Éléments de base des applications de l'Industrie 4.0

Remarquablement diversifié, le secteur industriel englobe une grande variété de solutions d'automatisation, chacune adaptée à des besoins opérationnels spécifiques et pouvant toutes bénéficier des technologies avancées de l'Industrie 4.0.

Si la quatrième révolution industrielle n'est pas née du jour au lendemain au milieu de célébrations tonitruantes, elle s'est développée progressivement au niveau des circuits imprimés, un commutateur et un capteur fiables après l'autre. Un exemple frappant de cette évolution est la récente annonce faite par Amazon, qui prévoit d'utiliser des robots pour ne pas avoir à embaucher 600 000 opérateurs humains d'ici 2033, alors que l'entreprise prévoit de doubler le volume actuel de produits qu'elle expédie.[1]

À mesure que les usines, les infrastructures et les véhicules deviennent plus intelligents, la part des composants électroniques dans chaque système continue d'augmenter fortement. La demande en composants et applications est appelée à exploser, car les fabricants et autres entreprises industrielles cherchent à utiliser des systèmes de contrôle de nouvelle génération, des solutions de sécurité avancées et des communications optimisées pour améliorer le transfert de données. Un rapide coup d'œil à la gamme complète de composants prêts pour l'Industrie 4.0 proposés par TE Connectivity permet de se faire rapidement une idée de certains éléments de base disponibles pour les nouvelles conceptions.

Intégration de technologies de pointe

Le marché mondial de l'électronique pour l'Industrie 4.0 a dépassé les 146 milliards de dollars en 2022. D'ici 2030, la convergence de technologies de pointe telles que l'intelligence artificielle (IA), l'apprentissage automatique, l'Internet des objets (IoT) et les services cloud, entre autres, permettra d'atteindre plus de 627 milliards de dollars.[2].

Les concepteurs de produits avertis sont bien placés pour tirer profit de cette croissance en intégrant des technologies avancées d'alimentation, de commutation, de connectivité et de traitement IA dans tous les domaines industriels. Les capacités de communication permettront non seulement de surveiller et de contrôler les composants de l'Industrie 4.0 en temps réel, mais aussi d'exploiter l'analyse des données afin de diagnostiquer et d'anticiper les pannes et les problèmes potentiels avant qu'ils ne se produisent.

Au cœur de cette révolution technologique se trouvent les relais de commutation, les filtres EMI, les systèmes de sécurité et les nouveaux connecteurs d'E/S plus compacts. Le câble SPE (Single Pair Ethernet) joue également un rôle déterminant. Il combine les données et l'alimentation en seulement deux fils, remplaçant ainsi les quatre fils actuels tout en réduisant le poids et les coûts grâce à des solutions de câblage plus résistantes et plus durables.

La complexité et l'automatisation croissantes des processus industriels entraînent une demande accrue en solutions de commutation fiables, compactes et puissantes. TE Connectivity répond à cette opportunité avec une gamme diversifiée de relais compacts, notamment :

• Relais haute puissance de 22 V_CC T9GV1L14-22 (Figure 1), à montage sur circuit imprimé, 30 A.

Figure 1 : Le relais T9GV1L14-22 offre une commutation haute puissance dans un format compact. (Source de l'image : TE Connectivity)

• Modèle T77S1D10-12 à basse consommation, qui offre une commutation de 10 A dans un encombrement réduit, permettant aux concepteurs de concilier puissance et compacité sans sacrifier la fiabilité.
• Modèle T9GS5L24‑24 (Figure 2), un relais de 24 V_CC plus robuste, à montage sur circuit imprimé, adapté aux racks de commande et aux panneaux électriques.

Figure 2 : Le modèle T9GS5L24‑24 offre une capacité de commutation de 20 A pour les charges à fort courant. (Source de l'image : TE Connectivity)

Applications critiques en matière de sécurité

TE Connectivity propose également une gamme de relais à guidage forcé, comme le 1-8588020-1 (Figure 3) pour les applications critiques en matière de sécurité. Ces composants utilisent un verrouillage mécanique pour garantir que tous les contacts fonctionnent à l'unisson, réduisant ainsi le risque de défaillances électriques et permettant d'établir des diagnostics. Avec un format mince de 28 mm × 6 mm × 15,5 mm et une consommation électrique de la bobine de 210 mW, ce modèle peut supporter des dispositions denses dans des environnements à haute température.

Figure 3 : Les relais à guidage forcé tels que ceux de la gamme SRS2 sont des composants essentiels pour réduire les risques de défaillances électriques, tout en permettant d'établir des diagnostics. (Source de l'image : TE Connectivity)

La sécurité représente un facteur crucial dans les applications de l'Industrie 4.0 afin de garantir une productivité élevée tout en protégeant les opérateurs, car les humains collaborent de plus en plus avec des robots et interagissent avec des systèmes automatisés. Les relais de sécurité tels que le SRS4-2NO (Figure 4) surveillent les entrées provenant des dispositifs de sécurité tels que les barrières de sécurité afin de s'assurer que les arrêts d'urgence, les verrouillages et les circuits de sécurité fonctionnent correctement.

Figure 4 : Le relais de sécurité SRS4-2NO garantit le bon fonctionnement des circuits afin d'éviter les dommages et les blessures. (Source de l'image : TE Connectivity)

Les relais de sécurité font partie intégrante des barrières immatérielles de sécurité, telles que le modèle SLC4-H30-031 (Figure 5), qui créent une barrière invisible de faisceaux infrarouges entre un émetteur et un récepteur. Les barrières immatérielles de sécurité sont conçues pour protéger les opérateurs humains, les machines et l'environnement.

Figure 5 : Les barrières immatérielles de sécurité, telles que le modèle SLC4-H30-031, assurent une détection et une surveillance fiables afin de protéger les opérateurs et les machines. (Source de l'image : TE Connectivity)

Avec des environnements d'automatisation de plus en plus denses, les solutions de connectivité compactes sont très prisées. Les connecteurs d'E/S miniatures de TE Connectivity, tels que le 2069577-1 (Figure 6), ne représentent que 25 % de la taille des connecteurs RJ45 traditionnels, ce qui permet d'obtenir des modules de systèmes sur rail DIN très compacts. Les connecteurs d'E/S miniatures peuvent fournir une connectivité série, bus ou Ethernet, et prendre en charge une alimentation PoE (Power over Ethernet), ainsi que des débits de données allant de 10 Mbps à 10 Gbps. Des mécanismes de verrouillage compacts garantissent des connexions stables, tandis qu'un double point de contact empêche les pertes de communication inutiles.

Figure 6 : Les conceptions de l'Industrie 4.0 peu encombrantes peuvent tirer parti des connecteurs d'E/S miniatures tels que le 2069577-1. (Source de l'image : TE Connectivity)

Les concepteurs peuvent également rationaliser le câblage grâce à la technologie SPE (Single Pair Ethernet) qui simplifie et combine les données et l'alimentation en seulement deux fils, remplaçant les quatre fils requis par l'Ethernet traditionnel. Cela permet de réduire la complexité, le poids et les coûts, et d'atteindre des débits de l'ordre du Gigabit à moindre frais sans avoir recours à des passerelles ou des coupleurs de bus onéreux. Le connecteur SPE IP20 2364150-1 de TE Connectivity, par exemple, permet une alimentation PoDL (Power over Data Line) pour l'alimentation des dispositifs et des débits de données pouvant atteindre 1 Gbps. Les câbles SPE résistent à davantage de cycles de flexion que les options traditionnelles, ce qui constitue un avantage essentiel pour la robotique.

Conclusion

TE Connectivity propose une gamme complète de produits destinés aux applications de l'Industrie 4.0. Ce blog n'aborde que superficiellement les relais et les options de connectivité, lesquels peuvent être complétés par une large gamme de capteurs intelligents et de produits de filtrage avancés pour la compatibilité électromagnétique (CEM) afin de répondre aux exigences de l'Industrie 4.0.

[1] « Amazon prévoit de remplacer plus d'un demi-million d'emplois par des robots », 21 octobre 2025. New York Times.

[2] « Marché de l'Industrie 4.0 (2023 - 2030) », septembre 2023. Grand View Research.