Moteurs et codeurs Siemens dans l’automatisation industrielle – construction, application et diagnostic

Les moteurs et codeurs Siemens dans l’automatisation industrielle sont l’un des sujets clés pour les ingénieurs de maintenance, les automaticiens et les concepteurs de machines. Dans la pratique industrielle, c’est le système d’entraînement qui détermine le plus la précision, la dynamique, l’efficacité énergétique et la fiabilité de l’ensemble de la chaîne de traitement. Dans cet article, nous abordons les solutions d’entraînement de Siemens du point de vue d’un praticien – un technicien de maintenance et quelqu’un qui travaille avec ces dispositifs dans des conditions de production réelles.

L’un des leaders mondiaux de l’automatisation est Siemens, qui développe depuis des années des systèmes d’entraînement complets comprenant des moteurs siemens, des systèmes de mesure et des systèmes de contrôle avancés. La famille de moteurs SIMOTICS, conçue pour pratiquement tous les segments de l’industrie, est particulièrement remarquable.

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Moteurs SIMOTICS de Siemens – la plate-forme d’entraînement complète

Les moteurs électriques dominent l’environnement de l’automatisation industrielle et les variateurs de vitesse de Siemens sont la norme dans de nombreuses usines de fabrication. La série SIMOTICS est conçue comme un écosystème cohérent, permettant une intégration facile avec les variateurs, les servocommandes et les systèmes de contrôle.

La famille SIMOTICS comprend quatre groupes principaux :

• SIMOTICS S – Servomoteurs pour un contrôle précis des mouvements
• SIMOTICS M – moteurs électriques classiques à haute puissance et dynamique
• SIMOTICS L – Moteurs linéaires pour mouvement direct
• SIMOTICS T – Moteurs couples pour entraînements directs

Grâce à cette structure, il est possible de choisir une solution pour les applications simples comme pour les processus technologiques les plus exigeants.

SIMOTICS S – Les servomoteurs et le rôle des encodeurs

Les servomoteurs SIMOTICS S sont utilisés partout où une grande précision de positionnement et un mouvement dynamique sont cruciaux. Ils sont utilisés dans les machines d’emballage, les machines d’impression, les machines de distribution et les systèmes pick & place, entre autres.

Caractéristiques des servomoteurs SIMOTICS S :

• Gamme de puissance de 0,05 kW à 45,5 kW (séries 1FT2, 1FK2, 1FT7)
• Gamme de puissance de 0,5 kW à 7 kW (série 1FG1)
• Classe de protection standard IP64, en option IP65 et IP67
• Plage de température de fonctionnement -15 °C à +40 °C
• Possibilité de refroidissement naturel, forcé ou liquide

Le codeur Siemens fait partie intégrante du servomoteur. Il est responsable du retour d’information sur la position, la vitesse et le sens de rotation. Dans la pratique, c’est le codeur qui est l’une des sources les plus courantes d’erreurs dans les systèmes d’entraînement.

Types de codeurs utilisés dans les SIMOTICS S :

• Codeur absolu monotour
• Codeur absolu multitour
• codeur incrémental
• résolveur

Dans les versions avec interface DRIVE-CLiQ, le signal du codeur est déjà traité numériquement dans le moteur, ce qui améliore considérablement l’immunité aux interférences électromagnétiques. Les versions sans DRIVE-CLiQ nécessitent un variateur capable de convertir les signaux analogiques.

SIMOTICS M – Moteurs asynchrones et synchrones

SIMOTICS M est un groupe de moteurs conçus pour fonctionner en continu dans des applications industrielles exigeantes. Il comprend des moteurs à induction et des moteurs synchrones Siemens, souvent utilisés dans les industries du papier, de l’imprimerie, de l’acier et de la machinerie lourde.

Paramètres de fonctionnement typiques des SIMOTICS M :

• Puissance : de 2,8 kW à 1 340 kW
• Couple : 13 Nm à 12 435 Nm
• Vitesse : jusqu’à 40 000 tr/min
• Classe de protection : IP55 (refroidissement naturel), IP65 (refroidissement liquide)

Les moteurs refroidis par liquide, comme le SIMOTICS M-1FE, sont constitués d’un stator et d’un rotor séparés, ce qui nécessite un diagnostic précis du système de refroidissement et de l’isolation des enroulements.

SIMOTICS L – moteurs linéaires pour applications de précision

Les moteurs linéaires SIMOTICS L éliminent les composants mécaniques tels que les vis à billes et les courroies, réduisant considérablement le jeu et l’usure. Ils sont utilisés dans les centres d’usinage, les découpeurs laser et les machines à très haute dynamique.

Paramètres de fonctionnement du SIMOTICS L :

• Force : 150 N à 10 375 N
• Puissance : de 1,7 kW à 81,9 kW (série 1FN3)
• Vitesse linéaire : jusqu’à 836 m/min

Dans la pratique, il est essentiel de surveiller la température et la qualité du refroidissement liquide, car même de petites perturbations peuvent entraîner des erreurs de positionnement.

SIMOTICS T – Moteurs couples comme entraînements directs

Les SIMOTICS T sont des moteurs synchrones à aimants permanents conçus pour fonctionner en entraînement direct. Ils remplacent les réducteurs classiques, éliminent les jeux mécaniques et augmentent la précision des axes rotatifs.

Paramètres de fonctionnement du SIMOTICS T :

• Couple : 10 Nm à 7 000 Nm
• Puissance : de 1,7 kW à 380 kW
• Vitesse : jusqu’à 1 200 tr/min

Ces moteurs sont couramment utilisés dans les tables rotatives CNC, les magasins d’outils et les enrouleurs où la stabilité du couple à faible vitesse est cruciale.

Diagnostic des moteurs Siemens, encodeurs et entretien

Du point de vue de l’exploitation et de la maintenance, l’entretien des moteurs Siemens revêt une grande importance. Dans la pratique, les problèmes les plus courants concernent les codeurs, l’isolation des bobines et les systèmes de refroidissement.

Conseils techniques pratiques pour les ingénieurs :

• Contrôlez régulièrement le signal du codeur – des valeurs instables indiquent souvent un câble endommagé ou un élément de mesure encrassé.
• Dans les moteurs équipés de DRIVE-CLiQ, contrôlez la qualité de la communication numérique, en particulier après la mise à niveau de l’armoire de commande.
• Dans les applications à forte puissance, surveillez la température des roulements et des enroulements – la surchauffe réduit considérablement la durée de vie du moteur.
• Pour les moteurs triphasés Siemens, veillez à la symétrie des tensions et des courants, car l’asymétrie entraîne souvent des dommages au niveau de l’isolation.

Le bon moteur Siemens, le bon codeur Siemens et des diagnostics réguliers constituent la base d’une automatisation industrielle fiable. Du point de vue du service, il est clair qu’investir dans la qualité et le bon fonctionnement des variateurs Siemens réduit considérablement les temps d’arrêt et les coûts de maintenance.

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