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Influencée par des facteurs comme l’évolution des conditions de charge, le nombre grandissant de consommateurs électriques et surtout, une mise en réseau et une automatisation croissantes dans l’industrie, les bâtiments et les infrastructures, la distribution d’énergie électrique connaît elle aussi de profonds changements. À cela s’ajoutent des normes toujours plus sévères et des exigences accrues en matière de gestion énergétique interne à l’entreprise. Résultat : la planification et l’exploitation de la distribution d’énergie électrique deviennent de plus en plus complexes et les contraintes techniques imposées aux produits et systèmes de plus en plus lourdes, notamment en termes de flexibilité, de communication et de capacités d’intégration.

Les processus de production automatisés se distinguent par leurs exigences techniques particulièrement complexes. La maîtrise de ces environnements de production dynamiques et interconnectés exige une interaction sans faille entre matériel et logiciel ainsi qu’une gestion des données systématique. Les mêmes contraintes s’appliquent à la distribution d’énergie électrique dans les usines numériques. L’intégration des appareils et systèmes de distribution dans les environnements automatisés s’effectue via une intégration multiple, prenant en compte toutes les phases de la chaîne de création de valeur :

1. Ingénierie automatisée : Dès la planification électrotechnique, soit bien avant la construction effective de l’armoire de commande industrielle, une ingénierie efficace et automatisée de l’armoire permet de simuler et de tester virtuellement l’interaction entre les composants d’électrification et les composants d’automatisation. Les erreurs susceptibles d’apparaître dans le monde réel sont ainsi éliminées d’emblée. On doit pour ce faire disposer d’outils de planification et de configuration adaptés ainsi que de toutes les données produit importantes, comme les macros destinées aux systèmes d’e-ingénierie, les modèles 3D et les schémas électriques des appareils. Pour permettre une ingénierie électronique, Siemens met à la disposition de l’utilisateur une base de données centrale regroupant les données liées aux composants d’automatisation et aux composants basse tension. Celle-ci donne accès à toutes les informations essentielles : elle fournit jusqu’à douze types de données par appareil, qui peuvent être aisément assemblées en ligne dans un panier CAx (xAO), téléchargées et intégrées dans des outils de configuration comme EPLAN Electric P8. Les planificateurs d’installations électriques peuvent ainsi économiser jusqu’à 80 % des coûts de planification, de configuration, d’étude, de documentation, de commande et de mise en service.

2. Alimentation en énergie sécurisée : À l’heure où tout est interconnecté, la disponibilité des systèmes et composants est plus importante que jamais. La défaillance d’un seul élément du processus peut, dans les conditions les plus défavorables, se répercuter sur l’ensemble du système et provoquer un arrêt total de la production. Au niveau de l’alimentation basse tension, ces problèmes peuvent être évités par la mise en œuvre d’un concept de protection global des machines et installations faisant appel à des composants interconnectés. L’alimentation en énergie électrique doit en outre pouvoir réagir de manière ultra-flexible aux processus de production automatisés. Les appareils de protection comme les disjoncteurs en boîtier moulé 3VA de la gamme Sentron de Siemens garantissent à la fois un maximum de sécurité et de flexibilité. Ils protègent les lignes, les appareils et les installations industrielles contre les dommages et les défaillances d’origine électrique en coupant en toute sécurité le courant en cas de défauts tels que courts-circuits et surcharges. Avec plus de 500 accessoires disponibles, ils peuvent en outre être configurés en fonction des besoins exacts des applications et assurer des tâches d’exploitation essentielles, comme l’acquisition des données énergétiques.

3. Intégration dans des concepts globaux d’efficacité énergétique : D’un point de vue technique, l’intégration de la distribution d’énergie électrique dans des environnements automatisés passe par l’utilisation de composants communicants, comme les disjoncteurs en boîtier moulé 3VA et les appareils de mesure 7KM PAC certifiés TÜV. Ces composants collectent les données énergétiques et rendent transparents tous les états de l’installation et les consommations, créant ainsi les conditions nécessaires à la mise en œuvre de processus de production sûrs et efficaces et à l’instauration d’un système de gestion énergétique interne conforme à ISO 50001.

Les analyses de données servent non seulement à évaluer les états du système et la qualité du réseau, mais aussi à optimiser les consommations d’énergie et l’utilisation des capacités. Elles permettent, par exemple, de déterminer et d’analyser les consommations énergétiques par jour, par équipe, par ligne ou par unité de production. Une analyse comparative de la consommation d’énergie durant les périodes de production et les périodes de non-production aide l’utilisateur à identifier les potentiels d’économies. Des comparaisons avec d’autres installations ou d’autres procédés au sein d’une même usine ou de différents sites de production sont également possibles.

4. Intégration dans l’automatisation industrielle : Les disjoncteurs en boîtier moulé 3VA et les appareils de mesure 7KM PAC de la gamme Sentron sont entièrement intégrés dans le concept TIA Portal V14. L’électrification devient ainsi partie intégrante de la solution d’automatisation. Des interfaces standardisées garantissent une interaction efficace de tous les composants au sein du réseau de communication industriel. Les appareils peuvent être configurés et mis en service directement dans le TIA Portal. L’utilisateur peut ainsi réaliser une ingénierie cohérente avec un seul et même outil et configurer de manière intuitive la distribution d’énergie au sein de l’environnement d’automatisation. La surveillance d’états et la collecte des données de diagnostic énergétique sont faciles à mettre en œuvre et la distribution d’énergie électrique facile à adapter à tous les processus opérationnels et machine automatisés. Les données relatives au courant, à la tension et à l’énergie peuvent en outre être utilisées pour des analyses détaillées de la production automatisée. L’exploitation de toutes ces données permet d’identifier les défauts à un stade très précoce, de prévenir les défaillances et d’optimiser l’efficacité énergétique des installations.

5. Connexion à des systèmes d’exploitation IoT basés sur le Cloud : Grâce aux composants MindConnect, toutes les données énergétiques acquises peuvent également être transmises à MindSphere, le système d’exploitation IoT basé sur le Cloud de Siemens, où elles peuvent être utilisées à des fins d’analyses spécifiques. Les mesures de courant, de tension, de puissance et d’énergie permettent de réaliser une surveillance systématique de l’énergie et des installations grâce à leur précision, leur reproductibilité et leur fiabilité. En collectant et en analysant de grandes quantités de données, MindSphere contribue à améliorer la performance des systèmes, ouvrant ainsi d’énormes potentiels d’économies aux entreprises et leur offrant la base nécessaire à une gestion d’énergie interne durable répondant aux défis de l’ère numérique.

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