{"id":12743,"date":"2022-02-10T08:00:00","date_gmt":"2022-02-10T08:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=12743"},"modified":"2022-02-09T09:47:27","modified_gmt":"2022-02-09T09:47:27","slug":"levolution-de-larmoire-electrique-industrielle-a-lere-de-linternet-industriel-des-objets","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/fr\/industrie\/levolution-de-larmoire-electrique-industrielle-a-lere-de-linternet-industriel-des-objets\/","title":{"rendered":"L’\u00e9volution de l’armoire \u00e9lectrique industrielle \u00e0 l’\u00e8re de l’internet industriel des objets"},"content":{"rendered":"\n

La modeste armoire \u00e9lectrique est un pilier de toute installation de machines industrielles. Utilis\u00e9es \u00e0 l’origine pour abriter des relais, fusibles, appareillages de commutation et simples contr\u00f4leurs, les armoires sont en train de se transformer. Avec la naissance de l’internet industriel des objets (IIoT), de l’industrie 4.0 et d’autres am\u00e9liorations de l’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle, les armoires \u00e9lectriques sont les lieux de pr\u00e9dilection pour y placer tous les nouveaux composants et syst\u00e8mes d’automatisation. Cependant, l’espace requis pour les machines d\u00e9passe celui qui est disponible. L’espace disponible dans les usines \u00e9tant limit\u00e9, cela ouvre la porte \u00e0 plusieurs avanc\u00e9es technologiques pour faire face \u00e0 l’immense pression exerc\u00e9e pour faire entrer davantage de dispositifs de contr\u00f4le industriel dans un espace d’armoire fixe. Cet article souligne les raisons pour lesquelles une approche plus strat\u00e9gique est n\u00e9cessaire pour contr\u00f4ler l’utilisation des armoires.<\/p>\n\n\n\n

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\n\t<\/div>\n\n\n\n

Le monde changeant du contr\u00f4le industriel<\/h2>\n\n\n\n

Les usines et les processus de fabrication modernes sont de plus en plus automatis\u00e9s et fortement optimis\u00e9s. La technologie op\u00e9rationnelle (OT) est au c\u0153ur m\u00eame de ces am\u00e9liorations. Les processus de production font couramment appel \u00e0 des syst\u00e8mes de traitement par vision pour d\u00e9tecter, par exemple, l’alignement correct des \u00e9tiquettes sur les bouteilles et la mise en place correcte des bo\u00eetiers. Les processus de traitement par vision en temps r\u00e9el et les r\u00e9seaux neuronaux d’apprentissage automatique permettent des taux de rendement \u00e9lev\u00e9s et une utilisation accrue des actifs. Les robots et l’utilisation collaborative des robots sont \u00e9galement monnaie courante, ce qui accro\u00eet le besoin de d\u00e9ploiement de la technologie dans l’environnement de fabrication.<\/p>\n\n\n\n

L’espace dans les usines : une ressource rare<\/h2>\n\n\n\n

Si les am\u00e9liorations de l’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle de l’IIoT et de l’OT peuvent apporter des avantages consid\u00e9rables, elles cr\u00e9ent quelques d\u00e9fis de mise en \u0153uvre pour la gestion des usines. L’espace au sol des usines est toujours limit\u00e9, la priorit\u00e9 \u00e9tant accord\u00e9e \u00e0 l’accueil des actifs de production. Cependant, qu’en est-il de l’endroit o\u00f9 placer l’\u00e9quipement de contr\u00f4le ? Dans le pass\u00e9, chaque \u00e9l\u00e9ment de la machine se voyait g\u00e9n\u00e9ralement attribuer un espace pour une seule armoire \u00e9lectrique. Les installations IIoT d\u00e9pendent fortement des syst\u00e8mes \u00e9lectroniques, des capteurs et des actionneurs pour fonctionner efficacement. Les concepteurs d’armoires et de panneaux \u00e9lectriques doivent d\u00e9sormais prendre en compte le traitement de la vision et de l’image, les syst\u00e8mes de maintenance pr\u00e9dictive, les commutateurs de mise en r\u00e9seau et les alimentations. L’automatisation met en \u00e9vidence la n\u00e9cessit\u00e9 de se conformer aux normes de s\u00e9curit\u00e9 fonctionnelle telles que les normes CEI61508 et CEI62061. Le respect des r\u00e9glementations en mati\u00e8re de s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique, de compatibilit\u00e9 \u00e9lectromagn\u00e9tique (CEM) et d’immunit\u00e9 \u00e9lectromagn\u00e9tique (IEM) requiert \u00e9galement une attention particuli\u00e8re. N’oubliez pas les modules de conversion de puissance, les entra\u00eenements de moteur, les contr\u00f4leurs logiques de processus et les dispositifs de commutation \u00e9lectrique ; ils doivent tous \u00eatre pris en compte.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 mesure que la technologie de l’automatisation industrielle progresse, la gestion de la production peut adopter de nouveaux concepts et de nouvelles tendances du march\u00e9. Les jumeaux num\u00e9riques sont une tendance r\u00e9cente qui prend de l’ampleur et s’inscrit dans le prolongement de l’industrie 4.0 et de l’IIoT. Les jumeaux num\u00e9riques sont essentiellement une r\u00e9plique d’une cha\u00eene de production physique. Outre leur utilisation pour le contr\u00f4le des performances de l’usine, les jumelles constituent une plateforme num\u00e9rique permettant de simuler et de mod\u00e9liser diff\u00e9rentes techniques et sc\u00e9narios de production.<\/p>\n\n\n\n

Les nouvelles technologies exercent une pression suppl\u00e9mentaire sur l’espace des armoires et des panneaux, d’o\u00f9 la n\u00e9cessit\u00e9 d’une approche structur\u00e9e pour optimiser l’espace disponible.<\/p>\n\n\n\n

Les d\u00e9fis des armoires \u00e9lectriques<\/h2>\n\n\n\n

Que doit-il y avoir \u00e0 l’int\u00e9rieur de l’armoire ou du panneau ?<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Pour les architectes de syst\u00e8mes industriels, essayer de trouver de l’espace pour un autre \u00e9quipement de contr\u00f4le n’est que le premier d\u00e9fi. La conception d’un nouveau panneau exige que le constructeur examine soigneusement les types et le nombre de dispositifs \u00e0 inclure. Existe-t-il un regroupement logique de ces \u00e9l\u00e9ments en fonction de leur fonction ou de leur taille physique ? Qu’en est-il de la connectivit\u00e9 avec d’autres modules et contr\u00f4leurs ? Peut-\u00eatre que le fait de placer des pi\u00e8ces sp\u00e9cifiques \u00e0 proximit\u00e9 les unes des autres permet de r\u00e9duire la complexit\u00e9 du c\u00e2blage. De m\u00eame, le regroupement d’appareils de m\u00eame profil de hauteur permet d’optimiser l’espace disponible.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9viter les probl\u00e8mes de gestion thermique<\/em><\/h3>\n\n\n\n

En dressant la liste des contr\u00f4leurs, modules et dispositifs, notez les distances minimales d’espacement recommand\u00e9es par le fabricant, si elles sont indiqu\u00e9es. L’une des principales raisons de ce facteur est la gestion thermique, car la dissipation de la chaleur devient essentielle dans une armoire tr\u00e8s compacte. Certaines installations peuvent g\u00e9n\u00e9rer plus de chaleur que d’autres ; les blocs d’alimentation, par exemple, peuvent d\u00e9gager quelques watts de chaleur m\u00eame s’ils sont tr\u00e8s efficaces. Plusieurs \u00e9l\u00e9ments produisant de petites quantit\u00e9s de chaleur peuvent cr\u00e9er un point chaud dans l’armoire, ce qui peut avoir un impact sur d’autres \u00e9l\u00e9ments de l’\u00e9quipement.<\/p>\n\n\n\n

Certaines armoires \u00e9lectriques peuvent n\u00e9cessiter un refroidissement par air forc\u00e9, ce qui impose des contraintes suppl\u00e9mentaires sur l’espace disponible. Le choix de dispositifs de commande sp\u00e9cialement con\u00e7us pour minimiser la quantit\u00e9 de chaleur perdue rayonn\u00e9e et adapt\u00e9s \u00e0 un montage c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te dense am\u00e9liore l’utilisation de l’espace.<\/p>\n\n\n\n

Gestion des c\u00e2bles : \u00e9viter la confusion des c\u00e2bles<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Il se peut que l’on ne pr\u00eate pas suffisamment attention aux probl\u00e8mes de gestion des c\u00e2bles lors de l’installation. L’accessibilit\u00e9, l’identification et l’acheminement des c\u00e2bles sont des facteurs critiques tout au long du cycle de vie du bien de production. L’identification claire des c\u00e2bles et des m\u00e9thodes de fixation pratiques garantissent le bon d\u00e9roulement des t\u00e2ches d’entretien. En outre, selon le diam\u00e8tre et le type de c\u00e2ble, les rayons de flexion minimums du c\u00e2ble doivent \u00eatre soigneusement pris en compte, ce qui est particuli\u00e8rement important pour les c\u00e2bles optiques. L’acheminement des c\u00e2bles de signaux non blind\u00e9s \u00e0 basse tension d’un capteur analogique le long de c\u00e2bles \u00e0 haute puissance, de commandes de moteur, par exemple, peut entra\u00eener l’induction de transitoires \u00e0 haute tension sur les entr\u00e9es du capteur, ce qui entra\u00eene un comportement erratique du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n

L’augmentation r\u00e9cente de la popularit\u00e9 des terminaisons de c\u00e2ble push-in permet d’acc\u00e9l\u00e9rer le c\u00e2blage lors de l’installation. Les connecteurs \u00e0 ressort offrent une connexion pratique, sans outil et fiable pour les conducteurs solides ou les c\u00e2bles pr\u00e9assembl\u00e9s avec embouts. Les forces d’insertion sont minimis\u00e9es, ce qui r\u00e9duit les contraintes sur le c\u00e2ble, tout en maximisant la r\u00e9tention et la pr\u00e9vention contre l’arrachement.<\/p>\n\n\n\n

Conformit\u00e9 aux normes : s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique et fonctionnelle<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Les \u00e9quipements con\u00e7us pour le domaine industriel doivent \u00eatre conformes aux normes de s\u00e9curit\u00e9 en vigueur. Cette exigence prot\u00e8ge les travailleurs et les machines de production contre les dommages. Les normes internationalement reconnues stipulent les distances de s\u00e9paration s\u00fbres pour les bornes haute tension, les courants de fuite maximums et les tensions d’isolation \u00e9lectrique minimums. Pour les circuits \u00e9lectriques utilis\u00e9s \u00e0 proximit\u00e9 potentielle de substances explosives ou inflammables, des r\u00e8gles de protection intrins\u00e8que s’appliquent.<\/p>\n\n\n\n

Les \u00e9valuations des risques et les normes de s\u00e9curit\u00e9 fonctionnelle d\u00e9finissent la probabilit\u00e9 et la gravit\u00e9 des accidents survenant en raison d’un dysfonctionnement de l’\u00e9quipement. Ces normes de s\u00e9curit\u00e9 s’appliquent \u00e0 un syst\u00e8me dans son ensemble, y compris les logiciels. Les dispositifs \u00e0 semi-conducteurs utilis\u00e9s dans les syst\u00e8mes d’automatisation industrielle comportent de plus en plus de fonctions de s\u00e9curit\u00e9 fonctionnelle. Les relais \u00e0 contacts forc\u00e9s sont des exemples de dispositifs de protection \u00e9lectrom\u00e9caniques.<\/p>\n\n\n\n

Conformit\u00e9 et immunit\u00e9 \u00e9lectromagn\u00e9tique (CEM\/IEM)<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Le domaine industriel est \u00e9lectriquement bruyant. Les onduleurs haute fr\u00e9quence, les entra\u00eenements de moteurs \u00e0 commutation rapide et les moteurs de forte puissance cr\u00e9ent un environnement qui impose l’utilisation d’\u00e9quipements conformes aux normes CEM et IEM. Des normes telles que la norme CEI61000 et la directive CEM 2014\/30\/UE recommandent \u00e9galement une distance de s\u00e9paration minimale entre les c\u00e2bles r\u00e9seau et les conducteurs d’alimentation. Il est conseill\u00e9 aux architectes de syst\u00e8mes et aux concepteurs d’armoires de v\u00e9rifier la conformit\u00e9 des informations sur les produits et des fiches techniques des fabricants.<\/p>\n\n\n\n

L’avenir de la conception des armoires et panneaux \u00e9lectriques industriels<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Avec de nombreuses consid\u00e9rations de disposition et de conception, la t\u00e2che du constructeur de panneaux est d\u00e9courageante. Cependant, les fournisseurs d’armoires \u00e9lectriques proposent d\u00e9sormais un ensemble complet d’outils de planification et de configurateurs 3D et de syst\u00e8mes num\u00e9riques qui facilitent les complexit\u00e9s de la conception des panneaux. Les ressources de conception 3D, y compris les mod\u00e8les 3D des nombreux dispositifs et syst\u00e8mes plac\u00e9s dans l’armoire, permettent \u00e0 l’architecte des syst\u00e8mes de visualiser diff\u00e9rentes possibilit\u00e9s d’agencement avant de s\u00e9lectionner rapidement la disposition optimale. Une fois la configuration s\u00e9lectionn\u00e9e, l’application de conception peut mod\u00e9liser le profil thermique et le dimensionnement \u00e9lectrique. Les architectes peuvent \u00e9galement compiler facilement la documentation n\u00e9cessaire ainsi que les certifications de conformit\u00e9. La figure 1 illustre un exemple de processus utilisant le flux de travail de conception de panneaux \u00e9lectriques de Siemens.<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Figure 1 – L’approche du flux de travail pour la conception de panneaux de commande de Siemens, qui met en \u00e9vidence les \u00e9tapes essentielles de la conception d’une armoire \u00e0 partir de z\u00e9ro (source Siemens).<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Phoenix Contact<\/a> propose son logiciel de conception d’armoires PROJECT pour la gamme COMPL\u00c8TE de dispositifs, modules et syst\u00e8mes d’armoires et de panneaux de la soci\u00e9t\u00e9, voir Figure 2.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 2 – Le logiciel de conception d’armoires PROJECT de Phoenix Contact (source Phoenix Contact)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Cette application comprend une interface utilisateur simple et personnalisable qui est intuitive pour le concepteur. Une liste d\u00e9taill\u00e9e des pi\u00e8ces peut \u00eatre cr\u00e9\u00e9e en temps r\u00e9el, et une commande en ligne peut \u00eatre pass\u00e9e lorsqu’elle est pr\u00eate. Les fichiers de conception peuvent \u00eatre utilis\u00e9s avec les logiciels CAE\/CAD les plus courants, ce qui rend le processus aussi transparent que possible. Gr\u00e2ce \u00e0 l’interface utilisateur visuelle, les appareils et modules \u00e0 rail DIN sont rapidement r\u00e9alis\u00e9s pour que les architectes puissent voir comment progresse l’agencement de l’armoire.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 mesure que l’innovation IIoT et Industrie 4.0 se poursuit, de nouveaux dispositifs \u00e0 plus faible consommation et plus \u00e9conomes en \u00e9nergie ouvrent des possibilit\u00e9s de gagner un espace consid\u00e9rable dans les armoires et panneaux \u00e9lectriques. Le montage c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te de composants \u00e0 faible consommation et \u00e0 haut rendement optimise l’espace disponible, voir la figure 3.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 3 – Augmentation de l’espace disponible sur le rail DIN gr\u00e2ce au montage c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te d’appareils \u00e0 haut rendement \u00e9nerg\u00e9tique (source Omron<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les fabricants rationalisent \u00e9galement les dimensions de leurs appareils avec le m\u00eame profil de hauteur, ce qui permet d’\u00e9conomiser de l’espace mort suppl\u00e9mentaire, voir la figure 4.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 4 – L’utilisation de dispositifs sur rail DIN ayant le m\u00eame profil de hauteur r\u00e9duit l’espace mort (source Omron)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Un autre avantage important des appareils ayant la m\u00eame hauteur est que le flux d’air autour de l’armoire est moins perturb\u00e9 et plus uniforme, comme l’illustre la figure 5. Les points chauds sont donc moins susceptibles de se produire.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 5 – L’utilisation de dispositifs et de composants d’une hauteur uniforme garantit un flux d’air non obstru\u00e9 (source Omron)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Pour une conception r\u00e9ussie des armoires et des panneaux, Phoenix Contact recommande une approche ax\u00e9e sur cinq domaines fonctionnels : fiabilit\u00e9 de l’alimentation, connectivit\u00e9 et commutation, automatisation, r\u00e9seaux et E\/S, s\u00e9curit\u00e9 et productivit\u00e9 de l’atelier. Chaque domaine est ensuite subdivis\u00e9 en cat\u00e9gories pertinentes.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 6 – Dispositifs de connectivit\u00e9 pour rail DIN de Phoenix Contact (source Phoenix Contact)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Par exemple, le sujet \u00ab\u00a0Automatisation, r\u00e9seaux et E\/S\u00a0\u00bb couvre la convergence des topologies de r\u00e9seau, l’acc\u00e8s \u00e0 distance, l’\u00e9change de donn\u00e9es et la collecte de donn\u00e9es en temps r\u00e9el. La figure 6 met en \u00e9vidence l’alimentation en ligne COMPLETE de Phoenix Contact, les commutateurs Ethernet et les appareils LAN sans fil mont\u00e9s sur rail DIN.<\/p>\n\n\n\n

Siemens fait la promotion de son outil de s\u00e9lection TIA (total integrated automation), voir la figure 7. Couvrant la gamme compl\u00e8te des composants, dispositifs et syst\u00e8mes d’automatisation de Siemens, la configuration et l’agencement d’une armoire ou d’un panneau sont consid\u00e9rablement simplifi\u00e9s, et aucune connaissance technique n’est requise.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 7 – L’outil de s\u00e9lection TIA de Siemens offre une approche visuelle et intuitive de la conception des panneaux \u00e9lectriques (source Siemens)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Optimisez les performances des armoires \u00e9lectriques et gagnez en espace gr\u00e2ce \u00e0 une approche de conception structur\u00e9e.<\/h2>\n\n\n\n

L’espace disponible dans les usines \u00e9tant limit\u00e9, l’optimisation de la conception et de la disposition interne des armoires et panneaux \u00e9lectriques est primordiale. Pour am\u00e9liorer l’efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle, il faut d\u00e9ployer davantage de technologies, ce qui confronte l’architecte de syst\u00e8mes industriels \u00e0 de multiples d\u00e9fis de conception. L’adoption d’une approche structur\u00e9e de la s\u00e9lection, du placement des composants et de la documentation permet de simplifier les nombreuses t\u00e2ches. Les principaux fournisseurs de syst\u00e8mes d’automatisation industrielle proposent des ressources compl\u00e8tes de conception visuelle en 3D, de disposition des composants et de configuration qui facilitent consid\u00e9rablement ces t\u00e2ches complexes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"La modeste armoire \u00e9lectrique est un pilier de toute installation de machines industrielles. 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