Surveillance en continu et à distance de centrales hydrauliques

Auteur : Arnaud SIMON, Sogema Services Lille Métropole

Créée en 1980, Sogema Services est une société d'environ 70 personnes spécialisée dans la réalisation et la maintenance de systèmes oléo-hydrauliques. Le bureau technique est chargé des études et du suivi des projets pour la réalisation et l'optimisation d'équipements hydrauliques. Afin de répondre aux différentes demandes de maintenance sur les machines client, que ce soit une machine mobile ou industrielle, Sogema Services propose des contrats de maintenance avec un suivi de paramètres stratégiques. Ces visites permettent de faire de la maintenance préventive et de proposer des optimisations de systèmes. Pour minimiser le nombre de déplacements des techniciens de maintenance, l'objectif de Sogema Services était de développer un programme sous LabVIEW Real-Time afin d'utiliser du matériel embarqué NI CompactRIO pour mesurer les températures stratégiques du circuit hydraulique, l'évolution du niveau d'huile de la centrale hydraulique, l'évolution de la qualité de l'huile et le comportement des filtres à particules, le tout sur une période paramétrable avec expédition des données sur un serveur distant. Il a donc fallu trouver un système capable de mémoriser les valeurs sur une période d'une journée, de communiquer avec un compteur de particules en liaison RS232, de communiquer via un réseau GSM/GPRS et capable d'émettre des alertes SMS en temps réel.

Un système de suivi des paramètres autonome

Pour la plupart des contrats de maintenance, les techniciens de Sogema Services n'effectuent que quelques visites par an. Afin de rendre le contrat plus efficace et de ne pas déplacer un technicien toutes les semaines, ce qui aurait un coût et un impact écologique beaucoup trop important, la société a développé un outil permettant de suivre les machines de manière beaucoup plus précise et donc plus efficace : la SOGEBOX. Cet outil permet d'enregistrer les données à l'aide d'un système CompactRIO, et de les transmettre tous les jours sur les serveurs de Sogema Services. Ces données sont traitées et permettent l'édition automatique d'un rapport une fois par mois. De plus, la SOGEBOX est capable de générer des alarmes en temps réel, avec des informations de pré-diagnostic facilitant le dépannage, qu'elle transmet par SMS à la personne responsable du suivi du contrat du client et même au client directement s'il le souhaite. Ces alarmes sont configurables.

Assurer une maintenance proactive

Dans sa fonction standard, la SOGEBOX permet de suivre quatre types d'informations et de proposer une maintenance proactive :
- La qualité de l'huile et le taux d'humidité, par un compteur de particules. Il est important, dans un circuit hydraulique d'avoir un bon niveau de propreté de l'huile. En effet, si la qualité d'huile est mauvaise, nous aurons une usure prématurée des composants. 80% des pannes hydrauliques et donc des arrêts machines sont issus de la contamination du fluide.
- La température ambiante et la température du réservoir hydraulique. Une température trop basse change les caractéristiques de viscosité de l'huile et peut engendrer des disfonctionnements de même qu'une température trop haute. Certaines machines sont équipées de sécurité de température et lorsque la température est trop basse ou trop haute, le système ne démarre pas ou s'arrête. Avec la surveillance en continu, nous sommes capables de détecter une dérive de température issue du process et donc de palier au problème avant un arrêt machine ou une casse de matériel.
- Le niveau d'huile du réservoir. Non seulement la surveillance du niveau permet d'éviter les arrêts machine par manque de fluide, mais aussi de détecter des fuites. En effet, il suffit de vérifier les niveaux dans un état de fonctionnement donné et de comparer. Si le niveau diminue, on sait qu'il y a une fuite sur le circuit.
- L'information analogique de colmatage des filtres pression et de circulation, afin de mesurer d'éventuelles dérives. Les indicateurs de colmatage des filtres sont, en général, digitaux et ne permettent pas d'évaluer l'usure des filtre. Avec la SOGEBOX nous sommes capables de voir comment se comportent les filtres et donc d'optimiser leurs cycles de vie.

Un équipement indépendant et autonome

La SOGEBOX est constitué en standard :
- d'un système à contrôleur temps réel CompactRIO (cRIO-9075) utilisé pour stocker les valeurs, et communiquer les données via un port Ethernet.
- d'un compteur de particules de marque Parker relié au port série du cRIO-9075
- d'une carte NI 9211 température 4 voies, utilisée pour la surveillance de la température ambiante et du réservoir hydraulique
- d'une carte NI 9203 entrées analogique +/- 20mA 8 voies, utilisée pour récupérer des informations de type capteur de pression, mesure différentielle de pression sur des filtres
- d'une carte NI 9421 entrées numériques 24 Vdc 8 voies, utilisée pour récupérer l'information de colmatage des filtres pression et de circulation
- d'un modem GSM/GPRS Phoenix Contact
- d'un forfait M2M
- de l'ensemble des capteurs nécessaire au suivi.

Totalement indépendante et autonome, la SOGEBOX n'entre pas dans le processus machine. Pour cette réalisation, il fallait des matériels capables de mémoriser des données et d'être communicants. C'est pourquoi la solution choisie a été le CompactRIO qui, de plus, est programmable avec LabVIEW Real-Time, logiciel que nous utilisons pour d'autres applications, comme le pilotage et l'acquisition de bancs d'essais hydrauliques. La SOGEBOX a été développée avec un format standard qui ne nécessite quasiment aucune adaptation pour sa mise en service. L'ensemble des données est récupéré sur les serveurs et permet l'édition automatique de rapports chaque mois pour la version standard. Le logiciel de rapport automatique est développé lui aussi avec LabVIEW et avec le module de génération de rapport sous Excel. Les rapports sont personnalisés en fonction du client.
Par ailleurs, la SOGEBOX est évolutive en fonction des machines. En effet, les châssis CompactRIO choisis permettent d'ajouter une carte de mesure supplémentaire et de personnaliser la SOGEBOX. On peut ainsi effectuer une analyse vibratoire, une mesure de couple ou toute autre mesure nécessaire et importante du processus machine.

Vers une visualisation sur smartphone

La SOGEBOX est déjà fabriquée en 3 exemplaires et fonctionne sur un four dans une aciérie, sur un transbordeur dans une entreprise de fabrication ferroviaire et sur une presse à former et découper de 1300 tonnes dans une industrie de fabrication de cabines pour moissonneuse. Les perspectives d'évolution de cet outil sont nombreuses, notamment l'intégration du Wi-Fi afin de pouvoir visualiser en direct sur un smartphone les données via l'application Data Dashboard For LabVIEW. Une version ATEX est aussi à l'étude.