Lorsque ponts roulants et AGV/RGV opèrent dans un même espace, l'interverrouillage de sécurité entre équipements constitue la première ligne de défense contre les collisions. L'interverrouillage doit couvrir cinq combinaisons : pont-pont, pont-AGV, AGV-AGV, pont-RGV et AGV-RGV. Cet article détaille les méthodes d'implémentation technique à travers la conception d'interverrouillage à quatre niveaux, la structure de données de partage d'état, les trois seuils de sécurité, la coordination aux postes d'accostage et le mapping des protocoles de communication.

Scénarios d'interverrouillage pont-AGV en zone partagée

Les risques de collision en zone partagée sont multidimensionnels. Priorité d'interverrouillage pour les cinq scénarios : pont-pont en priorité maximale (risque grave en cas de face-à-face sur la même voie), AGV-AGV en priorité minimale (vitesse et masse faibles). L'API de supervision reçoit toutes les 100 ms la diffusion d'état de chaque équipement, calcule la distance tridimensionnelle de chaque paire (X/Y/hauteur de charge), et exécute une réponse à trois niveaux : alerte, décélération, arrêt. Pour 12 équipements, 66 paires de distances sont calculées ; le code d'interverrouillage représente environ 200 lignes SCL pour une exécution de 1 à 2 ms.

Conception du poste d'accostage et synchronisation de positionnement

Le poste d'accostage entre pont roulant et AGV est un point névralgique de la collaboration : la précision d'accostage conditionne directement la fiabilité et l'efficacité du transfert de charge. Points clés de conception : précision de positionnement de l'AGV dans la zone du poste : ±10 mm (correction par réflecteur laser ou code QR) ; précision de positionnement de la descente de charge du pont : ±5 mm (fusion laser + codeur). L'accostage entre le crochet du pont et la plateforme de charge de l'AGV utilise une conception à cône de guidage — le bas du crochet présente un angle de 60°, l'alésage de positionnement de la plateforme AGV un chanfrein de 45°. Le guidage conique permet un auto-centrage pour un écart horizontal de ±15 mm.

Séquence d'accostage : l'AGV entre dans le poste et se positionne (3 à 5 s), diffuse « prêt pour l'accostage » ; le pont reçoit le signal et amorce la descente ; à 500 mm de la plateforme AGV, la vitesse est réduite à 20 % de la vitesse nominale ; sur les 100 derniers mm, elle passe à 5 % ; l'Interrupteur de Position confirme l'arrivée au contact, le crochet se décroche, le pont remonte à une hauteur de sécurité (≥ hauteur AGV + 500 mm) et diffuse « accostage terminé » ; l'AGV quitte le poste une fois la sécurité confirmée. Le cycle complet d'accostage dure environ 20 à 30 s, dont 12 à 18 s pour la phase de descente du pont. Kelude a mesuré sur un site automobile un taux de réussite de 99,7 % (3 échecs sur 1 000 accostages, tous dus à un dépassement du délai de positionnement AGV ayant déclenché une nouvelle tentative).

Seuils de sécurité et circuit d'arrêt d'urgence

Les distances de sécurité en zone partagée sont définies selon trois seuils. Exemple d'une halle de coulée continue en sidérurgie : 12 ponts roulants et 8 AGV en opération simultanée ; les distances de sécurité sont définies séparément pour les cinq scénarios (pont-pont, pont-AGV, AGV-AGV, pont-RGV, AGV-RGV). La distance en temps réel est remontée à l'API par le système de positionnement UWB (précision ±10 cm, fréquence de mise à jour 10 Hz), qui déclenche la réponse à trois niveaux selon le tableau de seuils suivant :

Rénovation de ponts roulants pour interverrouillage AGV

Pour les ponts roulants en service depuis 5 à 15 ans, l'ajout d'un interverrouillage AGV nécessite une stratégie de rénovation adaptée au type de système de commande électrique existant. La rénovation s'articule autour de trois niveaux : la couche de détection (ajout d'étiquettes de positionnement UWB et de capteurs de distance), la couche de commande (mise à niveau ou ajout d'un API) et la couche de communication (réseau Ethernet et programmation de la logique d'interverrouillage). Les solutions sont détaillées ci-dessous selon le type de commande électrique du pont.

Ponts roulants à commande par relais (environ 30 % du parc existant). Ces ponts, dépourvus d'API et équipés uniquement de circuits de commande à contacteurs et relais, nécessitent une mise à niveau complète. Solution recommandée : ajout d'une armoire de commande Siemens S7-1200 (comprenant CPU 1212C, module DO SM1222 ×1, module AI SM1231 ×1, alimentation à découpage 24 V, coffret), avec remplacement du commutateur principal et du poste de commande. Points de câblage : les signaux des bobines des contacteurs de levage/hissage et de translation sont issus du module DO du S7-1200 (avec isolation par relais intermédiaire), et les signaux des relais thermiques existants sont raccordés aux entrées DI. Coût : environ 16 000 € par unité (armoire de commande, capteurs, installation et mise en service inclus), délai : 5 à 7 jours (câblage électrique hors tension et programmation/validation sur site inclus).

Ponts roulants déjà équipés d'un API (environ 50 %). La plupart de ces ponts sont équipés d'un API (Siemens S7-200/S7-300 ou Mitsubishi série FX). L'API existant est conservé ; seuls un module de communication et la logique d'interverrouillage sont ajoutés. Pour le S7-200, un module Ethernet CP243-1 (environ 190 €) est requis ; pour le S7-300, un module CP343-1 (environ 320 €). Un sous-programme d'interverrouillage AGV est ajouté au programme API existant : l'API reçoit via Ethernet les coordonnées de position et l'état des zones de sécurité du système de dispatching AGV, les compare à sa propre position, puis émet le signal d'interverrouillage. Le programme en logigramme (LAD) compte environ 80 à 120 lignes, incluant une fonction de surveillance de liaison (heartbeat) avec une période de 500 ms et un déclenchement de l'arrêt d'urgence après 3 pertes consécutives. Coût : environ 380 à 640 € par unité (modules, programmation et mise en service inclus), délai : 2 à 3 jours.

Ponts roulants intelligents (environ 20 %). Les ponts roulants sortis d'usine après 2019 sont généralement équipés d'un API Siemens S7-1200/S7-1500 et d'une interface Ethernet industrielle. Il suffit d'ajouter un bloc fonctionnel (FB) d'interverrouillage AGV au programme existant. Kelude fournit un bloc fonctionnel d'interverrouillage standard (compatible S7-Graph et LAD). Points de programmation : ajouter l'appel FC_AGV_Interlock dans l'OB1, avec en paramètres d'entrée l'identifiant du pont et ses coordonnées UWB, et en paramètres de sortie l'état d'interverrouillage (0 = normal / 1 = avertissement / 2 = décélération / 3 = arrêt). L'état d'interverrouillage est écrit dans le bit de verrouillage en amont du programme d'arrêt de sécurité de l'API existant. Coût : environ 250 à 380 € par unité, délai : 1 jour (mise en service à distance incluse). Après la mise à niveau, tous les API de ponts roulants sont connectés au réseau Ethernet de l'usine via Profinet, avec un cycle d'échange de données avec le système de dispatching AGV ≤ 200 ms.

Procédure de validation après rénovation : ① Validation à vide de la logique d'interverrouillage : simuler les trois niveaux de réponse (avertissement, décélération, arrêt) pour différentes distances pont-AGV, avec ≥ 10 tests par niveau ; ② Validation en charge : répéter les tests dans les conditions de levage réelles pour confirmer la distance de freinage ; ③ Test d'endurance : fonctionnement continu pendant 24 h sans alarme anormale. Toutes les données de test sont consignées dans le rapport de livraison de la rénovation. Kelude propose un service complet : visite technique sur site, conception, installation et maintenance après-vente.

Protocole de communication et mappage des données pont-AGV

L'échange de données entre l'API du pont roulant et le système de dispatching AGV utilise des protocoles industriels standard : Profinet RT ou Modbus TCP. Le pont roulant envoie toutes les 100 ms un paquet de données (16 octets) au système de dispatching AGV : identifiant du pont (2 o), position du pont (mm, 4 o), hauteur de levage (mm, 4 o), état de fonctionnement (1 o, 0 = inactif / 1 = en manutention / 2 = en attente / 3 = défaut), indicateur de présence au poste de transfert (1 o, 0 = non / 1 = oui), réservé (4 o). Le système de dispatching AGV diffuse toutes les 100 ms un paquet de données (20 octets : 4 AGV × 5 octets/AGV) : identifiant AGV (1 o), position X (2 o), position Y (2 o), vitesse (1 o), angle de direction (1 o), état de jonction avec le pont (1 o, 0 = sans objet / 1 = prêt / 2 = en cours de transfert / 3 = terminé), réservé (2 o).

Le mappage des données est configuré dans TIA Portal : un bloc de données global DB_AGV_Interface (longueur 200 octets) est créé côté API du pont roulant pour mapper toutes les données écrites par le système de dispatching AGV. Le système de dispatching AGV (automate ou PC superviseur) écrit via Profinet IO ou Modbus TCP Client aux adresses correspondantes dans DB_AGV_Interface. Une fois la configuration terminée, le logiciel Siemens PRONETA est utilisé pour vérifier la liaison de communication : cycle de rafraîchissement des données ≤ 100 ms, taux de perte de messages ≤ 0,01 %. Kelude fournit un modèle standard de configuration de communication, comprenant le bloc DB d'interface AGV pour l'API du pont (un jeu pour S7-1200/1500) et le fichier de configuration du mappage des données pour le système de dispatching AGV.

Questions fréquentes