Surveillance de la couche physique du bus de terrain

L’industrie de transformation opte pour le transfert des données numériques via un bus de terrain. Les avantages sont manifestes : une économie de câblage signifie des gains en termes de coûts et de temps passé pendant la planification, de l’installation et de la mise en service.  En fonctionnement, la technologie bus de terrain, avec sa grande précision dans le transfert des données et ses résultats, entre autres choses, est définitivement meilleure pour la qualité de la production. Les appareils de terrain intelligents sont non seulement plus puissants mais offrent également plus de fonctions. Le bus de terrain permet le paramétrage et la lecture à distance des informations de maintenance que l’appareil de terrain communique automatiquement au dispositif de contrôle. Les investissements se justifient par une faible intervention de la maintenance et une plus longue durée de vie du système.
Le bus de terrain et la technologie 4 - 20 mA ont plus en commun pour l’installation que ce que l’on constate à priori. Les câbles doivent être tirés correctement. Les concepts de blindage et de mise à la terre sont similaires et doivent être correctement sélectionnés en fonction du système. De nombreux utilisateurs ne sont pas familiarisés avec le fait que 31 nœuds peuvent être raccordés à un segment du bus de terrain et que le bus s’utilise conjointement pour l’alimentation et la communication. Le concept de protection contre le risque d’explosion doit également prendre en considération que plusieurs nœuds sont raccordés sur une même ligne. La longueur maximale d’une ligne, jusqu’à 1 900 m, est spécifiée par la norme IEC 61158-2 qui est la norme applicable. Celle-ci établit la topologie des lignes principales (troncs) et des embranchements (branches). Chaque appareil de terrain est alimenté via son propre embranchement et raccordé au tronc qui est agencé avec une protection supplémentaire. Pratiquement toutes les installations modernes sont réalisées de cette façon. (voir également : High-Power Trunk)

Les signaux utilisés pour la transmission des données doivent pouvoir se mesurer facilement et être documentés afin d’obtenir une bonne qualité de transfert. Dans la technologie du bus de terrain, les expressions à la mode aujourd’hui, outre les mesures typiques de tension électrique et de courant, sont le niveau du signal, le bruit du signal et la gigue (=jitter, voir encart).
Le contrôle du respect des normes existantes doivent être renseignés manuellement. Outre le type de câble et l’isolation du câble, la résistance et la capacité doivent être mesurées et renseignées pour chaque appareil. En règle générale, la personne en charge de la mise en service doit utiliser une multitude d'appareils sur le site. La liste des appareils incluent les multimètres numériques, les testeurs de bus et, moins fréquemment, un oscilloscope numérique. Les appareils de mesure doivent être raccordés sur le site. Cela signifie que les panneaux de distribution et les armoires de commande doivent être ouverts pour raccorder les testeurs au câblage déjà en place. Souvent pour cela, les connexions des câbles doivent être débranchées dans l’armoire ou sur le terrain. Les procédures de test même requièrent également que chaque appareil de terrain soit connecté, puis mesuré et enfin documenté séparément. En bref : un gros effort manuel.

Ce qui était impensable pour le câblage point par point est accessible avec le bus de terrain : le nouveau module de diagnostic avancé de Pepperl+Fuchs offre la possibilité de mesurer et de contrôler la structure physique du bus de terrain depuis la station de commande. Conçu comme un module enfichable sur le système d’alimentation électrique modulaire Power Hub, le module rassemble toutes les mesures de la couche physique du bus de terrain pour tous les segments de bus de terrain et les réunit dans une seule station de travail de maintenance en ligne et en temps réel. Le diagnostic du bus de terrain qui apporte la transparence et la possibilité de mesurer les signaux réellement transférés, donne aux installateurs et aux opérateurs des systèmes des procédés une image plus précise du comportement du bus de terrain. Cela permet d’analyser en détail le comportement autrement bien souvent inexplicable du bus. Vous pouvez également mesurer et vérifier la puissance disponible en réserve sur le bus de terrain.

L’avantage du bus de terrain est en fait que moins de 2% de toutes les installations présentent un comportement défectueux. Cela signifie que 98% des installations sont de bonne qualité et doivent simplement être contrôlées. C’est pourquoi une présence sur site n’est plus vraiment indispensable pour la mise en service. Il est préférable de procéder à l’installation et à la mise en service en deux temps.

Les instruments de terrain pré-paramétrés dans le laboratoire de test sont tous raccordés directement au bus de terrain. La mesure, la documentation et la mise en service ont été associées dans une seule étape. Le cas échéant, la recherche d’un défaut peut être effectuée ultérieurement. 

Depuis la station de commande, la personne chargée de la mise en service procède à toutes les tâches nécessaires avec l’appui du module de diagnostic avancé. Les mesures et l’enregistrement des tâches sont aisément exécutés via les menus et les requêtes. La documentation complète est générée automatiquement, au format électronique ou sur papier. Le processus garantit que :

• L’installation satisfait aux exigences de la norme IEC 61158-2
• Chacun des appareils de terrain satisfait aux exigences de la norme du bus de terrain sélectionné

De plus, la réserve de puissance de chaque segment de bus de terrain est calculée. La procédure peut alors être la suivante :

• Connecter tous les segments et l’instrumentation de terrain ainsi que l’alimentation électrique du bus de terrain
• Procéder à un contrôle visuel du blindage - le blindage a été soigneusement fixé et isolé au niveau de chaque appareil de terrain
• Brancher le bus de terrain et activer la technique de contrôle pour commander tous les appareils de terrain
• Procéder à toutes les mesures, les enregistrer et les documenter avec l’appui du module de diagnostic avancé

Cette brève procédure de test fait gagner du temps de mise en service. En outre, une solide connaissance technique du bus de terrain n’est nécessaire que pour contrôler les segments qui échouent au test. Néanmoins, même si l’installation et la mise en service doivent être effectuées dans des délais toujours plus courts, elles sont exécutées avec qualité.
La mise en service est soutenue par des dialogues : tout d’abord la ligne principale est mesurée, la tension électrique et le courant sont vérifiés. Une mesure de mise à la terre défectueuse est effectuée pour les deux fils garantissant un équilibre et une isolation adaptés. Puis les signaux de communication de chaque appareil de terrain sont contrôlés afin de vérifier leur résistance, le bruit et la gigue. Les valeurs limites du contrôle en ligne de la structure physique du bus de terrain sont proposées et mémorisées dans le module de diagnostic.

Tout cela est possible par l’intégration du module de diagnostic sur l’alimentation électrique sans que le moindre bornier nécessaire à la connexion des appareils de mesure ne soit touché. Le câblage dans l’armoire de commande reste intact.