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Analyseurs en ligne à l'ère de l'industrie 4.0

Blog article Elscolab - Analyseurs en ligne à l'ère de l'industrie 4.0

La numérisation, considérée du point de vue des analyseurs de processus

Numérisation, transformation numérique, industrie 4.0, IIoT, etc. On nous rebat les oreilles de termes numériques qui font le buzz. Pour la numérisation industrielle ou la technologie des processus industriels, on pense souvent aux robots, aux drones, aux big data, à la consommation d'énergie, au bilan de l'eau, à la sécurité, à la logistique, etc.

Ce qui est moins mis en avant, ce sont les analyseurs de processus (chimiques) en ligne. Or, ce sont justement ces analyseurs qui règlent et contrôlent tous les processus de production. Qu'il s'agisse d'un simple pH-mètre ou d'un analyseur de concentration ou de gaz en ligne, ceux-ci permettent au processus de se dérouler dans des conditions optimales et de sonner l'alarme si quelque chose menace de mal se passer. On peut affirmer à bon droit que les analyseurs de processus sont un composant crucial dans une installation de processus. C'est justement pour cela qu'il est si étrange que les possibilités numériques des analyseurs ne sont pas utilisées ou le sont à peine, et certainement pas au maximum.

Un analyseur produit des valeurs de mesure

Un capteur ou un analyseur est utilisé pour mesurer des paramètres de processus critiques déterminés. Les résultats des mesures sont ensuite transmis à un niveau supérieur, un PLC, un DCS ou un autre système de gestion du processus. Il arrive souvent que la communication soit encore analogique (signal de 4-20 mA classique et contacts de limite et d'alarme). Actuellement, cette communication a lieu de plus en plus numériquement par le biais de HART, de (field)buses ou de l'Ethernet.

Quoi qu'il en soit, les informations qui sont transmises à partir de l'analyseur sont, dans la plupart des cas, limitées aux valeurs mesurées, aux messages d'alarme et d'erreur. Au niveau supérieur, ces données sont traitées, en combinaison avec d'autres informations dans des algorithmes, enregistrées et visualisées. Lorsque l'on parle de numérisation et de communication numérique d'analyseurs, ceci se limite souvent à la transmission numérique de valeurs de mesure et d'informations d'état. A vrai dire, une version numérique de l'ancienne fonctionnalité analogique.

Or, un analyseur moderne dispose de quelque chose de plus : essentiellement, des informations d'une plus grande valeur. Ces informations sont disponibles numériquement, mais sont rarement utilisées (optimalement).

Les analyseurs sont en soi plutôt complexes et les analyses ne sont pas toujours évidentes. Il arrive parfois que les capteurs doivent résister à des conditions de processus extrêmes et soient soumis à l'encrassement et à l'usure, phénomènes influencés eux-mêmes par les conditions du processus. C'est précisément la raison pour laquelle les analyseurs sont régulièrement contrôlés, vérifiés, étalonnés et éventuellement ajustés. Ne serait-il pas intéressant que les informations sur l'état actuel du capteur, les dernières données d'étalonnage et l'usure puissent être interrogées à distance ? Imaginez tout le temps et tous les frais qui peuvent être ainsi économisés. Eh bien, ces possibilités existent !

Capteurs intelligents

Les systèmes numériques ne sont pas nécessairement intelligents, mais des systèmes intelligents sont toutefois toujours numériques. Ceci signifie que l'intelligence intégrée est numériquement disponible. Les capteurs intelligents peuvent s'identifier avec le fabricant, la référence et le numéro de série. Ils peuvent indiquer depuis combien de temps ils sont en service, quand ils ont été ajustés pour la dernière fois (et éventuellement qui a exécuté l'opération), avec les résultats qui en découlent. Grâce à des algorithmes spécifiques à l'analyseur auto-adaptatifs (en fonction des conditions du processus), il est possible de déterminer le degré d'usure et/ou la durée de vie encore prévisible. En outre, l'analyseur propose lui-même l'intervalle de temps jusqu'au prochain entretien.

Il n'y a là rien de vraiment nouveau. Ce type de système existe depuis longtemps. Toutefois, les informations restaient uniquement locales dans l'analyseur même. Si vous séparez un capteur intelligent du convertisseur (transmetteur), toutes les données restent stockées dans la tête du capteur. A l'atelier ou au laboratoire, le capteur peut alors être connecté à un PC où toutes les informations sont affichées. Etalonnage, vérification, ajustement, etc. Tout cela est possible sur votre PC. Le nettoyage et l'entretien ont donc toujours lieu dans des conditions idéales. Il va de soi que les erreurs et les écarts sont ainsi réduits au minimum, ce qui profite, cela va de soi, à la précision et à la durée de vie. Et vous permet aussi de faire l'économie de coûts inutiles. Après l'entretien et l'étalonnage, vous échangez simplement le capteur sur place. Le firmware contrôle le type et le numéro Tag de votre capteur. Vous évitez ainsi d'utiliser un capteur incorrect par erreur. Un capteur incorrect à un emplacement incorrect peut en effet donner de moins bons résultats, ce que nous voulons éviter. Ceci contribue à la sécurité du processus, à la qualité du produit et à la « process integrity ».

Combinez la communication numérique avec l'intelligence

Nous avons fait connaissance ci-dessus avec deux angles d'incidence de la numérisation des analyseurs en ligne. Tout d'abord, la communication numérique de valeurs de mesure et d'informations d'état à un niveau supérieur ; en deuxième lieu, les informations importantes spécifiques à l'analyseur qui sont disponibles numériquement.

Que se passe-t-il si nous combinons ces deux angles d'incidence ? Eh bien, dans ce cas, toutes les connaissances disponibles sur l'état de l'analyseur, les données d'étalonnage, les indicateurs d'usure et de durée de vie et bien d'autres choses encore sont disponibles au niveau de la gestion du processus et à la portée de tous ceux qui y ont accès, où que la personne se trouve dans l'entreprise. Les informations de capteur sont accessibles par le biais de la communication numérique.

Si nous imaginons aller un peu plus loin et intégrons des capteurs intelligents dans le concept industrie 4.0, il est possible d'associer les informations sur la durée de vie de différents capteurs à la gestion de stock. Ceci permet de ne jamais être privé de manière inattendue du capteur correct, à des moments cruciaux. En même temps, il est possible de déterminer simplement le Cost of Ownership (CoO) de son analyseur par point de mesure (Tag), sans un supplément de gestion de collaborateurs techniques (qui ont mieux à faire).

Contrôle sur place

Il va de soi que le contrôle visuel d'un analyseur sur place reste nécessaire ! Mais, avec des capteurs numériques, ceci peut être plus rapide et plus simple. Des outils spéciaux vous permettent d'afficher toutes les informations, de les accompagner d'un commentaire et de les stocker pour un traitement ultérieur par la suite. Ceci se révèle très utile lorsque la numérisation n'a pas encore été totalement développée ou que vous deviez entretenir des installations « stand alone » dans des endroits éloignés.

Un élément très intéressant réside dans le fait que pour cet enregistrement de données, le capteur ne doive pas être séparé. Tous les signaux restent simplement actifs, les régulateurs ne sont pas perturbés et aucune (fausse) alarme n'est déclenchée. De cette manière, vous n'avez plus besoin de permis étant donné que l'analyseur n'est pas mis hors service. Un fameux gain de temps !

Plus d'affichage

Les écrans électroniques (écran d'ordinateur, smartphone, tablette, affichages, panneaux d'avertissement, écrans LED, billboards, etc.) nous permettent de jeter un regard sur le monde. Mais parfois, cela est possible avec un écran en moins. Si vous dotez la numérisation d'analyseurs en ligne, il en ressort qu'un écran ou un affichage n'est absolument pas nécessaire.

L'étalonnage et l'entretien ont lieu à distance dans l'atelier. Les valeurs de mesure, l'état et les informations d'alarme sont visibles numériquement dans la salle de contrôle et les paramètres de diagnostic sont disponibles pour les spécialistes des analyseurs. En cas de contrôle sur place, une connexion est établie avec le PC, le smartphone/la tablette ou le dispositif portatif. Ceci est possible aussi pour le démarrage et pour résoudre un problème. Pourquoi avoir encore besoin d'un affichage local ? Pour simplement visionner la valeur en passant ? La réponse, à vrai dire, est non.

De nombreux analyseurs en ligne, du simple pH-mètre aux spectrophotomètres à laser, en passant par les analyseurs de concentration, n'ont plus d'affichage. Toutes les valeurs de mesure et les informations sont numériques. ProfiNet, ModBus, Ethernet, … tout est possible. Or, vous travaillez avec une plateforme ou un protocole qui n'est pas compatible avec votre analyseur ? Pas de problème, l'avantage des signaux numériques est que vous pouvez opérer la conversion sans perte de qualité et sans trop d'efforts.

Conclusion

A l'ère de l'industrie 4.0, les analyseurs et les capteurs numériques sont bien plus qu'un gadget. L'époque où la communication numérique était un remplacement au coup par coup du signal analogique est révolue. Les analyseurs numériques avec des capteurs intelligents renferment bien plus d'informations utiles. Des informations qui peuvent être réclamées par chacun avec les droits d'accès corrects et/ou sont associées à des systèmes de gestion de processus qui améliorent la qualité et compriment les coûts. Bref : les analyseurs de processus numériques assurent un gain d'efficience qui est bien plus important que leur prix de revient.

 

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