Electrotechnique

Optimiser la puissance et l’efficacité des machines avec KeDrive D3

Optimiser la puissance et l’efficacité des machines avec KeDrive D3

Dans le secteur du façonnage de l’acier renforcé, les équipementiers industriels font face à une accélération sans précédent des exigences de productivité et de flexibilité. Pour répondre aux besoins évolutifs de ses clients, le constructeur italien MEP, fondé en 1966 par Remigio Del Fabro, redéfinit les standards de ses machines de redressage et de cintrage. L’intégration de la gamme de variateurs multi-axes KeDrive D3 développée par KEBA Industrial Automation constitue la pierre angulaire de cette évolution stratégique. Cette transition technologique offre une réponse concrète à la montée en puissance des diamètres travaillés, à la diversification des alliages ainsi qu’à la recherche d’une meilleure efficacité énergétique sur les lignes de production modernes.

Des contraintes de production démultipliées dans le travail de l’acier

Évolution des matériaux et hausse des diamètres d’usinage

Le marché des armatures en acier subit d’importantes mutations structurelles. L’utilisation croissante d’alliages plus exigeants, comme l’acier inoxydable, impose des contraintes mécaniques accrues aux équipements de façonnage. Dans le même temps, les limites d’usinage traditionnelles ont été repoussées pour satisfaire les nouveaux cahiers des charges du bâtiment et des travaux publics. Alors que les bobines d’acier traitées dépassaient rarement seize millimètres de diamètre auparavant, la demande globale s’oriente désormais vers le traitement de barres et de fils pouvant atteindre vingt-six millimètres. Cette augmentation nette de la masse et de la résistance de la matière nécessite l’application de couples moteurs nettement plus élevés tout en exigeant une gestion thermique rigoureuse des équipements électriques intégrés aux machines.

Le défi du traitement simultané et l’augmentation des intensités électriques

Afin d’accroître la productivité sans étendre la surface au sol des ateliers, MEP a développé des machines capables de traiter deux fils de manière simultanée. Ce choix architectural implique une augmentation considérable des efforts cinématiques et impose une refonte complète de la chaîne de distribution d’énergie. Alors qu’un courant nominal de cent ampères s’avérait suffisant sur les générations précédentes, les exigences opérationnelles récentes ont imposé le passage à une capacité de cent cinquante ampères. Pour piloter des moteurs électriques sollicités par de telles charges, le fabricant italien devait sélectionner des variateurs ultra-performants, compacts et capables de gérer ces montées en puissance sans compromettre la dynamique des cycles de cintrage.

La plateforme KeDrive D3 de KEBA : ouverture et intégration simplifiée

Une architecture multi-axes ouverte aux standards industriels

Le choix de la série KeDrive D3 repose avant tout sur la flexibilité de l’architecture proposée par KEBA Industrial Automation. Dans des environnements de production où se côtoient divers systèmes d’automatisme, la soutenabilité d’une solution dépend de son ouverture protocolaire. Les variateurs KEBA intègrent une compatibilité éprouvée avec de multiples bus de terrain industriels, notamment CANopen, EtherCAT et PROFINET. Cette souplesse a été démontrée lors d’un projet industriel stratégique réalisé en Argentine pour la production de treillis métalliques. Avec le concours du partenaire technique Centro Automazioni, les équipes de MEP et de KEBA ont établi une communication déterministe en PROFINET IRT avec un système de contrôle Siemens, validant la capacité du KeDrive D3 à s’intégrer harmonieusement dans une architecture préexistante.

Sécurité intégrée et optimisation de l’espace en armoire

Outre ses facultés d’interconnexion, le variateur multi-axes KeDrive D3 embarque des fonctionnalités de sécurité intégrée indispensables pour se conformer aux normes industrielles les plus strictes. La mutualisation des cartes de puissance sur un bus continu partagé réduit considérablement l’encombrement matériel dans l’armoire électrique. Pour un constructeur d’équipements comme MEP, cette compacité permet d’optimiser l’agencement interne de la machine tout en simplifiant les opérations de câblage et de maintenance. Les opérateurs bénéficient ainsi d’installations plus sûres, adaptées aux cadences élevées requises par le façonnage d’armatures métalliques.

Sobriété énergétique et vision partenariale globale

Mutualisation du bus continu et récupération d’énergie

L’une des avancées majeures issues de ce partenariat réside dans l’efficacité énergétique des machines. Sur une ligne de redressage et de cintrage de rotors, le système de traction génère une consommation d’électricité continue et importante. En parallèle, l’unité de cisaillement effectue des arrêts fréquents et rapides pour couper le matériau, générant des pics d’énergie lors des décélérations. Grâce à l’architecture à bus continu commun des variateurs KeDrive D3 interconnectés via une interface EtherCAT, l’énergie cinétique restituée par l’unité de cisaillement est immédiatement réinjectée dans le système pour alimenter la traction. Cette compensation interne diminue la consommation globale de l’équipement et limite la dissipation de chaleur par les résistances de freinage externes.

Un accompagnement technique mondial au service de la pérennité

Au-delà des performances matérielles, le choix de MEP s’appuie sur la présence internationale de KEBA et sa capacité à fournir une assistance technique locale sur tous les marchés cibles. Cette réactivité opérationnelle garantit un accompagnement efficace depuis la phase de conception initiale jusqu’au suivi après-vente sur site. La relation établie entre les deux acteurs repose sur une écoute active et une volonté partagée de développer des solutions technologiques évolutives. En combinant puissance de variabilité, ouverture protocolaire et gestion intelligente de l’énergie, MEP et KEBA posent les jalons d’une nouvelle génération de machines industrielles hautement performantes.

Phoenix Contact et le DC Grid : le courant continu au cœur de l’usine durable

Phoenix Contact et le DC Grid : le courant continu au cœur de l’usine durable

Et si l’électricité industrielle du futur circulait en courant continu ? Alors que l’industrie européenne cherche des leviers concrets pour réduire son empreinte carbone et maîtriser ses coûts énergétiques, une technologie refait surface avec une pertinence renouvelée : le DC Grid, ou réseau industriel à courant continu. Loin d’être une simple curiosité technique, cette architecture énergétique représente une réponse structurante aux défis de la transition industrielle. Phoenix Contact, acteur clé de cette transformation, vient de publier un état des lieux complet sur le sujet, confirmant que le courant continu est bien en train de redessiner le paysage électrique industriel.

Le courant continu, une logique naturelle pour l’industrie moderne

L’argument de fond est aussi simple qu’implacable : la grande majorité des équipements industriels fonctionnent déjà en courant continu. Variateurs de vitesse, robots, machines CNC, éclairages LED, bornes de recharge pour véhicules électriques : tous opèrent sur une tension continue en interne. Dans une architecture traditionnelle en courant alternatif (AC), ces équipements intègrent chacun leur propre étage de conversion AC/DC, source de pertes thermiques, de composants supplémentaires et de points de défaillance potentiels.

Le DC Grid propose une rupture architecturale : un bus commun en courant continu, généré par des convertisseurs actifs interfacés avec le réseau AC public, alimente directement l’ensemble des équipements industriels. Les énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien) et les systèmes de stockage par batterie y sont connectés sans conversion supplémentaire. Résultat : une architecture simplifiée, des pertes minimisées, et une flexibilité énergétique inédite. Le marché mondial des micro-réseaux DC en témoigne : évalué à 7,8 milliards de dollars en 2024, il devrait croître à un rythme annuel de 19 % d’ici 2034, selon les données de GM Insights.

Des gains énergétiques chiffrés et vérifiables

Au-delà de la promesse, les chiffres commencent à parler. L’Open Direct Current Alliance (ODCA) et la fondation Current/OS, toutes deux organisations de référence dans la standardisation des réseaux DC industriels, convergent vers une évaluation commune des bénéfices : entre 5 et 20 % d’économies d’énergie, et une réduction de 66 à 75 % de la matière utilisée dans les infrastructures électriques (câbles, transformateurs, convertisseurs, disjoncteurs). Pour une industrie dont la facture énergétique reste, malgré la détente de 2024, quelque 50 % plus élevée qu’en 2019, ces gains représentent un levier de compétitivité non négligeable.

Le réseau DC offre également un avantage peu évoqué mais décisif en milieu industriel : la récupération de l’énergie de freinage. Lorsqu’un moteur ou un convoyeur décélère, l’énergie cinétique peut être réinjectée directement sur le bus continu commun, sans conversion intermédiaire, et mise à disposition d’autres équipements consommateurs. Dans des installations à forte densité de motorisation, notamment les lignes d’assemblage automobile, la logistique automatisée et les fonderies, le potentiel de récupération peut représenter plusieurs points de rendement sur le bilan énergétique global.

Résilience et convergence énergie-données : les atouts différenciants

La valeur du DC Grid ne se limite pas à l’efficacité énergétique. En intégrant des systèmes de stockage par batterie directement sur le bus continu, l’installation industrielle gagne en résilience : écrêtement des pointes de puissance, lissage de la consommation, continuité d’alimentation en cas de fluctuations du réseau public. Les excédents produits par les installations photovoltaïques en heures creuses peuvent être stockés puis réinjectés aux moments de forte demande, voire cédés au réseau pour valorisation économique.

Autre innovation structurelle : le courant continu en 48V ouvre la voie à la convergence énergie-données sur un même conducteur. En s’appuyant sur des technologies éprouvées comme le PoE (Power Over Ethernet) ou le SPE (Single Pair Ethernet), il devient possible d’alimenter et de piloter individuellement chaque équipement via un câblage unifié, réduisant considérablement la complexité des installations et le volume de câbles déployés. Une perspective particulièrement intéressante pour les architectures Industry 4.0 où la densité de capteurs et d’actionneurs connectés ne cesse d’augmenter.

Phoenix Contact : du laboratoire au bâtiment vitrine

Phoenix Contact ne se contente pas de commercialiser des composants DC. L’entreprise s’implique en profondeur dans la structuration de l’écosystème. Membre fondateur de l’ODCA, qui compte désormais 86 membres industriels et académiques depuis sa création en 2022, Phoenix Contact siège également au conseil d’administration de l’alliance et participe à des groupes de travail internationaux. L’entreprise vient par ailleurs de rejoindre la fondation Current/OS, dont l’objectif est la standardisation mondiale des réseaux DC industriels. Deux engagements complémentaires qui illustrent la conviction que la bataille du courant continu se gagnera autant par les normes que par la technique.

Sur le terrain, le nouveau bâtiment G60 du campus de Blomberg constitue la démonstration la plus concrète de cette stratégie. Ce site pilote, entièrement alimenté par un réseau en courant continu, intègre des ascenseurs à récupération d’énergie, des bornes de recharge bidirectionnelles pour l’électromobilité, des systèmes de stockage par batterie pour la gestion des pics de charge, ainsi que l’ensemble des composants DC développés en interne. Parmi les solutions mises en avant : le disjoncteur de puissance DC Contactron ELR HDC pour la protection et la commutation des secteurs DC, et le connecteur ArcZero, primé par les lecteurs du magazine Elektronik en 2024 et 2025, capable de supprimer activement l’arc électrique lors de branchements sous charge.

Vers une adoption accélérée à horizon 2030

Les obstacles ne sont pas absents. L’ODCA elle-même reconnaît que l’utilisation de réseaux DC dans l’industrie n’en est encore qu’à ses débuts, et que les défis techniques, notamment l’extinction des arcs électriques en courant continu qui s’avère plus difficile qu’en alternatif, conjugués au manque de normes consolidées, freinent encore certains déploiements. Mais la dynamique est clairement enclenchée. Phoenix Contact anticipe que d’ici 2030, une part significative des nouvelles applications industrielles intégrera le courant continu, notamment dans l’automobile, la logistique automatisée et les sites à forte consommation d’énergies renouvelables.

Pour les responsables énergie et les ingénieurs en électrotechnique industrielle, la question n’est plus de savoir si le courant continu va s’imposer, mais à quelle vitesse il le fera et comment anticiper dès aujourd’hui cette transition dans les nouveaux projets d’infrastructure. La bataille de la normalisation est en cours, les démonstrateurs existent, et les bénéfices sont documentés. Le DC Grid cesse d’être une perspective de laboratoire pour devenir une option d’ingénierie sérieuse, disponible maintenant.

Quels sont les avantages de l’utilisation d’un variateur de vitesse ?

Quels sont les avantages de l’utilisation d’un variateur de vitesse ?

Le variateur de vitesse est un équipement installé entre le moteur et l’alimentation, dont le rôle est de préserver le moteur et d’assurer un bon fonctionnement de l’installation. Omniprésent dans l’univers industriel et électromécanique, il permet de réguler la vitesse de rotation d’un moteur électrique. Grâce à sa fonction d’ajustement de la fréquence et de la tension, cet appareil favorise le contrôle dynamique du fonctionnement de plusieurs machines.

Qu’est-ce qu’un variateur de vitesse ?

Le variateur de vitesse est un dispositif inséré entre le moteur électrique et la source d’alimentation, qui permet de modifier la fréquence électrique (Hz) vers le moteur. Son action permet ainsi de faire varier la vitesse de rotation de l’arbre moteur. Le dispositif ajuste la tension et permet ainsi d’éviter une suralimentation ou une sous-alimentation du moteur. Son utilisation permet de maintenir un couple stable, même à faible vitesse. Le contrôle de vitesse peut être exécuté automatiquement, manuellement grâce à un potentiomètre ou via une interface de commande. Le mode de contrôle dépend néanmoins de plusieurs paramètres tels que la charge, la pression, la température ou encore le débit.

Le variateur de vitesse fonctionne tel un chef d’orchestre qui module la puissance libérée en temps réel, compte tenu des exigences du processus ou du système. En industrie, cet équipement pilote les ventilateurs, convoyeurs, broyeurs et compresseurs, tandis qu’en automatisation, il permet de synchroniser les chaînes de production et les moteurs. Même si le principe de fonctionnement du variateur de vitesse paraît relativement simple, il nécessite une technologie avancée pour la mise en œuvre. Le dispositif se caractérise par une finesse de réglage qui permet de limiter l’usure mécanique, d’éviter les à-coups, tout en offrant un démarrage progressif. Des avantages très pertinents dans les installations énergivores et sensibles.

Levier essentiel pour les économies d’énergie et la maintenance préventive

L’un des principaux avantages du variateur de vitesse est sa capacité à contribuer directement à la réduction de la consommation d’énergie. En effet, son utilisation permet d’éviter de faire fonctionner le moteur à pleine vitesse inutilement. Ainsi, les pertes électriques sont limitées, les échauffements diminuent et le rendement global de l’installation est amélioré. Cette efficacité énergétique s’accompagne d’une réduction de la facture électrique, détail précieux pour les collectivités et les industriels.

De plus, favorisant un démarrage progressif et un arrêt en douceur, le variateur de fréquence réduit les contraintes mécaniques sur les courroies, les engrenages et les arbres. Cela permet de limiter les risques de casse, de réduire les vibrations et de freiner l’usure prématurée. Avec des fonctions de protection et de diagnostic, les nouvelles versions de variateurs de vitesse sont utilisées pour des maintenances préventives, favorisant ainsi une anticipation des pannes.

Un atout pour faire des économies d’énergie

De façon générale, un moteur électrique tourne à plein régime une fois qu’il est directement branché. Cependant, le plus souvent, la pleine vitesse du moteur n’est pas nécessaire en continu. Avec le variateur de vitesse, vous parvenez à réguler l’effort du moteur tout en réduisant la consommation électrique. Cela limite les pics d’intensité et favorise la longévité de l’équipement. Dans les installations de ventilation et de pompage, il est possible de réaliser entre 30 et 50 % d’économies d’énergie, en ajustant la vitesse du moteur au besoin réel du système. Il s’agit ainsi d’une solution économique, mais aussi écologique.

En plus de leur capacité de régulation de vitesse, les variateurs modernes fonctionnent comme de véritables unités de commande intelligentes. Certains modèles intègrent des capteurs et des interfaces homme-machine (IHM). D’autres permettent un pilotage à distance et peuvent être programmés pour suivre des cycles complexes. Il existe aussi des variateurs de fréquence qui s’intègrent aisément dans une chaîne automatisée et parviennent à communiquer via des réseaux industriels. Ces modèles permettent aussi la détection des anomalies et peuvent arrêter le moteur en cas de problème, ce qui protège le système.

Tutoriel : Comment vérifier un signal analogique 0-10V

Tutoriel : Comment vérifier un signal analogique 0-10V

Pour gagner du temps, nous avons développé un convertisseur automatique 0-10V disponible gratuitement sur vrautomation.fr. Renseignez simplement vos échelles et la valeur à convertir, l’outil effectue instantanément les calculs dans les deux sens.

Capteur de niveau, débitmètre, sonde de température,… Tous ces équipements ont un point commun. Ils peuvent tous communiquer via un signal analogique. Les 3 principaux signaux analogiques utilisés dans l’Industrie sont les suivants : 0..10V, 0..20mA et le 4..20mA.

Aujourd’hui, nous allons nous intéresser au signal 0..10 Volts.

Avantage :

  • Très facile à mettre en oeuvre

Inconvénient :

  • Sur de longues distances, le signal risque d’être déformé (Chute de tension)

Dans la suite de cet article, je vous propose de vérifier rapidement le bon fonctionnement de votre signal 0..10V.

Caractéristiques du matériel

Prenons un exemple concret, une sonde de température TN2445 proposée par le constructeur IFM.

Capteur de température IFM TN2445

Tout d’abord, vous devez récupérer la plage de réglage de votre matériel. Dans notre exemple, le constructeur nous indique la plage de réglage suivante : -50…150 °C. Nous avons donc en échelle basse -50°C (EB) et en échelle haute +150°C (EH). Le signal envoyé par la sonde sera donc de 0V à -50°C et de 10V à +150°C.

Calculer le signal analogique à partir de la température ambiante

Imaginons que cette sonde soit dans une salle à une température ambiante de 24,5°C (TA).
Le signal analogique sera le suivant :

Signal=(10/(EH-EB) x (TA-EB))
Signal=(10/(150-(-50)) x (24.5-(-50)))
Signal=0.05 x 74.5
Signal=3.725V

Calculer la température ambiante à partir du signal analogique

Imaginons maintenant que cette sonde envoie un signal de 7.8V (SI).
La température ambiante de cette pièce sera la suivante :

Température=SI x ((EH-EB)/10)) + EB
Température=7.8 x (((150-(-50))/10)) + (-50)
Température=7.8 x 20 + (-50)
Température=106°C

Tutoriel : Comment vérifier un signal analogique 4-20mA

Tutoriel : Comment vérifier un signal analogique 4-20mA

Pour gagner du temps, nous avons développé un convertisseur automatique 4-20mA disponible gratuitement sur vrautomation.fr. Renseignez simplement vos échelles et la valeur à convertir, l’outil effectue instantanément les calculs dans les deux sens.

Sonde de température, capteur de pression, débitmètre,… Tous ces équipements ont un point commun. Ils peuvent tous communiquer via un signal analogique. Les 3 principaux signaux analogiques utilisés dans l’Industrie sont les suivants : 0..10V, 0..20mA et le 4..20mA.

Aujourd’hui, nous allons nous intéresser au signal 4..20mA.

Avantages

  • Il n’est pas affecté par les pertes en ligne
  • Il est plus facile de détecter une rupture de ligne, puisque dans ce cas, l’intensité est nulle

Inconvénient

  • Il faut ouvrir boucle de courant pour ajouter un récepteur (Perte de la mesure durant un laps de temps)

Dans la suite de cet article, je vous propose de vérifier rapidement le bon fonctionnement de votre boucle de courant 4..20mA.

Caractéristiques du matériel

Prenons un exemple concret, une sonde de température TN2445 proposée par le constructeur IFM.

Capteur de température IFM TN2445

Tout d’abord, vous devez récupérer la plage de réglage de votre matériel. Dans notre exemple, le constructeur nous indique la plage de réglage suivante : -50…150 °C. Nous avons donc en échelle basse -50°C (EB) et en échelle haute +150°C (EH). Le signal envoyé par la sonde sera donc de 4mA à -50°C et de 20mA à +150°C.

Calculer le signal analogique à partir de la température ambiante

Imaginons que cette sonde soit dans une salle à une température ambiante de 24,5°C (TA).
Le signal analogique sera le suivant :

Signal=(16/(EH-EB) x (TA-EB)) + 4

Signal=(16/(150-(-50)) x (24.5-(-50))) + 4

Signal=0.08 x 74.5 + 4

Signal=9.96mA

Calculer la température ambiante à partir du signal analogique

Imaginons maintenant que cette sonde envoie un signal de 15.72mA (SI).
La température ambiante de cette pièce sera la suivante :

Température=(SI-4) x ((EH-EB)/16)) + EB

Température=((15.72-4) x (((150-(-50))/16)) + (-50)

Température=96.5°C

Et vous, quelles difficultés avez-vous rencontré sur les boucles de courant 4..20mA ?

Présentation

Passionné par l'évolution de l’industrie, j’ai fondé ce site en 2017. Sa vocation ? Vous présenter les dernières nouveautés dans le domaine de la transformation digitale au sein de l'Industrie 4.0.

RIVIERE Vincent - Fondateur

L'Industrie 4.0, un média VR AUTOMATION

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