Dans de nombreux procédés de fabrication, il existe des processus dont la rapidité d'exécution est critique pour la qualité des produits et pour les volumes de production. Là où chaque microseconde compte, même les automates les plus puissants peuvent atteindre leurs limites. La technologie reACTION de B&R offre une solution simple et économique pour garantir des temps de réponse extrêmement courts.
Les lignes d'embouteillage, par exemple, font appel à des processus temporellement critiques. Les vannes et les capteurs impliqués dans ces processus doivent être synchronisés très précisément et en temps réel. Les exigences sont similaires lorsqu'il faut appliquer des points de colle sur des emballages, trier des déchets dans des usines de recyclage, ou découper des tôles au laser. "La solution classique pour atteindre les temps de réaction minimes qu'exige ce type d'application consiste à utiliser du matériel spécialisé," explique Andreas Hager, chef de produit Control Systems chez B&R.
Avec la technologie reACTION, B&R montre qu'il existe une autre voie. Les programmes créés à l'aide de l'éditeur FBD (Function Block Diagram) de l'environnement de développement Automation Studio s'exécutent directement dans des modules d'E/S des gammes X20 et X67 de B&R. Ces modules d'E/S deviennent ainsi des mini-automates capables de gérer certains processus en toute autonomie. La charge de traitement est ainsi répartie sur plusieurs systèmes.
La décentralisation de programmes temporellement critiques dans des modules d'E/S permet d'obtenir des temps de réponse extrêmement courts et descendant jusqu'à 1 µs. Elle allège la charge de l'automate, permettant ainsi l'utilisation de modèles d'automate moins puissants. De plus, elle rend les temps de réponse indépendants du temps de cycle du bus de terrain, Les temps de cycle ainsi optimisés peuvent générer de nouveaux gains de productivité. Grâce au prix attractif des modules reACTION de B&R, les machines pouvant bénéficier d'une technologie d'automatisation ultra-rapide n'ont jamais été aussi nombreuses.
Comme n'importe quel autre programme automate, un programme reACTION peut être créé dans Automation Studio à l'aide de blocs de fonction IEC 61131-3. Il est sauvegardé dans l'automate central et, au besoin, transféré à un ou plusieurs modules d'E/S puis stockés dans ce(s) derniers(s). Pour permettre l'utilisation de recettes différentes d'un produit à l'autre, les programmes reACTION peuvent être également chargés sur les modules pendant le fonctionnement. Les programmes stockés sur des modules peuvent être échangés et également transférés à d'autres modules à tout moment. Le choix de blocs de fonction reACTION ne cesse de s'étendre. Sur site, l'ajout de nouveaux blocs peut s'effectuer simplement via une mise à niveau du firmware. Les utilisateurs peuvent aussi créer leurs propres blocs de fonctions à partir des blocs existants, et utiliser ces nouveaux blocs pour mieux structurer des programmes complexes. Aucune formation supplémentaire n'est nécessaire pour les développeurs qui utilisent déjà Automation Studio.
Les modules reACTION présentent jusqu'à huit entrées-sorties analogiques ou digitales librement configurables et se comportent comme des contrôleurs autonomes. "Ils traitent des signaux d'entrée, exécutent leurs programmes et génèrent des données de sortie," ajoute A. Hager. Quand les module reACTION lisent leurs entrées digitales, ils peuvent déterminer l'état courant au début du cycle ainsi que le point de basculement exact avec une résolution de 20 ns. De plus, ils peuvent utiliser POWERLINK, X2X ou X2X+ pour communiquer avec n'importe quel autre module X20 et X67 et, bien sûr, envoyer des données à l'automate. Selon les besoins de leur application, les utilisateurs peuvent choisir des modules IP20 pour un montage en armoire électrique ou bien IP67 pour un montage direct sur machine.
L'utilisation de modules d'E/S intelligents de B&R s'avère payante dans bien des applications. Andreas Hager cite à ce propos l'exemple particulièrement éloquent d'une machine d'impression d'emballages réalisée par un client de B&R : "Leur machine tourne actuellement à une vitesse de 600 m de laize par minute, mais ils planifient déjà une nouvelle version encore plus rapide. Il faut donc que la solution d'automatisation dispose de suffisamment de ressources pour gérer ces futures vitesses."
L'impression du matériau d'emballage est la première étape du procédé. Ensuite, un numéro de série est marqué au laser à un endroit spécifique sur chaque emballage. Pour cette seconde étape, un capteur détecte la position où le numéro de série doit se trouver et génère un signal digital, puis un module X20 reACTION évalue ce signal et génère un signal digital en sortie pour le marqueur laser. Pour minimiser les erreurs liées à l'accélération de la machine, le capteur et le marqueur laser doivent être placés le plus près possible l'un de l'autre. En raison de la conception de la machine, ils doivent être séparés d'un distance minimale de 55 mm. Le capteur détectant les marques d'impression est connecté à la voie 1 du module d'E/S, le signal de déclenchement du laser à la voie 3.
Les paramètres du module reACTION sont calculés en fonction de la vitesse courante de la laize. Le temps qui s'écoule entre la lecture de la position par le capteur et l'instant où le marquage peut commencer se décompose comme suit, dans cet ordre : 1 ms de temps mort dans le capteur, 0,5 ms pour le filtrage (signaux plus brefs exclus), 0,04 ms pour le traitement du signal par la tâche reACTION task (2x le temps de cycle de la tâche reACTION car, dans le cas le plus défavorable, le signal est reçu juste après le scan), et 2 ms de temps mort dans le dispositif de marquage laser. Ainsi, le temps de réponse le plus court possible est de 3,54 ms.
Pour une distance de 55 mm, ceci correspond à la vitesse maximale suivante : 55 mm / 3,54 ms = 15,5 m/s = 932 m/min. La machine d'impression est ainsi en mesure de tourner à une vitesse 1,55 fois supérieure à sa vitesse actuelle de 600 m/min. Le projet d'une nouvelle génération de machine aux vitesses de laize et aux cadences supérieures a pu ainsi se concrétiser. Cet exemple prouve une nouvelle fois qu'une automatisation performante peut être réalisée avec du matériel et du logiciel standard, et donc moyennant un coût et un effort très réduits.
