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Emplacement géographique : Iffezheim, Allemagne

Segment de marché : Construction de machines

Défi : Modernisation de l’intégralité du système électrique des équipements de concassage.

Solution : Écran tactile XP500, automates XC202 et XC152, logiciel de visualisation Galileo, démarreur à vitesse variable DE1, convertisseur de fréquence DA1, disjoncteur-moteur PKE, SmartWire-DT.

Résultat : L’accès aux données détaillées des variateurs permet une utilisation en fonction de la charge avec une maintenance préventive et un diagnostic d’erreurs ciblé pour augmenter la productivité du système.

Notre défi consistait à trouver une solution dans les limites d’un budget gérable, pouvant donner la possibilité à l’exploitant d’obtenir une vue détaillée de l’installation et d’ajuster les opérations selon l’utilisation.

Philipp Fels, Weingärtner

Contexte

Depuis plus d’une centaine d’années, le sable et le gravier sont extraits du lac d’Iffezheim au moyen de dragues flottantes à technologie de coupe humide. L’entreprise compte parmi ses clients importants les industries de béton précontraint, celles de béton préparé et de bitume. Après être nettoyé en plusieurs étapes, le gravier excavé est ensuite trié par taille. L’étape finale subie par les gros morceaux s’appelle le concassage.

Trois concasseurs à cône produisent, en plusieurs étapes, jusqu’à 160 t/h de matière brute. Suite au triage par taille avec l’aide de plusieurs cribles, le matériel est, pour finir, lavé. Le résultat est de grande qualité, avec des gravillons de 1/3, 2/5, 5/8 et 8/11 ainsi qu’une fraction sableuse 0/2 de haute qualité, qui sont stockés dans des silos. Ces matériaux sont principalement utilisés pour l’application d’enrobés et de revêtements bitumineux.

 

Défi

Dans le passé, les opérations de concassage étaient basées sur une technologie de contacteurs conventionnelle. Un automate n’avait jamais été utilisé. L’exploitant a décidé de mettre à niveau sa technologie d’automatisation et de variation de vitesse afin d’augmenter la productivité de la gravière dans le cadre d’une modernisation importante. L’entreprise a fait appel à Weingärtner GmbH (Weingärtner) pour mener à bien le projet. La SARL est spécialisée dans de nombreux domaines, notamment les installations électriques, la fabrication d’armoires de distribution et les technologies d’automatisation et de variation de vitesse.

« Notre défi consistait à trouver une solution dans les limites d’un budget gérable, pouvant donner la possiblité à l’exploitant d’obtenir une vue détaillée de l’installation et d’ajuster les opérations selon l’utilisation », explique Philipp Fels, directeur de projet pour Weingärtner. « De plus, les contraintes de temps furent considérables : seulement quatre semaines de travaux d’hiver avaient été mises à notre disposition pour rénover le système électrique. » De ce fait, il avait fallu installer le poste de commande et les armoires de commande dans un conteneur livré tel quel. En tant que partenaire de solutions au sein du réseau EMEA regroupant les spécialistes des applications d’Eaton, Weingärtner connaît bien les capacités et les qualités du système de câblage intelligent SmartWire-DT. Compte tenu des circonstances, la division Baden-Baden a décidé de mener à bien le projet avec la technologie Eaton.

 

Solution

Le centre de commande du système, conçu par Weingärtner, intègre un écran tactile XP500, une IHM facile à utiliser dotée d’une technologie multitouch, qui se distingue par sa conception plate et son faible encombrement sans ventilateur. Dans la version 21.5”, l’écran XP500 prend en charge les processus de haut niveau. Un réseau d’automates (XC202) que Weingärtner a programmé avec Codesys 3.5, est utilisé pour gérer les processus. Selon Fels, la visualisation de l’installation dans son intégralité peut être instaurée très facilement et rapidement, grâce à la nouvelle version 10 du logiciel Galileo d’Eaton.

La variation de vitesse utilisée durant le concassage a fait l’objet d’une attention particulière, puisqu’elle a un effet important sur l’efficacité et la productivité. Ainsi, le démarreur à vitesse variable Power XL DE1 d’Eaton commande le moteur du convoyeur et de la bande de dosage. Facile à utiliser, il est aussi fiable qu’un démarreur-moteur, tout en garantissant une rotation à vitesse variable du moteur aussi efficace qu’un convertisseur de fréquence. Il s’agit bien de la solution idéale pour les applications exigeant des fonctionnalités limitées avec une vitesse variable. Le convertisseur de fréquence DA1 se distingue par son extrême souplesse quant aux protocoles de communication et par son mode vectoriel puissant pour les applications complexes comme les cribles, les pompes, les extracteurs de sable et le dosage à vis sans fin.

Par ailleurs, l’installation est équipée d’environ 70 disjoncteurs-moteurs PKE avec protection électronique contre les surcharges à large plage, permettant de démarrer le convertisseur d’une manière fiable et sûre. Grâce au système de câblage intelligent SmartWire-DT, le cablâge de chaque composant important peut être effectué rapidement, sans nécessiter de câblage de commande, de niveau E/S décentralisé ou bien de travail fastidieux. « Nous avons économisé près de 30% de temps de câblage dans la conception des armoires de commande par rapport à la technologie conventionnelle, » déclare Fels. Associé aux ensembles démarreurs avec PKE, SmartWire-DT dispose d’un autre atout incontestable : Chaque position et rapport d’état, qui nécessitait auparavant l’installation complexe de dispositifs supplémentaires, peut être transmis directement à l’automate. Cela comprend des informations sur la position du contacteur et sur le disjoncteur-moteur, le courant nominal configuré et le degré d’inertie, ainsi que sur le courant moteur et l’utilisation thermique du moteur. Des fonctions de diagnostic concernant la surintensité, les courts-circuits, la surcharge et le manque de phase sont également disponibles.

Résultat

Pour l’opération de concassage, ces fonctions permettent de mesurer, d’évaluer et d’analyser la charge moteur facilement et sans frais supplémentaires. Si le disjoncteur-moteur est déclenché, le personnel est immédiatement informé du déclenchement et de la raison même de ce déclenchement (surcharge par exemple). Au lieu de courir le risque d’effectuer un redémarrage direct, la personne en charge peut vérifier s’il y a un bourrage sur le convoyeur. De plus, il est possible de planifier à l’avance la maintenance la plus appropriée si les valeurs de courant croissantes indiquent que le disjoncteur-moteur est usé. De cette manière, le disjoncteur-moteur n’est pas déclenché et le convertisseur n’est pas défaillant.

« SmartWire-DT contrôle désormais tous les variateurs de Iffezheim. Les informations sur les charges données par l’image du moteur thermique sont précieuses », affirme Fels. Ainsi, le système permet d’effectuer un démarrage à froid avec une quantité de production faible, et de fonctionner à pleine charge une fois la température d’opération atteinte. "Nous savons qu’aucune autre technologie n’est en mesure d’offrir ce niveau de transparence d’une manière aussi efficace et compacte," ajoute l’expert en automatisation.

Au cours de l’opération de concassage, la matière de charge fait l’objet d’une fluctuation naturelle : sa composition est en changement constant. De ce fait, il est possible à tout moment que la charge des systèmes individuels varie. Si une charge de gravier beaucoup plus grossier est ajoutée dans le premier concasseur, le produit fini sera également plus grossier. Les machines qui classifient et rejettent la charge grossière suite au concassage sont remplies et chargées plus lourdement ; celles avec des fractions inférieures le sont moins. Cependant, si la charge varie, un changement se produit dans le facteur de charge des machines en aval. Le contrôle de la charge est ainsi crucial. L’automate permet de déterminer quel est le composant qui est en train de causer un blocage : il analyse en permanence la charge d’une machine individuelle puis il transmet l’alimentation de toute l’opération vers cette unité. Quelques minutes plus tard, il pourrait s'agir d'un autre composant qui atteint la limite de charge durant l’opération globale du concassage. Le système est ensuite ajusté selon sa capacité de charge optimale. De cette manière, le nouveau système de contrôle garantit la performance de l’opération de concassage malgré les conditions de fluctuation.

Grâce aux fonctionnalités comme le service selon la charge, les diagnostics et les contrôles intégrés ainsi que le concept opérationnel intuitif, l’opération de concassage a permis de réduire le nombre d’arrêts de production prévu et d’augmenter considérablement la productivité de la gravière.