SCADA pour fours à briques et céramique: supervision et contrôle de la cuisson continue et intermittente

Sielco Sistemi — 11/09/2018

Sielco Sistemi a développé une famille d’applications pour la supervision et le contrôle des fours à briques et céramique, conçues pour réunir dans une vue unique et cohérente des lignes de cuisson qui reposaient autrefois sur des instruments séparés, des enregistreurs papier et des carnets de bord manuels. Ces systèmes permettent au personnel de l’usine de contrôler les principales variables de process — température, pression, dilution et plus encore — et de les analyser sur des courbes temporelles, tandis que la répétabilité et la qualité de production sont garanties par une gestion des recettes de production structurée et des rapports de lot automatiques. Winlog Evo est la plateforme SCADA/HMI derrière cette famille d’applications pour fours, déployable sur une seule ligne de cuisson ou étendue à toute une usine de fabrication de céramique ou de briques, d’un petit atelier artisanal à un site industriel multi-fours fonctionnant 24 heures sur 24.

Suivi des variables de process et courbes temporelles

Un cycle de cuisson, que ce soit pour des briques structurelles, des tuiles, des sanitaires ou de la céramique fine, dépend de variables de process étroitement contrôlées qui interagissent tout au long du four: le profil de température le long du tunnel ou de la chambre, la pression interne et les taux de dilution d’air ou de gaz qui définissent l’atmosphère à laquelle le produit est exposé. Plutôt que de relever ces valeurs sur des instruments locaux dispersés le long du four, les opérateurs les supervisent depuis des écrans synoptiques centralisés, chaque mesure étant enregistrée et affichée sur des courbes temporelles afin qu’une dérive d’une variable puisse être corrélée aux autres au moment même où elle survient, plutôt que reconstituée ensuite à partir de bandes papier. Comme les drivers de communication se connectent aux réseaux OPC UA et Modbus que la plupart des instrumentations de four et des armoires de brûleurs utilisent déjà, les thermocouples, transmetteurs de pression et automates des rampes de gaz existants peuvent généralement être intégrés sans remplacer les équipements de terrain, et la liste des appareils pris en charge permet de vérifier facilement la compatibilité avant d’ajouter une nouvelle ligne de cuisson au projet.

Recettes de production et rapports de lot pour une qualité répétable

Cuire deux fois la même composition de pâte et obtenir deux résultats différents est le mode de défaillance classique d’un four, c’est pourquoi la gestion des recettes de production est au cœur de ces applications. Une recette capture l’intégralité du profil de cuisson — vitesses de rampe, températures de palier, consignes de dilution, durée du cycle — sous la forme d’un ensemble de paramètres réutilisable et versionné, plutôt que quelque chose que l’opérateur ressaisit de mémoire ou depuis une fiche papier à chaque poste. Une fois une recette chargée, le système l’applique de manière cohérente à chaque lot, et chaque cycle se termine par un rapport de lot automatique documentant les consignes utilisées, la fidélité avec laquelle la courbe réelle les a suivies, et les éventuels écarts survenus. Cela transforme la répétabilité et la qualité de production, autrefois dépendantes de l’expérience de l’opérateur, en quelque chose que le système lui-même garantit et documente, ce qui compte autant pour le contrôle qualité interne que pour démontrer la cohérence à des clients qui auditent un fournisseur.

Fours continus: courbe de température réelle et théorique

Dans les applications de fours continus — la configuration de four tunnel largement utilisée pour la production de briques et carreaux à haut volume en céramique structurelle et de revêtement — le produit avance de façon constante à travers des zones fixes de préchauffage, de cuisson et de refroidissement sur des wagonnets ou des rouleaux. Ici, le système peut afficher la courbe de température du produit actuelle et théorique côte à côte, afin que les opérateurs puissent vérifier immédiatement si le processus en cours suit le profil de référence défini par la recette, plutôt que d’attendre le déchargement d’un lot pour découvrir un défaut de cuisson. Comme la comparaison est continue et visuelle, une dérive lente de température dans une zone — un brûleur encrassé, une vitesse de wagonnets qui varie, une fuite d’air — se traduit par un écart visible entre les deux courbes bien avant de se traduire par un lot rejeté en sortie de four, laissant aux opérateurs le temps de corriger le processus pendant que le produit concerné se trouve encore dans le four.

Fours intermittents: construction de la courbe de température et de dilution d’air avec aperçu à l’écran

Dans les applications de fours intermittents — fours périodiques ou à chariot, typiquement utilisés pour une production céramique de plus faible volume ou plus spécialisée — il n’existe pas de courbe de référence fixe en exécution continue, le système permet donc plutôt aux opérateurs de construire la courbe de température et de dilution d’air que le four exécutera réellement pour un cycle de cuisson donné, avec un aperçu à l’écran complet avant le démarrage du cycle. Les segments de rampe, les paliers et les changements de dilution peuvent être composés et vérifiés graphiquement à l’aide des outils de développement de la plateforme, ce qui réduit le risque de programmer un cycle inadapté pour un émail délicat ou une pièce à paroi épaisse avant même sa cuisson. Une fois approuvée, la même courbe devient à la fois le profil de consigne que suit le four et la référence par rapport à laquelle le rapport de lot est mesuré, bouclant ainsi la boucle entre la planification d’un cycle de cuisson et la vérification qu’il s’est déroulé comme prévu.

Gaz des brûleurs, énergie électrique et architecture réseau client/serveur

Cuire des produits en briques et céramique est une activité énergivore, les systèmes peuvent donc en option contrôler et mesurer la consommation de gaz des brûleurs et d’énergie électrique, en la rapportant ventilée par lot de production ou par partie de l’installation — un four spécifique, une zone de préchauffage, un groupe de ventilateurs ou de pompes. Cette granularité permet à la direction de voir où l’énergie est réellement dépensée, ce qui compte à la fois pour la maîtrise des coûts et pour le type de benchmarking d’efficacité énergétique que les fournisseurs d’équipements de brûleurs et de combustion industrielle intègrent de plus en plus dans leurs propres systèmes de contrôle; cela donne également aux responsables d’usine les données nécessaires pour justifier des investissements dans des mises à niveau de brûleurs ou des projets de récupération de chaleur, avec des chiffres tirés de l’historique de cuisson réel plutôt que d’estimations. Toutes ces applications peuvent être intégrées dans un seul réseau protocole TCP/IP avec structure client/serveur, de sorte qu’une usine comptant plusieurs fours, plusieurs lignes de cuisson ou plus d’un site de production puisse être supervisée depuis une ou plusieurs stations serveur web, les ingénieurs pouvant vérifier ou ajuster la configuration d’une ligne distante sans devoir être physiquement présents auprès de ce four.

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