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Cultiver des légumes plein de saveur de façon entièrement automatisée, même sur Mars

Urban Crop Solutions

Cultiver hors sol des légumes plus nourrissants que jamais, sans lumière naturelle et avec un faible apport en eau ? Rien de plus simple pour la plant factory d’Urban Crop Solutions, une start-up de Beveren-Leie. Pour piloter et sécuriser ses installations, l’entreprise a fait appel à la puissante technologie digitalisée de Siemens.

 

L’entreprise technologique Urban Crop Solutions, créée en 2014, a développé une plant factory révolutionnaire permettant de cultiver de petites plantes partout – des villes aux  déserts – tout au long de l’année. Une solution qui pourrait s’avérer cruciale pour répondre aux besoins alimentaires de populations en croissance rapide dans les zones arides ou  semi-arides de la planète.

 

L’entreprise utilise des conteneurs fermés dotés d’un éclairage LED spécialement conçu, d’une régulation ambiante optimale et d’une irrigation étudiée pour consommer un minimum d’eau et en recycler un maximum. Le résultat ? Des plantes qui poussent beaucoup plus vite et offrent une meilleure valeur nutritive. Cultivées en étages pour un rendement maximal.

 

Le concept de la plant factory a été mis au point avec l’aide de l’intégrateur CDC Automatisatie, entre autres, en collaboration avec Hans Demeulenaere, CTO d’Urban Crop Solutions. L’installation a été réalisée avec la technologie d’automatisation digitalisée de Siemens.

Défis métier

Urban Crop Solutions n’est pas la seule à expérimenter l’agriculture verticale. Mais contrairement aux autres entreprises qui se concentrent sur la culture locale, la start-up belge veut proposer sa solution partout dans le monde, et particulièrement dans les régions où il est difficile de cultiver.
• Par ailleurs, toutes les solutions concurrentes exigent encore de nombreuses manipulations, de l’ensemencement à l’enrichissement de l’eau et à la culture des végétaux. La start-up de Beveren-Leie s’efforce quant à elle de réduire le plus possible les interventions humaines.

Défis techniques

Pour limiter au maximum les interventions humaines, une automatisation poussée de l’installation était indispensable, tant pour les paramètres de culture que pour le  suivi de la croissance et l’entretien de la machine.
• La sécurité était également un aspect très important. Il fallait, par exemple, que les   lévateurs qui acheminent les bacs de culture vers l’opérateur lorsque les plantes  sont arrivées à maturité, s’arrêtent dès qu’une personne pénètre dans le local.
• La plant factory devait aussi pouvoir s’intégrer dans l’usine digitale, ce qui se traduit par un contrôle digital de tous les processus d’un bout à l’autre de la chaîne, aussi bien  par les opérateurs que par la comptabilité par exemple.
• La traçabilité des produits est un autre aspect très important. Le fait de connaître le  traitement précis de la plante (quantité d’eau et d’engrais, par exemple) permet d’affiner les processus pour optimiser la croissance.

Solution

• Pour la protection des personnes, chaque élévateur est équipé d’un contrôleur SIMATIC S7-1500 qui suit le protocole de sécurité programmé. Il renferme un PLC et un relais de sécurité, et est relié sans fil via PROFINET aux variateurs SINAMICS S120 chargés du pilotage des moteurs.
• L’installation peut être entièrement automatisée et surveillée à distance grâce à la Totally Integrated Automation, une plateforme qui intègre l’ensemble des entraînements, des tableaux de commande (HMI), des points d’accès et des commutateurs.
• Par ailleurs, l’installation est prête pour l’Industrie 4.0, car les éléments de la machine  sont reliés via le standard ouvert OPC à un logiciel OPC sur PC, ce qui permet l’échange de données entre l’installation et toute une série de programmes logiciels utilisés dans une entreprise.
• La traçabilité repose quant à elle sur un système RFID. Chaque emballage de légumes  est doté d’un tag qui renseigne, par exemple, le contenu, l’opérateur, la durée de culture et le traitement.

Résultat

Grâce à la combinaison du contrôleur SIMATIC S7-1500 et des variateurs SINAMICS S120, l’arrêt d’urgence des élévateurs est activé dès qu’une personne pénètre dans  l’installation.
• La Totally Integrated Automation permet à Urban Crop Solutions de paramétrer, piloter et surveiller son installation avec un seul progiciel, où qu’elle soit dans le monde.
• Le standard OPC assure l’échange des données de processus avec d’autres systèmes IT d’une entreprise, comme le progiciel comptable par exemple. L’installation est donc parfaitement compatible avec l’usine digitale.

La puissance de la digitalisation

• Grâce à la Totally Integrated Automation (TIA), vous pouvez mettre en oeuvre une automatisation poussée des processus de votre entreprise tout en les intégrant à la perfection dans l’ensemble de la chaîne.
• Notre technologie donne ainsi naissance à une usine digitale, où tous les processus sont commandés et contrôlés par voie digitale à l’aide de capteurs – de la production à la  facturation et à l’administration. 
• En outre, les matériels et les services de Siemens sont disponibles partout dans le monde.

Aperçu du projet
• Industrie : agroalimentaire
• Secteur : agriculture verticale
• Région : Beveren-Leie
• Technologie : Totally Integrated Automation
• Produits :

-     Entraînements compacts SINAMICS S120 faciles à mettre en oeuvre
- Contrôleurs SIMATIC S7-1500 PROFINET avec PLC et relais de sécurité
- SIMATIC HMI Comfort Panel KP700/TP700 entièrement intégré dans la TIA
- SIMATIC ET 200AL, périphérie décentralisée via une seule et unique connexion PROFINET
- SIRIUS, appareillage basse tension facile à intégrer 
- Access Points 774 pour connexions PROFINET sans fil
- Switch SCALANCE W722 pour une topologie de réseau claire.

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