T outes machines en fonctionnement vibrent dès lors qu'elles embarquent des moteurs, des engrenages, des roulements ou encore des arbres mécaniques. Mais une évolution ou une élévation anormales des vibrations sont souvent le signe d'un dysfonctionnement, de l'usure d'une pièce ou encore de l'imminence d'une panne. Les causes d'une vibration peuvent être diverses comme un problème d'équilibrage de rotor, de jeux excessifs, d'usure précoce des engrenages ou d'écaillage des roulements. Une analyse vibratoire pertinente permet donc de porter un jugement sur l'état mécanique d'un équipe-ment. En cas de défaut, c'est une aide précieuse pour identifier les phénomènes en jeu, localiser l'organe mécanique (ou élec-trique) concerné et en évaluer la défaillance. C'est donc un des moyens pour suivre la santé des machines tournantes enfonc-tionnement.

Déclencher une opération de maintenance

Une telle démarche s'inscrit dans le cadre d'une politique de maintenance prévisionnelle. Elle a pour objectifs de réduire le nombre d'arrêts sur casse, de fiabiliser l'outil de production, d'augmenter son taux de disponibilité, de mieux gérer le stock de pièces détachées, etc.

Mais l'intégration dans une machine d'un dispositif d'analyse vibratoire n'est pas si simple. Aussi, B&R Automation a conçu le module X20CM4810 pour répondre à cette problématique. Ce dernier s'installe simplement comme tout module d'entrées/sorties de sa plate-forme d'automatismes X20. Ainsi, les paramètres vibratoires relevés par les accéléromètres connectés à ses 4 entrées sont transmis à l'automate via Powerlink ou à n'importe quel autre bus de terrain standard sans avoir à mettre en place de câblage spécifique. « Contrairement aux systèmes existant sur le marché qui délivrent des données brutes, l'automate n'a pas de traitement des signaux vibratoires à réaliser. Il exploite directement les valeurs que l'utilisateur a choisi de surveiller.

Ces valeurs peuvent être affichées sur un écran externe ou être-remontées vers des superviseurs ou des systèmes de GMAO.

Les alertes permettent de déclencher une opération de maintenance de la machine ou même de lancer la commande d'une pièce à remplacer », explique Olivier Rambaldelli, responsable marketing chez B&R Automation France.

Le module X20CM4810 embarque les capacités de prétraitement des signaux, de calcul et d'analyse des mesures vibratoires. Il est doté de 4 entrées IEPE (Integrated Electronics Piezo-Electric) équipé d'un convertisseur de 24 bits par voie affichant un taux d'échantillonnage de 51,2 kHz (fréquence maximale mesurable de 10kHz et électronique intégrée pour évaluation de courbe d'enveloppe requis pour la détection des défauts de roulements ou d'engrenages). Ainsi équipé, ce module peut délivrer directement à l'automate une multitude de paramètres comme par exemple la valeur de crête et la valeur efficace de la partie hautes fréquences du signal d'entrée, le facteur de crête, la valeur efficace en vitesse et en accélération du signal d'entrée, des indicateurs statistiques permettant de quantifier les variations d'amplitude, etc. L'utilisateur choisit les paramètres à relever ainsi que les seuils de déclenchement d'alerte pertinents pour sa machine. Les variables du programme automate reflétant ces valeurs sont mappées graphiquement dans l'environnement logiciel Automation Studio du constructeur.A l'aide d'un outil logiciel conçu et fourni par B&R, l'utilisateur peut également convertir les valeurs ainsi collectées en spectre de fréquences (à chaque fréquence est alors associée une valeur d'accélération). « Ce spectre est alors souvent comparé à un spectre de référence », précise Olivier Rambaldelli. Ainsi en plaçant des accéléromètres à des endroits sensibles de la machine, ses alertes permettront de prévenir une panne ou le dysfonctionnement d'une pièce. De plus comme, le module est directement intégré aux systèmes d'automatismes, il est facile de corréler l'évolution des valeurs vibratoires aux différentes phases de fonctionnement de la machine et donc se rendre compte à quel moment les phénomènes vibratoires anormaux apparaissent.

Le module X20CM4810 est doté de quatre entrées sur lesquels se connectent desaccéléromètres placés à des endroits sensibles d'une machine. Il envoie à l'automate des mesures vibratoires qui, si les seuils d'alerte sont dépassés, pourra transmettre des alarmes aux systèmes de niveau supérieur.

Toutes les fonctions d'analyse et de calcul sont intégrées dans le module, ce qui élimine d'emblée toute surcharge CPU ou réseau. Si plus de quatre accéléromètres sont nécessaires à la surveillance, plusieurs modules X20CM8410 peuvent être intégrés au système d'automatisation. « L'affichage des données fournies par le module (sur une IHM par exemple) permet à l'opérateur de détecter visuellement bon nombre d'anomalies vibratoires sans disposer d'une quelconque expertise dans ce domaine. En revanche, le diagnostic exact des problèmes ainsi détectés nécessite souvent d'avoir une connaissance plus pointue de la machine et de sa mécanique », observe Olivier Rambaldelli.