d'E/S modulaire permet aux utilisateurs de créer des solutions sur mesure qui peuvent être étendues à tout moment en fonction des besoins.

La station de remplissage de béton est équipée de nombreux autres produits Eaton, notamment les disjoncteurs-moteurs PKZ, les disjoncteurs NZM, les relais de mesure et de surveillance EMR6 et les auxiliaires de commande de la gamme RMQ. « Notre système repose presque exclusivement sur des appareils Eaton », explique Arne Gertgens. « Parce qu’ils sont tout simplement parfaitement adaptés les uns aux autres. » 

Résultat

Le concept de point de retrait de béton de type drive a été un succès retentissant pour Getec : le premier système est désormais opérationnel depuis plus de cinq mois et la cinquième station de remplissage de béton est déjà en construction. « Nous avons enregistré 99 mélanges de béton différents dans le système de commande alors que les détaillants de matériaux de construction ne proposent généralement que cinq à dix options différentes à leurs clients », explique Arne Gertgens.

Le concept du système peut être facilement étendu et adapté, selon Dominik Hüfing, ingénieur électricien responsable chez Getec : « Si nous voulons ajouter une autre unité de mesure au système, par exemple, nous n'avons qu'à installer un nouveau module d'E/S dans le système d'automatisation et à configurer le système en conséquence. Aucune modification majeure n'est nécessaire, car tous les composants font partie du même système et peuvent communiquer entre eux. »

Le système offre de nombreuses options soutenant son approche modulaire, telles que l'enregistrement des valeurs de consigne/réelles ou l'évaluation des jauges de contrainte. « Les valeurs analogiques peuvent également être traitées, par exemple pour la mesure du niveau dans le silo de ciment ou pour mesurer la teneur en humidité du sable », ajoute M. Hüfing. La programmation a également été préparée en conséquence, ce qui signifie que tout ce qui est nécessaire pour mettre en œuvre une expansion maximale de l'usine est d'activer les modules logiciels respectifs, et aucune programmation supplémentaire n'est nécessaire.

« Pour moi, le projet n'est pas encore terminé », souligne Arne Gertgens. « Il y a encore de nombreuses autres fonctions que nous souhaiterions déployer dans le système. » Les idées vont du paiement via une application smartphone à la mise en place d’une approche de maintenance prédictive ; et grâce à l'interface Ethernet du XV300, le système est parfaitement équipé pour le déploiement de ces projets futurs.