Dans un système de commande électrique de pont roulant, l'automate programmable industriel (API) assure des tâches fondamentales : verrouillages logiques, protections de sécurité, variation de vitesse par fréquence et acquisition de données. Face aux deux géants Siemens et Mitsubishi, les bureaux d'études et les utilisateurs finaux sont souvent confrontés à un dilemme de sélection. Kelude Industries Lourdes, ayant intégré électriquement les deux plateformes sur des centaines de ponts roulants et de grues à portique, a accumulé des données comparatives systématiques. Faut-il opter pour la solution d'automatisation intégrée Totally Integrated Automation (TIA) des S7-1200/1500 de Siemens, ou pour l'architecture de contrôle à haute performance économique des iQ-R/FX5 de Mitsubishi ? Cet article compare les deux plateformes selon cinq critères : performance CPU, chaîne d'outils de programmation, capacités de communication, niveau de sécurité et contrôle de mouvement, afin de fournir une base de décision pour l'ingénierie.

La sélection doit se conformer à la norme IEC 60204-32 (Sécurité des machines – Équipement électrique des machines) et à la norme internationale de langages de programmation IEC 61131-3. Dans des équipements spéciaux comme les ponts roulants, l'API ne se limite pas à la logique de contrôle conventionnelle ; il doit également gérer des fonctions de sécurité critiques telles que l'acquisition des signaux du limiteur de charge, l'envoi de commandes de vitesses multiples au variateur de fréquence et la surveillance des circuits de sécurité. L'analyse comparative détaillée suit.

Architecture centrale de l'API dans les systèmes de contrôle de ponts roulants

Les systèmes électriques des ponts roulants et des grues à portique adoptent généralement une architecture à quatre niveaux : « API + IHM + Variateur de fréquence + E/S distantes ». L'API, en tant que cerveau du système, reçoit des dizaines de signaux d'entrée provenant du commutateur principal, des fins de course, des capteurs de charge, des codeurs, etc. Après traitement logique, il commande les variateurs de fréquence et les contacteurs, tout en échangeant des données avec le système SCADA de niveau supérieur via Ethernet industriel.

Niveau 1 : Couche d'entrée de commande — Le commutateur principal, l'émetteur de télécommande et l'IHM écran tactile envoient les instructions de fonctionnement.

Niveau 2 : Couche de verrouillage de sécurité — Les fins de course, le protecteur de surcharge et le bouton d'arrêt d'urgence sont connectés via les modules d'entrée de sécurité de l'API, assurant un verrouillage matériel redondant.

Niveau 3 : Couche de traitement logique — L'API exécute le programme en langage Ladder, gérant la logique d'interverrouillage pour le levage, la descente et la translation du chariot, la commutation de vitesses multiples et le diagnostic de panne.

Niveau 4 : Couche de sortie d'entraînement — L'API envoie des commandes de vitesse de rotation et de marche/arrêt aux variateurs de fréquence via les protocoles PROFINET ou CC-Link, permettant une régulation précise de la vitesse du moteur.

Dans un projet typique, un pont roulant bipoutre de 32t nécessite généralement entre 80 et 150 points d'E/S API. Cela comprend environ 60 à 100 entrées numériques (fins de course, boutons, retours de contacteurs), 20 à 50 sorties numériques (contacteurs, voyants, avertisseur sonore) et 4 à 8 entrées analogiques (capteurs de pesage, transformateurs de courant). Pour un tel système, le temps de cycle de l'API doit être inférieur à 5 ms afin de garantir que le délai total entre le déclenchement d'une fin de course et l'action de freinage ne dépasse pas 50 ms. Kelude Industries Lourdes a validé la faisabilité et la fiabilité de cette configuration d'E/S sur de nombreux projets de ponts roulants de 32t à 50t.

Comparaison de l'architecture matérielle et des performances CPU

La série Siemens S7-1200 (CPU 1214C/1215C) convient aux systèmes de palans électriques et de ponts roulants monorail de moins de 20t. Sa configuration typique comprend 8 entrées numériques / 6 sorties numériques à transistor, et prend en charge 6 compteurs haute vitesse (HSC) pour l'acquisition d'impulsions de codeur. La série S7-1500 (CPU 1511 à 1518) est destinée aux ponts roulants bipoutre et aux grues à portique de plus de 32t. Elle offre une vitesse de traitement logique de 60 ns par instruction, une mémoire programme maximale de 5 Mo, et prend en charge les CPU redondantes avec bascule à chaud.

La série Mitsubishi iQ-F (FX5U/FX5UC) est comparable à la S7-1200. Elle intègre des fonctions de positionnement (sortie d'impulsions 4 axes à 200 kHz) et une vitesse d'exécution du langage Ladder de 34 ns par étape. La série iQ-R (R04/R08/R16) est comparable à la S7-1500. Basée sur une architecture CPU RISC, elle affiche une vitesse d'instruction LD de 0,98 ns, une capacité programme maximale de 1200K étapes, et prend en charge les systèmes redondants et la communication temps réel CC-Link IE TSN. Sur les ponts roulants de 16 à 20t où le coût est un facteur sensible, le coût total des matériels de la solution iQ-F représente environ 60 % à 75 % de celui de la solution Siemens.

Écosystème de programmation et efficacité de développement

Le portail TIA Portal V18 de Siemens constitue une plateforme d'ingénierie entièrement intégrée qui réunit la programmation API, la configuration IHM, le réglage des variateurs et la programmation de sécurité dans un environnement logiciel unique. Il prend en charge quatre langages conformes à la norme IEC 61131-3 : LAD (logigramme), FBD (schéma de blocs fonctionnels), SCL (texte structuré) et GRAPH (diagramme séquentiel de fonctions). Pour le secteur de la grue, les modules technologiques intégrés au TIA Portal (tels que Simatic Easy Motion) permettent de configurer directement des courbes multi-vitesses et un asservissement en boucle fermée de position, réduisant considérablement le cycle de développement.

GX Works3 de Mitsubishi est le logiciel de programmation dédié à la série iQ, prenant en charge quatre langages : logigramme, SFC, ST et FBD. Son module Simple Motion permet de réaliser le positionnement et la commande de synchronisation via une configuration paramétrique sous forme de tableaux, sans nécessiter d'écrire des instructions complexes de contrôle de mouvement. Le style de programmation en logigramme de Mitsubishi s'inscrit dans la tradition électrotechnique japonaise, ce qui le rend plus familier aux ingénieurs électriciens de l'ancienne génération. Toutefois, la compatibilité des versions de fichiers de projet mérite une attention particulière — lors de la migration de projets GX Works3 entre différentes versions, une perte occasionnelle de paramètres de blocs fonctionnels peut survenir.

En matière d'efficacité de mise en service, les fonctions de diagnostic en ligne du TIA Portal (vue topologique, état des équipements, analyse des temps de cycle) sont plus abouties que celles de GX Works3. Mitsubishi nécessite le recours à des outils indépendants tels que GX LogViewer pour la surveillance du système et la recherche de pannes. Sur le plan pratique, pour un système de commande de pont roulant de spécifications identiques (environ 120 points d'E/S), le cycle moyen de programmation et de mise en service est d'environ 15 à 20 jours ouvrés avec la solution Siemens, contre 12 à 18 jours ouvrés avec la solution Mitsubishi.

Communication industrielle et intégration système

Siemens structure son architecture de communication autour de PROFINET. Le temps de cycle de PROFINET RT (temps réel) peut atteindre 1 ms, et celui de PROFINET IRT (temps réel isochrone) 31,25 μs, ce qui convient aux ponts roulants à commande synchronisée multi-variateurs nécessitant une synchronisation précise. Le protocole de communication de sécurité PROFIsafe permet de transmettre simultanément des données standard et des signaux de sécurité sur un même réseau, avec une certification TÜV atteignant le niveau de sécurité SIL3/PL e, conformément aux exigences du règlement TSG 51-2023 relatives aux circuits de sécurité des grues.

Mitsubishi s'appuie sur CC-Link IE TSN, une technologie de réseau sensible au temps, avec un cycle de communication de 31,25 μs et une précision de synchronisation de ±1 μs. CC-Link IE Field prend en charge les topologies en étoile, linéaire et en anneau, avec un maximum de 254 stations. Le protocole SLMP (Seamless Message Protocol) de Mitsubishi facilite la communication TCP/IP avec les systèmes de niveau supérieur, les systèmes de vision et les systèmes SCADA. Toutefois, les fonctions de sécurité de Mitsubishi nécessitent un module CPU de sécurité dédié, atteignant au maximum SIL2/PL d ; dans les applications de grue à haut risque exigeant SIL3, des relais de sécurité supplémentaires doivent être configurés.

Matrice de décision pour le choix d'une grue

En synthèse des cinq dimensions analysées, voici nos recommandations pour la sélection d'un automate (PLC) selon le type de grue et l'application. Le choix de la marque du PLC doit intégrer quatre facteurs : la compatibilité avec les équipements existants, les exigences du cahier des charges, les certifications pour l'export et la disponibilité du support technique local.

Ponts roulants et suspendus de moins de 20 t — Nous recommandons le Mitsubishi FX5U ou le Siemens S7-1200. Si l'installation existante est équipée de variateurs de fréquence japonais (Mitsubishi FREQROL, Yaskawa), le FX5U est à privilégier pour réduire les coûts de mise en service. Pour une exportation vers l'UE avec certification CE, le Siemens S7-1200 avec solution de sécurité PROFIsafe est obligatoire, le niveau de sécurité SIL2 de Mitsubishi ne répondant pas à l'exigence PL e de la norme EN ISO 13849-1 pour les circuits de sécurité des grues.

Ponts roulants bipoutres de 32 à 100 t — Nous recommandons le Siemens S7-1500. Cette catégorie de grues nécessite généralement une configuration CPU redondante (S7-1500R/H) pour garantir la continuité de production. Le Mitsubishi iQ-R prend en charge la redondance, mais les références en conditions réelles sont plus rares. Le CPU technologique S7-1500T peut remplacer un contrôleur de mouvement dédié pour gérer directement l'anti-balancement et la coordination multi-grues.

Portiques et portiques de construction navale — Nous recommandons le Siemens S7-1500 avec E/S décentralisées ET 200SP. Pour les portiques de grande portée, où les points d'E/S sont répartis sur plus de 100 m, la topologie redondante en anneau MRP de PROFINET garantit le fonctionnement du système même en cas de rupture d'un câble. Le CC-Link IE Field de Mitsubishi prend également en charge la topologie en anneau, mais nécessite des répéteurs optiques pour les distances supérieures à 200 m.

Projets de rénovation nationaux à priorité budgétaire — Nous recommandons la solution Mitsubishi iQ-F/FX5U. Sur le marché domestique, sans exigence de certification CE et lorsque l'exploitant maîtrise la programmation en langage à contacts (LADDER) Mitsubishi, le coût total de la solution (PLC, modules d'E/S, câbles de communication, temps de programmation) est environ 60 % à 75 % de celui d'une solution Siemens équivalente. La fourniture de pièces détachées est également plus aisée. Kelude Industries Lourdes peut fournir des armoires électriques complètes pour les deux marques, ainsi que la programmation, la mise en service et le support après-vente, et recommander la solution PLC la plus adaptée à chaque projet.

Pour aller plus loin

Pour approfondir les exigences normatives et les critères de choix d'un système de commande électrique pour grues, consultez nos articles :

• Norme IEC 60204-32 : Sécurité des machines — Équipement électrique des machines de levage — Exigences complètes pour l'armoire de commande

• ISO 4306 : Appareils de levage — Vocabulaire et spécifications générales des équipements électriques — Base de conception des équipements électriques

• Rénovation PLC d'un pont roulant : est-ce rentable ? Comparatif en 5 étapes et calcul du retour sur investissement — Analyse de cas pour la mise à niveau de grues anciennes

Questions fréquentes

Kelude : solutions de levage industrielles robustes et fiables

Kelude conçoit et fabrique des équipements de levage haute performance destinés aux environnements industriels les plus exigeants. Nos gammes de ponts roulants, portiques et palans répondent aux besoins spécifiques des secteurs de la métallurgie, de la logistique et de la maintenance, avec une priorité absolue : la sécurité et la continuité d'exploitation.

Ponts roulants industriels : robustesse et précision

Nos ponts roulants sont conçus pour supporter des charges lourdes et des cadences élevées. La structure en acier à haute limite élastique, les roues de translation usinées avec précision et le système d'entraînement à variateur de fréquence garantissent des mouvements fluides et une positionnement précis de la charge. Chaque appareil est assemblé et testé selon des procédures rigoureuses, conformes aux normes ISO 4301 et IEC 60204-32.

Portiques de manutention : flexibilité pour vos ateliers

Les portiques Kelude offrent une solution économique et polyvalente pour les zones de travail non desservies par un pont roulant. Disponibles en version mono-poutre ou bi-poutre, avec ou sans console, ils s'adaptent à vos flux de production. Leur conception modulaire facilite l'installation et la reconfiguration éventuelle. Les options de roues (rail, sol, pneumatiques) permettent une utilisation en intérieur comme en extérieur.

Palans à câble et à chaîne : efficacité et sécurité

Notre gamme de palans comprend des modèles à câble et à chaîne, conçus pour offrir un excellent compromis entre vitesse, précision et durabilité. Les palans à câble sont idéaux pour les charges lourdes et les grandes hauteurs de levage, tandis que les palans à chaîne conviennent parfaitement aux applications plus légères et rapides. Tous nos palans sont équipés de limiteurs de charge et de fins de course, garantissant une sécurité maximale pour les opérateurs.

Maintenance préventive et pièces de rechange d'origine

Pour assurer la longévité de vos équipements, Kelude propose des contrats de maintenance préventive adaptés à votre utilisation. Nos techniciens qualifiés interviennent sur tout le territoire belge et en Europe. Nous assurons également la fourniture rapide de pièces de rechange d'origine, garantissant la compatibilité et la performance de vos installations. Un stock stratégique est maintenu pour les composants critiques.

FAQ : questions fréquentes sur nos équipements

Q : Quelle est la norme de conception appliquée à vos ponts roulants ?
A : Nos ponts roulants sont conçus conformément à la norme ISO 4301 (classification) et à la norme IEC 60204-32 pour les équipements électriques. Ces références garantissent un niveau de sécurité et de fiabilité élevé.

Q : Proposez-vous des solutions sur mesure pour des charges très lourdes ?
A : Oui, nous étudions chaque demande spécifique. Nos ingénieurs peuvent concevoir des ponts roulants ou des portiques jusqu'à 100 tonnes, avec des portées et des hauteurs adaptées à votre bâtiment et à votre process.

Q : Quel est le délai de livraison moyen pour un pont roulant standard ?
A : Pour un pont roulant de capacité standard (jusqu'à 20 t), le délai de livraison est généralement de 8 à 12 semaines après validation du bon de commande. Ce délai peut varier en fonction des options choisies et de la charge de travail de nos ateliers.

Q : Offrez-vous une formation pour les opérateurs ?
A : Oui, nous proposons des formations à la conduite et à la sécurité pour les opérateurs de ponts roulants et de portiques. Ces formations peuvent être dispensées dans nos locaux ou directement sur votre site.

Q : Comment obtenir un devis pour un projet spécifique ?
A : Vous pouvez nous contacter via notre formulaire en ligne ou par téléphone. Un technico-commercial vous rappellera sous 24 heures ouvrées pour discuter de votre besoin et vous transmettre une proposition détaillée.

Contactez nos experts pour un projet de levage

Que vous ayez besoin d'un nouveau pont roulant, d'une modernisation ou d'un simple conseil technique, notre équipe est à votre disposition. Nous vous accompagnons de l'étude de faisabilité à la mise en service, en passant par l'installation et la formation. Contactez-nous pour discuter de votre application et recevoir une solution adaptée à vos exigences.