Subscriptions
for enrichment
24 july 2013 | La Revue POLYTECHNIQUE 04/2013 | Automation

L’automatisation du pont roulant d’une cimenterie

Pour produire ses 900’000 t annuelles de ciment, la cimenterie d’Eclépens (VD) fonctionne 24 heures sur 24 et plus de 300 jours par an. L’automatisation du pont roulant, qui achemine les matières premières dans les moulins, a permis d’atteindre cet objectif, tout en assurant la sécurité des personnes et des machines. La société WAGO a fourni les composants de sécurité actifs sur les bus de terrain PROFInet et PROFIBUS, qui ont été installés par l’intégrateur agréé ONLINE Automation SA.
Le groupe international Holcim Ltd, un spécialiste du ciment et du béton, exploite trois cimenteries en Suisse et quelque 60 centrales à granulats et à béton dans l’ensemble du pays. Le principal site de sa filiale Holcim (Suisse) SA, en terres romandes, est la cimenterie d’Eclépens (VD). En service depuis 1953, l’usine et ses 110 collaboratrices et collaborateurs produisent chaque année quelque 700’000 t de clinker (produit de base pour la fabrication du ciment) et 900’000 t de ciment.

Au cœur de l’installation, le pont roulant assure une étape clé du processus de fabrication, entre l’extraction des matières premières dans les carrières et la cuisson dans le four rotatif à 1450 °C. Cette gigantesque bête métallique est installée dans la halle à clinker, qui a été construite dans les années 1950. Son bras orange - un portique d’une envergure de 28 m sur lequel évolue horizontalement un treuil mobile - est actif sur une longueur de 180 m. Les 10 t de ce mastodonte se déplacent à une vitesse de 1 m/s. L’installation - un pont roulant de la société Demag - a connu une première vie en Italie dans une succursale Holcim. Elle a été rapatriée en Suisse et transformée. «Le matériel a été livré à Eclépens en août 2010 et mis en service en janvier 2011», retrace Daniel Gremion, responsable de l’automatisation à l’usine Holcim d’Eclépens.
 
 
Au cœur de la technologie PROFIsafe
L’automatisation du pont roulant a été confiée au bureau d’ingénieurs ONLINE Automation SA, qui n’en était pas à sa première expérience dans le domaine. En août 2011, les travaux ont débuté par le remplacement des armoires électriques. Après une remise à neuf, l’installation était prête - en août 2012 - pour fonctionner en mode automatique. Le RFID (Radio Frequency IDentification), qui permet de corriger les glissements inévitables du pont, a été installé en collaboration avec l’entreprise Stefan SA de Givisiez (FR). Des capteurs ont été placés tous les 2 à 3 m sur le pont roulant. «Un des grands avantages, c’est que toutes les sécurités de zones interdites sont faites par un logiciel», précise Daniel Roth, directeur d’ONLINE Automation.
Pour la partie du matériel informatique, c’est le standard Holcim S7 qui a été retenu. Le bus de terrain PROFIBUS-DP relie les périphériques au niveau du pont roulant. Le bus PROFInet prend en charge la communication avec les équipements fixes situés dans la halle. La société WAGO a fourni la périphérie déportée normale et de sécurité (PROFIsafe) dans les deux cas. En plus de la possibilité d’utiliser une communication sans fil, le standard PROFInet offre une architecture verticale entre le poste de commande, les automates programmables, ainsi que les E/S déportées dans le terrain. L’automate monté sur le pont roulant communique par une liaison WiFi avec les modules d’E/S Safety installés dans les armoires électriques situées dans la halle. L’accès à l’automate et à la configuration des équipements de sécurité est possible depuis le poste de commande. La technologie TCI (Tool Calling Interface) et une option de routage (tool routing) de l’automate programmable sont ainsi utilisées pour le paramétrage des E/S de sécurité PROFIsafe. Les données sont transmises par la console de programmation via le réseau LAN vers un automate, qui distribue ensuite les paramètres aux modules E/S reliés sur le bus de terrain PROFIBUS. Cette option intéressante, proposée par la société WAGO pour ses modules PROFIsafe, offre un avantage important lors de la mise en service de l’installation, et ensuite pour sa maintenance.
 
 
Economie de câblage et gestion intelligente des stocks
Une grande attention a été portée à la sécurité des personnes. L’analyse de risques a été réalisée directement par l’entreprise Holcim. La mise en place du système PROFIsafe permet de gérer tous les arrêts d’urgence et les contacts de porte. Pour ce faire, la halle à clinker a été divisée en deux zones distinctes: d’un côté la partie accessible aux véhicules qui acheminent les matières premières; de l’autre, le secteur où sont alimentées, via des trémies, les machines qui moulent le ciment, à savoir un mélange de clinker, de calcaire et de gypse. Toutes les portes sont équipées d’arrêts d’urgence. Lorsque l’un de ceux-ci est activé, le pont roulant s’immobilise aussitôt.
Une des grandes nouveautés réside dans le mode de fonctionnement. Habituellement, le relais de sécurité est câblé via un composant électromécanique, qui coupe la connexion lors du déclenchement. A Eclépens, le pont roulant est commandé par un automate de sécurité avec une logique programmée. Il en résulte un câblage beaucoup plus léger. «Ceci offre l’avantage de pouvoir accéder, depuis la station de programmation, au paramétrage des différents modules via Ethernet, ceci indépendamment des bus de terrain», ajoute Stéphane Rey, chef du produit en automatisation industrielle de la société WAGO.
Les ordres de positionnement du pont roulant sont transmis directement à l’automate programmable par l’application O_Stock développée par le bureau ONLINE Automation. L’application informatique gère efficacement le stockage de matières en vrac au moyen d’une base de données et d’algorithmes optimisés de gestion des mouvements dans la halle. A noter que l’installation fonctionne en trois modes: automatique, avec une télécommande (équipée du module Safety), ou encore depuis le siège de l’opérateur cabine. En mode automatique, les opérations peuvent être visualisées par des caméras et contrôlées depuis la salle de commande, ce qui permet aussi de protéger les opérateurs des poussières et des produits manipulés. «Au final, cette solution a permis de libérer une personne par équipe», précise Daniel Gremion.
 
À propos du bureau ONLINE Automation SA
Créé en 1986, le bureau d’ingénieurs ONLINE Automation SA est spécialisé dans la conception et la réalisation de systèmes informatiques et électriques pour l’automatisation, la gestion de production, ainsi que l’optimisation de processus et de machines. Avec 15 collaborateurs dont 14 ingénieurs, ce bureau fournit ses services dans des domaines aussi variés que le ciment, l’agroalimentaire, la chimie/pharma, le tabac, la verrerie, l’énergie ou encore le traitement des déchets. Depuis 2003, ce bureau est certifié WAGO Solution Provider Industry.
L’automatisation du pont roulant de la cimenterie d’Eclépens figure en bonne position dans les quelque 400 références de ce bureau lausannois. Outre la gestion de la sécurité et des accès, le système proposé présente de nombreux avantages. L’intelligence est placée dans le PC, l’automate ne faisant qu’exécuter les commandes. Après avoir modélisé la halle, on peut définir différentes tâches pour le remplissage du stock et des trémies, par exemple. Ces tâches sont ensuite exécutées automatiquement sur demande d’un automate programmable ou sur ordre d’un opérateur. «Le système est d’une grande souplesse», affirme son directeur, Daniel Roth.
www.onlineautomation.ch
 

WAGO Contact SA
1564 Domdidier
Tél.: 0840 200 750
www.wago.com