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Bus de terrain : mise en service avec les outils de diagnostic avancé

Les usines des procédés sont équipées avec un bus de terrain

Les usines des procédés avec leurs opérateurs bus de terrain tirent profit de l’utilisation du bus de terrain pour les tâches de mesure et de contrôle. Les appareils de terrain intelligents fournissent une meilleure précision. Une seule conversion d’une donnée analogique vers une donnée binaire est exécutée ; la transmission de cette donnée binaire est garantie grâce à des sommes de contrôle et autres mécanismes similaires à n’importe quelle transmission numérique. Cela permet aux boucles de contrôle d’opérer avec plus de précision, en créant ainsi une sortie de meilleure qualité et une plus grande cohérence.

Les appareils de terrain modernes peuvent transmettre des informations d’état additionnelles telles que la durée de commutation ou la durée de fonctionnement des vannes ou tout autre état se rapportant à l’utilisation de l’appareil de terrain. La maintenance préventive est exécutée à intervalles réguliers sur la base de l’état actuel de l’appareil de terrain au regard du temps de travail. Les fabricants de DCS s’adaptent avec des systèmes de gestion des équipements complets. Ils facilitent ainsi les opérations de maintenance en fonction des besoins en multipliant parfois par deux les intervalles d’intervention par rapport aux procédures standard.

De plus, la configuration à distance via le bus de terrain permet d’accélérer les changements au sein de l’activité de l’entreprise, que ce soit au cours du procédé ou lorsqu’un appareil de terrain est remplacé en plein fonctionnement. Grâce aux multiples avantages retenus, le bus de terrain a fait ses preuves, même dans le secteur assez conservateur de l'automatisation des procédés.


Le diagnostic avancé démystifie la communication du bus de terrain

De nombreux utilisateurs novices considèrent le réseau du bus de terrain comme un trou noir mystérieux. Les données sont énigmatiquement envoyées par le DCS vers cette voie et réceptionnées par un appareil de terrain et vice versa. La raison est simple : lorsque plusieurs appareils sont raccordés en parallèle au même câble, les signaux de communication présentent un niveau de complexité plus élevé. C’est manifeste lorsqu’on fait une comparaison avec la technologie 4 - 20 mA. Dans ce cas un seul appareil est raccordé par câble et le courant indique tout : la valeur de mesure, la condition de rupture de ligne ainsi que celle du court-circuit.


The Advanced Diagnostic Module monitors the fieldbus physical layer during operation.
The Advanced Diagnostic Module monitors the fieldbus physical layer during operation.

Le personnel opérateur et de maintenance décrit en général un événement survenu dans l’usine avec des mots vague et ambigus tels que : « L’appareil a bien fonctionné toute la journée - puis il a disparu pendant quelques heures seulement et puis il est réapparu. » Ou : « Les afficheurs LCD des appareils de terrain étaient alimentés mais les appareils n’ont été présents dans la liste des participants uniquement pendant un cours instant. » Dans la plupart des cas, les outils portatifs ne peuvent pas déchiffrer les signaux de données et informer l'utilisateur sur les détails nécessaires pour voir clairement ce qui se passe au niveau du câble du bus de terrain.

Les outils de diagnostic pour les bus de terrain modernes - tels que notre module de diagnostic avancé pour le Power Hub de la gamme FieldConnex® - apportent une transparence de la couche physique du bus de terrain et de la communication. Le module procède aux mesures de tension, de courant, du niveau du signal, des parasites ou de la gigue (jitter). Le module scrute la communication et fait la distinction entre les informations issues du segment et celles issues de l’appareil. Des pages d’écrans clairs et concis au sein du gestionnaire de diagnostic servent d’interface pour l’utilisateur ; c’est ce qui permet d’apporter une transparence sur la vie du bus de terrain en levant l’ambigüité sur un événement.


Situations anormales

Il existe de nombreux événements quotidiens non détectés qui ont un effet négatif sur la couche physique de bus de terrain et la communication :

  • Un câble existant a été utilisé avec des valeurs capacitives et inductives erronées

  • Un boîtier non étanche peut laisser l’eau pénétrer. La corrosion peut provoquer le lent déclin du signal transmis par l’appareil de terrain

  • Les connexions peuvent se dégrader en raison de vibrations

  • Le câble ou les composants de l’appareil de terrain se détériorent au fil du temps

  • Le toron des fils du blindage peut être à l’origine d’une mauvaise isolation entre les deux pôles ou avec la terre

  • Des techniques de mise à la terre et de blindage mal choisies peuvent être à l’origine de boucles qui favorisent l’induction de bruit

L’association de plusieurs facteurs est souvent à l’origine de situations provoquant les descriptions mentionnées ci-dessus. Chaque condition peut entraîner les valeurs de la couche physique hors des spécifications ; mais cela ne suffirait pas à couper réellement la communication. En effet, le bus de terrain est robuste. Toutefois, plusieurs facteurs peuvent déjà repousser les limites, de sorte qu’un défaut supplémentaire - tel qu’un convertisseur de fréquence démarrant un moteur à induction à proximité de la ligne principale du bus de terrain - peut suffire à repousser ce segment au-delà des tolérances. Résultat : la communication est, au moins temporairement, perturbée.

La couche physique de bus de terrain ne fait pas de mystère ; elle est maintenant connue dans les détails grâce au formidable outil qui est le module de diagnostic avancé. L’ensemble des événements mentionnés plus haut peut être aisément détecté et pris en considération au moment approprié. Lors de la mise en service, la qualité de l’installation sera bien meilleure, garantissant ainsi des communications avec un niveau de tolérance de défaut plus élevé. Et ce n’est pas tout : les utilisateurs peuvent être prévenus des perturbations avant que celles-ci ne deviennent critiques pour le processus.


Avertissements et alarmes pour une intervention proactive

Le module de diagnostic avancé contrôle la communication du bus de terrain en ligne et en temps réel. Le personnel opérateur et de maintenance a une vue globale sur toutes les mesures depuis la salle de commande. Il n’est nul besoin d’exposer le personnel dans la zone dangereuse. Il n’est pas nécessaire d’accéder aux armoires de contrôle ou aux boîtes de jonction de terrain et d’extirper le câblage pour le raccordement d’appareils portatifs. Les informations sont disponibles immédiatement.



Communication : le signal est modulé sur la tension d’alimentation. Les bits sont transmis comme des transitions montantes ou décroissantes avec 1 V crête à crête. Cela rend la communication du bus de terrain très stable et résistante aux perturbations.

Lors de la mise en service, toutes les mesures pertinentes reçoivent des niveaux d’avertissement avec des zones mortes. Toute modification apportée sur le câble du bus de terrain provoque des avertissements et des alarmes récapitulatifs au niveau de la station de l’opérateur. Les informations auxquelles les opérateurs ont maintenant accès via le module de diagnostic avancé et le gestionnaire de diagnostic afin de permettre une prise de décision judicieuse, c'est-à-dire : les niveaux croissants de bruit et les pertes passagères de la terre, signes que les conditions s'aggravent, sont désormais visibles. L’opérateur de l’usine peut décider soit de lancer immédiatement une opération de réparation, soit de planifier une révision supplémentaire pour la prochaine équipe ou même d’attendre la prochaine coupure de courant planifiée ; tout ceci pendant que l’usine fonctionne avec sa meilleure qualité et à son meilleur niveau de production.


Production optimisée, l’esprit tranquille

Tout le monde y gagne : les perturbations de l’usine sont réduites et moins de coupures de courant sont non prévues. Les conditions optimisées de l’utilisation du bus de terrain qui étaient à l’origine d’un certain pourcentage de transmissions erronées non détectées sont désormais moins nombreuses, tandis que dans le même temps, la durée de cycle du bus s’accroît. Le temps de réponse réduit du système constitue également un facteur positif pour la qualité du produit final.
Un système en bus de terrain avec des appareils de terrain justement réglés et entretenus de façon proactive ne fait pas seulement accroître la disponibilité globale du système et la qualité du produit. Il représente également un avantage pour les dirigeants de l’unité, les opérateurs et les équipes de maintenance - avec la certitude que l’installation en bus de terrain, auparavant perçue comme un trou noir mystérieux, est désormais haute en couleur et contrôlée par le module de diagnostic avancé FieldConnex® de Pepperl+Fuchs.