Même avec les réseaux les plus fiables, les pannes de réseau sont inévitables pour de nombreuses raisons, et gérer ces pannes dans les systèmes VFD devient d’une importance cruciale.
Les VFD, ou variateurs de fréquence, sont utilisés pour contrôler facilement des moteurs triphasés. Ils sont également appelés variateurs de vitesse ou dispositifs à fréquence réglable. Leur capacité à contribuer de manière significative aux économies d’énergie se traduit par des économies de coûts pour votre organisation. Les VFD contribuent également à prolonger la durée de vie des équipements. Ils aident aussi à convertir l’alimentation monophasée en sortie triphasée pour entraîner des moteurs relativement petits, augmentant ainsi leur utilité dans diverses situations où une alimentation triphasée n’est pas disponible.
Le principal avantage de l’utilisation des VFD est la granularité du contrôle qu’ils permettent. Cela les rend favorables pour une utilisation dans les applications de contrôle de processus. Les VFD contrôlent la vitesse et le fonctionnement des moteurs en variant la fréquence du courant alternatif fourni à chacune des lignes d’alimentation phase.
Figure 1. Moteurs triphasés industriels avec contrôle VFD. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Canva
VFD dans les Usines Connectées
Aujourd’hui, tous les capteurs et actionneurs dans les usines industrielles sont connectés via un réseau. Les entrées de contrôle des VFD dans une usine proviennent d’une unité centrale de traitement ou d’un réseau de cloud computing. Ce système permet aux ingénieurs de l’usine d’exercer un contrôle granulaire sur chaque VFD et autre équipement de l’usine.
Les dispositifs en réseau sont extrêmement utiles pour améliorer la capacité d’automatisation de l’usine. Ils peuvent être gérés par des algorithmes informatiques qui s’ajustent aux conditions dynamiques de l’usine. Cependant, cela pose également un défi important concernant la connexion réseau. Pour que les VFD et d’autres charges connectées fonctionnent en douceur et correctement, une connexion réseau stable et fiable est nécessaire.
Cependant, même avec les réseaux les plus fiables, les pannes sont inévitables pour de nombreuses raisons. Des événements imprévus que les ingénieurs de fiabilité n’ont pas prévus peuvent se produire. Les cybercriminels utilisent également la perturbation du réseau comme une technique pour déstabiliser les opérations des infrastructures critiques. La gestion des perturbations du réseau doit être un plan de contingence pour toutes les usines industrielles.
Gestion des Pannes de Réseau dans les VFD
La gestion des pannes de réseau dans les VFD devient encore plus importante. Cela est dû au fait que les VFD contrôlent l’un des composants les plus critiques de toute opération d’usine : les moteurs. Non seulement le fonctionnement est affecté, mais la sécurité est également une préoccupation majeure lorsque le mouvement est incontrôlé. Les OEM, les fournisseurs, et les ingénieurs de l’usine emploient diverses techniques pour gérer les pannes de réseau pour les VFD. Trois méthodes prédominantes sont discutées dans les sections suivantes.
Figure 2. Les variateurs de fréquence (VFD) permettent des réponses sûres et contrôlées aux pannes de réseau. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Canva
Fonction d’Arrêt Rapide
Les VFD sont équipés d’une fonction d’arrêt d’urgence. Certains fabricants de dispositifs proposent également une fonction d’arrêt rapide. La fonction d’arrêt d’urgence est généralement activée par les opérateurs lors de situations de détresse. La fonctionnalité d’arrêt rapide est différente, car elle est un protocole permettant d’arrêter rapidement la rotation du moteur d’une manière prédéfinie qui ne doit pas nécessairement être une urgence.
Lorsque vous concevez une mise en œuvre de VFD dans votre usine, vous pouvez la concevoir de manière à ce que la fonction d’arrêt rapide soit activée lorsque qu’une panne de réseau est détectée. L’accès à ces réponses aux pannes de réseau se fait généralement par les menus de paramètres. La plupart des logiciels OEM vous permettent également de varier la courbe de décélération pour la fonctionnalité d’arrêt rapide. Utiliser cette fonction vous permet d’arrêter automatiquement le moteur connecté au VFD en cas de panne de réseau.
La fonction d’arrêt rapide peut être mise en œuvre dans des opérations où une panne de réseau est le moins attendue. C’est une meilleure solution lorsque le moteur contrôlé par le VFD n’est pas critique pour l’opération. Lorsque le moteur n’est pas requis pour fonctionner sans défaillance, la fonction d’arrêt rapide peut être utilisée pour gérer les pannes de réseau. La fonction d’arrêt rapide n’est pas toujours le moyen optimal de gérer les pannes de réseau, mais elle est efficace dans les situations urgentes où un arrêt immédiat de l’équipement est le meilleur choix.
Préréglages
Le VFD utilisé peut avoir quelques conditions de fonctionnement préréglées stockées en lui. Elles peuvent être activées lorsque qu’une panne de réseau se produit. Lorsque le réseau est disponible, le VFD fonctionne selon les instructions de contrôle du centre de traitement. Lorsque des problèmes de réseau sont détectés, les conditions préréglées du VFD prennent le relais et fonctionnent selon les préréglages. Lorsque la connexion réseau est rétablie, le contrôle est rétrocédé au centre de traitement.
Figure 3. Certains VFD utiliseront des commandes manuelles ou de bord en secours pour faire fonctionner le système si l’alimentation réseau est perdue. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Canva
Les préréglages peuvent être utilisés lorsque le VFD disponible ne dispose pas d’une fonction d’arrêt rapide ou lorsque le calcul en périphérie n’est pas disponible. Ils sont la solution idéale lorsque le fonctionnement du moteur est critique et ne doit pas être entravé par des pannes de réseau ou d’autres facteurs externes. Une extrême prudence doit être exercée lors de la conception des préréglages pour les VFD en cas de pannes de réseau.
Calcul en Périphérie
Dans le monde de l’Industrie 4.0, le sous-segment du calcul en périphérie fait référence aux processeurs situés près des équipements qui effectuent de nombreuses opérations d’analyse de données qui seraient normalement réalisées dans un environnement distant ou en cloud, mais qui existent sur le terrain pour réduire les délais et la quantité de données qui doivent être envoyées et reçues à travers un réseau.
Dans le contexte d’un VFD, un ordinateur de proximité est une unité de calcul directement couplée au VFD qui ne dépend d’aucune entrée de réseaux externes. Le module périphérique pourra lire les informations du VFD, traiter les données et envoyer les commandes nécessaires. Cela peut être une solution fonctionnant en permanence ou peut simplement prendre le relais en cas de défaillance du réseau du VFD. Lorsque le réseau est de nouveau opérationnel, le VFD peut à nouveau recevoir des entrées depuis le réseau externe. Vous serez en mesure d’ajuster les configurations selon vos souhaits.
Le calcul en périphérie peut être utilisé pour les VFD pendant les pannes de réseau lorsque la connexion entre le dispositif périphérique et le VFD n’est pas compromise. Il est également nécessaire d’avoir des plans de contingence en place lorsqu’il y a des interruptions de la connexion entre le VFD et le module périphérique. Le calcul en périphérie pour les opérations de VFD est la solution idéale pour gérer les pannes de réseau dans une usine activée par l’IIoT.
Résolution de Problèmes de Réseau VFD
Lorsqu’une panne de réseau se produit avec le VFD, elle doit être inspectée le plus rapidement possible. Chaque dispositif spécifique et configuration réseau aura des variations uniques dans le processus de dépannage. La liste ci-dessous présente certains des problèmes courants et comment vous pouvez les résoudre, certains étant plus simples que d’autres.
- Vérifiez l’intégrité des bornes du câble réseau
- Vérifiez et confirmez l’intégrité de l’ensemble du parcours des bornes réseau
- Assurez-vous que les bornes réseau ne sont pas inversées
- Vérifiez le terminator réseau
- Vérifiez la mise à la terre des câbles réseau. Ils sont généralement mis à la terre au niveau du contrôleur.
- Vérifiez si le bon protocole de communication est sélectionné au niveau du concentrateur réseau et du VFD
- Vérifiez si l’adresse réseau du VFD est correctement reflétée au niveau du contrôleur réseau
- Assurez-vous que le VFD et le contrôleur réseau sont connectés au même réseau
- Vérifiez la vitesse du réseau et la latence
- Identifiez si le réseau est surchargé avec plus de dispositifs et de données que sa capacité ne le permet
- Assurez-vous qu’il n’y ait pas de lignes haute tension à proximité des câbles réseau
- Assurez-vous que la mise à la terre du moteur est connectée au VFD
- Déconnectez le moteur du VFD et vérifiez si la connexion réseau est rétablie
En Conclusion…
Dans une usine de fabrication connectée, une connexion réseau stable et fiable est essentielle pour le bon fonctionnement des opérations de l’usine. Cela est particulièrement vrai lorsqu’il y a des variateurs de fréquence et d’autres équipements critiques dans l’usine. Il est nécessaire d’avoir des plans de contingence en place pour toute panne de réseau. La plupart des plans de contingence sont de nature temporaire. Par conséquent, l’accent principal doit être mis sur la création d’un réseau robuste, le maintien du temps de disponibilité du réseau, et la fourniture d’une formation adéquate au personnel technique pour résoudre efficacement les événements d’arrêt.