De manière classique, l'atelier de centrifugeuses d'une sucrerie est composé de plusieurs centrifugeuses pour séparer les éléments solides et liquides de la massecuite entre l'égout et la masse cristalline. Le processus cyclique de séparation engendre des besoins en énergie très variables lors de l'accélération / du freinage. En conséquence, un verrouillage supérieur doit éviter d'accélérer ou de freiner simultanément plus que le nombre défini de centrifugeuses.

Une exigence importante des clients est donc aujourd'hui d'optimiser à l'aide des systèmes de commande dans l'atelier sucre le fonctionnement discontinu des appareils à cuire qui produisent la massecuite et aussi le fonctionnement discontinu des centrifugeuses qui traitent celle-ci ; il s'agit de transformer le mode d'exploitation discontinu en un processus presque continu et si possible régulier pour éviter les pointes de charge.

BMA Automation a développé le « smart.sequencing » – la commande intelligente de l'exploitation des centrifugeuses discontinues par séquences – pour les ateliers complets de centrifugeuses, l'a expérimenté avec succès et a entre-temps établi sur le marché ce produit très
innovant.

Le smart.sequencing révèle deux approches d'optimisation du processus en tenant compte de toutes les exigences des clients :

1. Un mode d'exploitation optimisant le cycle et maximisant la production et
2. Un mode d'exploitation optimisant l'énergie et réduisant les pointes de charge.

Dans les deux cas, les moyens mis en œuvre pour commander les centrifugeuses sont considérablement réduits grâce au smart.sequencing.

Les centrifugeuses à la pointe du progrès possédaient jusqu'à présent leur propre système de contrôle avec un pupitre de commande de l'exploitation en combinaison avec les verrouillages câblés (« wired interlocking »), afin de garantir l'exploitation de l'ensemble de l'atelier de centrifugeuses et d'optimiser la production du sucre. Lorsque la plage horaire entre les cycles est suffisamment grande, les solutions de verrouillage fonctionnent bien. Cependant, si le groupe de centrifugeuses est relativement plus grand et que l'intervalle souhaité entre les cycles est ainsi nettement réduit pour chaque machine, les solutions de verrouillage se heurtent vite à leurs propres limites et entraînent des pointes de charge ou des durées d'exploitation prolongées.

Contrairement à cela, le smart.sequencing est une solution de commande moderne avec son architecture API, sa connectivité avec tous les systèmes SNCC et son logiciel de commande polyvalent qui satisfait à toutes les exigences classiques vis-à-vis d'un atelier de centrifugeuses. Les centrifugeuses des autres fabricants peuvent être également intégrées dans la solution de commande de BMA.

Les différentes exigences vis-à-vis de la commande d'un atelier de centrifugeuses vont être détaillées ci-après et une comparaison va être faite entre une solution traditionnelle (« wired interlocking ») et le smart.sequencing.

Avec leurs commandes traditionnelles, les centrifugeuses individuelles sont assignées en raison et en fonction des besoins fluctuants de la production à certains groupes de centrifugeuses. Dans une architecture « wired interlocking », cela signifie d'abord une augmentation de la complexité du câblage qui s'accroît de façon exponentielle au nombre de centrifugeuses contenues dans le groupe. De même, il faut effectuer manuellement des modifications sur la centrifugeuse concernée pour changer la configuration du groupe. Il n'est alors pas possible de créer de nouvelles configurations au moyen de l'infrastructure déjà existante du câblage. En revanche, le smart.sequencing permet d'assigner en toute flexibilité les centrifugeuses à l'un des groupes, en fonction de leurs exigences spécifiques dans la production (« swing machines »). L'assignation à un groupe et sa hiérarchie interne peuvent être enregistrées au moyen du gestionnaire de recettes et à nouveau appelées à tout moment.

Cela se fait par l'intermédiaire du tableau de commande du smart.sequencing sans devoir effectuer des modifications directement sur la machine. L'assignation d'une machine à un autre groupe s'effectue avec le logiciel via une interface industrielle standardisée (Profibus, Profinet ou Ethernet). La mise en service des machines qui passent d'un groupe à l'autre entre les différents groupes demande seulement quelques secondes en matière d'automatisation.

Le verrouillage traditionnel demande une surveillance humaine de l'installation pour chacune des machines, en fonction de l'ordre établi dans le groupe. La configuration ou la priorité de chaque machine doit être modifiée manuellement. C'est bien souvent tellement complexe que plusieurs collaborateurs sont employés dans l'atelier des centrifugeuses. En outre, des erreurs de configuration peuvent vite survenir à cause du degré de complexité des verrouillages, ce qui entraîne souvent des pertes de productivité.

Grâce à l'utilisation du smart.sequencing, il est possible de réduire nettement la charge de travail dans l'atelier des centrifugeuses. Un seul opérateur peut commander tout l'atelier (24 machines au maximum) et effectuer les modifications sur le pupitre du smart.sequencing, sans devoir reconfigurer localement la machine. L'emploi des systèmes de bus industriels (Profibus, Profinet, Ethernet) permet de communiquer avec le système de commande (SNCC), si bien qu'il est possible avec le smart.sequencing de gérer dès le début les messages d'alarme directement au moyen du système de commande.

Avec les commandes traditionnelles de centrifugeuses, il y a un risque que les équipements de transport de la masse cristalline séparée qui se situent en aval soient fortement sollicités d'un point de vue mécanique à cause du déchargement simultané de plusieurs machines et qu'ils subissent une usure ou une défaillance précoce.

Éviter cette problématique est un objectif fondamental de la programmation du séquençage des ateliers de centrifugeuses. Le smart.sequencing optimise les paramètres de service des centrifugeuses pour obtenir le meilleur rendement possible. Cela est possible tant que la communication entre le système de commande du smart.sequencing et le convertisseur de fréquence de chaque centrifugeuse est établie. Ainsi, des groupes plus importants de centrifugeuses peuvent être parfaitement commandés en sollicitant uniformément le matériel et en évitant ainsi une usure précoce.

En partant d'un groupe traditionnel de centrifugeuses de quatre machines et de données d'exploitation typiques avec un verrouillage câblé travaillant de manière rigide, on obtient une durée de 145 s pour un seul cycle de fonctionnement, avec un nombre de cycles de 24,8 cycles/h.

Grâce à l'installation d'un système smart.sequencing travaillant de façon dynamique, il est possible de réduire la durée du cycle de service de 1 s, ce qui ramène la durée du cycle de chaque machine à 144 s. Cela signifie une hausse de la productivité de 4,14 cycles/j pour chaque machine. En supposant que chaque cycle sépare par centrifugation 700 kg de sucre raffiné, on arrive à une augmentation de la production de sucre de 16,57 cycles, ce qui correspond à 11,6 t de sucre raffiné par jour. Cette hausse de la productivité d'un groupe de centrifugeuses va ainsi amortir l'investissement réalisé pour le smart.sequencing en seulement quelques mois.

Les centrifugeuses ont la propriété de convertir une puissance électrique relativement réduite en une énergie cinétique élevée. Cela se fait lors de l'opération d'accélération et inversement lors de l'opération de freinage. L'énergie cinétique accumulée dans un panier de centrifugeuse tournant à une vitesse élevée peut être transformée en énergie électrique, certes avec des pertes. Avec les systèmes traditionnels, ce comportement en service engendre des pointes de charge négatives et positives élevées qui doivent être compensées par le réseau d'alimentation électrique de l'usine. Cela peut entraîner des charges considérables pour la filière de production à l'intérieur du système global. Contrairement aux systèmes traditionnels, le processus optimisé par le smart.sequencing se caractérise par le fait que l'énergie électrique est mise à disposition sous la forme d'une énergie cinétique « accumulée » dans un ensemble de centrifugeuses et qu'elle est commandée
et régulée intelligemment. Les membres d'un groupe sont commandés de manière à ce que les phases d'accélération soient toujours combinées au mieux avec
les phases de freinage. L'allongement des phases de freinage en intervenant intelligemment dans les paramètres des convertisseurs de fréquence renforce encore plus cet effet. À l'aide du smart.sequencing, la commande et la régulation intelligentes réalisées ainsi peuvent réduire nettement les pointes de charge dans un ensemble de centrifugeuses ou même les éviter complètement et cela a également des avantages en matière de coûts d'alimentation en électricité de l'usine.