IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 151 – avril 2021

La maintenance des capteurs numériques est un jeu d’enfant avec IO-Link

Ils sont des millions. Les capteurs qui aident les entreprises de production dans le monde à collecter les données forment la base de la maintenance prédictive. Mais qu’en est-il de leur maintenance? Faut-il encore les calibrer ?

Jadis, les processus industriels étaient pilotés à partir d’échantillons prélevés régulièrement et d’analyses en laboratoire. Un fonctionnement fastidieux, même si le laboratoire délivrait rapidement ses rapports de mesure. Cette procédure était aussi coûteuse car des quantités de produits étaient perdues. Les capteurs ont progressivement repris ce rôle pour la mesure en ligne de diverses grandeurs (température, niveau, pression, débit mais aussi indice de rupture, TOC, pH, conductivité, …). Progressivement car dans certaines branches industrielles, les conditions ambiantes étaient extrêmes (milieu corrosif, températures ou pressions élevées, formation de poussière, danger d’explosion, …) pour garantir des résultats fiables à tout moment, et certainement au fil du temps. Les capteurs étaient encrassés par un dépôt de produit, ce qui impactait la mesure. Les rondes d’inspection et les calibrages (réétalonnage par rapport à la référence de mesure) étaient donc impératifs.

De l’analogique au numérique

La technologie des capteurs a continué à s’imposer. Les variantes modernes ont remplacé le signal analogique 4 … 20 mA par une communication numérique. En technologie de process, le protocole HART® est un standard depuis de nombreuses années. Les bus de terrain ne sont utilisés qu’exceptionnellement. Dans le monde de l’automatisation des usines, il y a IO-Link. La puce qui forme le cœur du capteur est plus compacte et plus intelligente. Le numérique signifie d’une part une valeur de mesure plus précise, et d’autre part une communication qui, au niveau du terrain et directement ou pas, peut atteindre le cloud et revenir. Le signal ne doit donc plus nécessairement être envoyé au PLC ou passer par cette station, il peut directement communiquer avec le système ERP d’une entreprise ou interagir avec des apps en vue d’une analyse approfondie dans le cloud. Tout ceci constitue les fondements de la surveillance conditionnelle. Les capteurs, tels des gardes du corps, veillent au respect de tous vos paramètres de production et de process. Un dépassement des niveaux définis déclenche une alarme. En seconde instance, on peut évoluer vers la maintenance prédictive. Grâce à l’expérience accumulée, il est possible de prédire quand un certain composant sera défaillant.

Autodiagnostic

Les capteurs sont donc des composants essentiels dans un écosystème d’Industrie 4.0. Mais qui veille sur les capteurs? Comment peut-on avoir la garantie qu’ils envoient des valeurs de mesure correctes pour piloter les process ? La réponse réside à nouveau dans IO-Link et l’intelligence embarquée. Les capteurs sont équipés d’un système d’autosurveillance, de fonctions de diagnostic et d’algorithmes qui prédisent les fréquences de maintenance. Les systèmes supérieurs sont informés en permanence de l’état des capteurs. Une défaillance risque de se produire au niveau de l’électronique ? Le capteur est fortement encrassé ? Toutes ces informations sont notifiées en détail, de manière numérique et à tous les niveaux. Les rondes d’inspection et les calibrages de jadis font donc pratiquement partie du passé. Pour la plupart des capteurs, ils sont devenus moins nécessaires voire superflus, ce qui permet aux entreprises d’économiser les coûts et les temps d’arrêt associés au calibrage annuel de leur parc de capteurs. C’est une bonne chose car le calibrage signifiait la distorsion du traitement électrique du signal de mesure par rapport à l’état et à la qualité du capteur. En d’autres termes, un ‘mauvais’ capteur continuait de fonctionner, ce qui avait un impact sur la précision, la fiabilité et la fréquence de maintenance.

Remplacement aisé des capteurs

Les capteurs IO-Link offrent d’autres avantages dans le domaine de la maintenance et des réparations. Outre de l’information sur leur état, ils conservent les données sur l’identification, la paramétrisation et même les normes de calibrage (pour les applications véritablement critiques) du capteur en question. Si un problème menace d’émerger, l’équipe de maintenance sait directement où aller pour résoudre le problème. S’il faut remplacer le capteur, IO-Link facilite la procédure. Grâce à l’identification, connecter le mauvais type de capteur est désormais impossible. Comme les paramètres de chaque capteur sont sauvegardés dans le système d’automatisation, ils sont automatiquement transférés vers le nouveau capteur. Plus besoin d’appareil de programmation, de connaissances spécifiques ou de manuel détaillé. Le stock de pièces de rechange est par ailleurs limité.

Un calibrage ou pas?

Pour les applications dans des conditions spécifiques, où les tolérances de précision sont étroites, le calibrage des capteurs s’avère nécessaire de temps en temps. Il est important de d’abord déterminer ce qui peut causer des problèmes au capteur. Si le processus de production est responsable d’un encrassement permanent ou d’une altération, une ronde d’inspection pour nettoyer et entretenir préventivement le capteur peut diminuer le nombre de calibrages. Dans la plupart des cas, les capteurs IO-Link l’indiquent eux-mêmes. Si un calibrage est nécessaire, il faut le concevoir dans de bonnes conditions car la température, la pression, l’humidité de l’air peuvent avoir un impact sur le résultat final. Le matériel de calibrage doit également être en parfait état. Voilà pourquoi il est recommandé de confier les calibrages à des spécialistes ayant l’expertise utile.

Par Valérie Couplez