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LA NOUVELLE GENERATION DE HMI EST PRETE POUR INDUSTRIE 4.0

Les fabricants misent sur la standardisation, la gèstion des données et la protection

Les HMI peuvent être exécutés mobiles, ce qui accroît la facilité d'utilisation pour l'opérateurLes Human Machine Interfaces ou HMI visualisent les processus de production et autorisent l'opérateur à intervenir. Avec l'arrivée d'Industrie 4.0, apparaissent de nouvelles exigences pour ces appareils. Dans cet article, nous examinons si ces fabricants réussissent à rencontrer ces exigences et quelles sont précisément les nouvelles fonctionnalités sur le plan de la communication, de la commande et de la programmation.

INDUSTRIE 4.0

Au début des années 70 sont arrivés l'électronique et l'IT, qui ont permis une forte automatisation. Aujourd'hui, les limites entre le monde numérique et le monde réel s'estompent. La surveillance continue des processus et machines crée un flux de données dont découlent des décisions automatiques, sans intervention humaine. Ceci induit une efficacité accrue et une production plus flexible. L'Industrie 4.0 Working Group allemand identifie huit piliers pour mener à bien cette fameuse quatrième révolution industrielle. Trois d'entre eux sont directement liés aux HMI.

  • Le premier est la standardisation et l'architecture de référence. Ceci est nécessaire, parce que différentes entreprises ou succursales intégreront à certains niveaux. En d'autres termes, il doit être possible pour une machine dans un établissement de communiquer avec une machine dans un autre établissement.
  • Un second pilier est la gestion de systèmes complexes. Pour prendre les bonnes décisions sur la base du grand volume de données, de bons outils et de bonnes méthodes qui facilitent la vie de l'utilisateur, doivent être développés.
  • Tertio, safety et security. Les usines et ce qu'elles produisent, ne peuvent bien entendu pas représenter un danger pour les travailleurs et l'environnement. A l'inverse, l'entreprise et surtout les données doivent être protégées des abus et attaques extérieures.

NOUVELLES CARACTERISTIQUES

Un HMI fait partie d'un processus industriel automatisé via un accouplement au PLC. A un niveau supérieur, nous trouvons SCADA et au-dessus MES et ERP.

Communication

La communication entre HMI et PLC se déroule actuellement via Industrial Ethernet. Un nouveau réseau standard ouvert qui progresse fortement, est OPC UA (Unified Architecture). Celui-ci a l'avantage d'être flexible et indépendant du fournisseur et de la plate-forme, et est donc considéré comme le protocole de communication idéal pour Industrie 4.0.

Mobile

Les smartphones permettent de suivre les processus à distance et d'intervenir éventuellementAu sein de l'électronique consommateur, la tendance mobile est initiée depuis quelques années déjà. Elle est maintenant visible également dans les appareils industriels. Alors qu'avant, un panneau de commande était suspendu fixe à la machine, ceci peut se faire sans fil à présent. Dans ce système, un transpondeur est présent et permet des protections intéressantes, comme le réglage qui limite la modification d'un paramètre à une certaine distance. Une seconde option est de travailler avec un long câble, de sorte que l'opérateur peut marcher autour de la machine avec le HMI en main. Il est donc possible de suivre en même temps le processus sur le HMI et ce, avec ses propres yeux. A l'heure actuelle, on exécute aussi de plus en plus d'appareils avec une connectivité vers des applis propres à l'entreprise, qui contribuent à la facilité d'utilisation.

Remote

Le mobile reçoit actuellement également la signification 'remote' sur les HMI. Un smartphone ou une tablette établit une liaison avec l'usine par Internet sur la base de l'adresse IP. Le rendu du HMI peut se faire dans différents moteurs de recherche. Les langages de programmation souvent utilisés sont HTML5 et JavaScript. Le 'remote access' implique qu'on ne doit pas être présent physiquement dans l'usine pour suivre le processus, voire le modifier. En cas de dysfonctionnement, le spécialiste ne doit pas effectuer un
coûteux
déplacement.

Pour des raisons de sécurité, il n'est parfois pas souhaitable de ne pas pouvoir modifier des machines à distance, le 'read-only' donc. Le spécialiste dit à l'opérateur quoi faire par téléphone, par exemple. Une connexion HPPS est au moins exigée pour éviter les abus. Un nom d'enregistrement avec mot de passe est aussi exigé. Le réglage d'un filtre MAC est recommandé, bien que certains estiment qu'ils sont faciles à contourner. La protection du HMI et plus généralement des processus industriels cruciaux s'apparente à l'épluchage d'un oignon. Plus il y a de couches de protection avant d'atteindre le noyau, plus c'est bon. En raison du safety et du security, les remote HMI ne remplaceront probablement jamais totalement les panneaux de commande locaux. Songez à une connexion Internet qui a des ratés.

Bouton-poussoir, Tactile et multitactile

Souvent, nous pensons aux écrans de commande pour les HMI, alors qu'un seul bouton-poussoir forme aussi une couche entre l'homme et la machine, et que sa position donne un feed-back visuel sur le fonctionnement de la machine. Avant, on reliait directement un bouton-poussoir avec l'I/O, ce qui impliquait la pose de longs fils jusqu'au PLC. Mais il existe maintenant des boutons-poussoirs avec connexion Ethernet, ce qui est nettement plus convivial.

La technologie multitactile  permet de zoomer ou naviguer, comme sur une tabletteDans les exécutions tactiles, nous distinguons le fonctionnement capacitif et résistif. Dans ce dernier cas, l'utilisateur doit appuyer un peu peu plus fort sur l'écran pour comprimer deux couches, sur lesquelles est déterminée la position du doigt. Les écrans capacitifs mesurent cette position par une variation dans le champ électrostatique. Ces écrans sont plus agréables à commander, mais ne fonctionnent pas, si un opérateur porte des gants épais. Par ailleurs, ils sont un peu plus chers que la variante résistive. Toutefois, un grand avantage est la possibilité du multitactile. Dans le multitactile, différents doigts sur un écran sont détectés en même temps. Il est possible de zoomer en écartant deux doigts, de tourner un objet ou de parcourir un menu; tout comme avec un smartphone ou tablette. Pour les fonctions de commande critiques, on évite les erreurs quand un opérateur est contraint d'appuyer sur deux boutons en même temps. Songez à l'activation de fonctions ou à la modification involontaire de valeurs.

L'importance dans le marché de la construction de machines est élevée, à l'avenant. Sur la base de la technologie multitactile, on peut, en effet, développer des concepts opérationnels et des éléments complètement nouveaux qui procurent une expérience de commande positive. Il est important de concevoir matériel, logiciel et système d'exploitation à cette fin.

Programmer

Le logiciel HMI est souvent développé par le fournisseur du panneau HMI et du PLC. Les éléments de programme HMI sont souvent modulaires et extensibles, si bien qu'ils conviennent pour différentes dimensions et sont aisément réglables et extensibles. Des tailles et types de machine distinctifs peuvent utiliser cette interface utilisateur avec un look & feel identique. Cependant, des fabricants choisissent un mode de programmation plus général comme Microsoft Visual Studio. Si plusieurs grands acteurs optent pour celui-ci, cela offre des avantages pour l'utilisateur; songez au passage du fournisseur à un autre. Mais ceci offre moins d'avantages aux fabricants, la question est donc de savoir si ceci se fera effectivement.

Enregistrer les données et tracer

Au lieu de systèmes propres à l'entreprise, certains fabricants choisissent des standards ICT comme Visual Studio pour l'ingénierie, HTML5 pour la conception et WebSockets et HTTPS pour la communication sûreLa nouvelle génération de HMI enregistre et trace les données mesurées de façon conviviale. Il n'est plus nécessaire de sauvegarder les données dans un fichier texte, de les importer ensuite en Excel ou dans un autre programme et de réaliser des graphiques. Ceci se fait 'en temps réel' et de façon automatique. L'intervalle de temps du graphique est adapté de façon aisée pour voir des changements ou examiner en détail des événements spécifiques. Bien entendu, l'exportation des données fait toujours partie des possibilités. Et alors qu'avant, on traçait en fonction du temps, l'utilisateur peut maintenant déterminer les axes C et Y. Un exemple est une mesure de la pression en fonction du débit ou de la température.

CONCLUSION

Dans l'optique de l'Industrie 4.0, il faut une automatisation totalement et parfaitement intégrée, pour laquelle une communication aisée avec d'autres systèmes est souhaitée. Du côté fournisseur, on propose pas mal de matériels et de logiciels pour le réaliser. La transition vers l'Ethernet industriel permet une transmission data rapide. En réexaminant les trois piliers de l'Industrie 4.0 Working Group allemand, nous pouvons affirmer que les HMI sont prêts pour la quatrième révolution industrielle. Et vous? ?

CONTINUITE

Deux questions qui reviennent souvent à propos de ces nouveautés, sont 'Pourquoi doit-je changer si tout marche encore bien?' et 'Les systèmes actuels collaboreront-ils avec les nouveaux?'.

La règle empirique est que les nouveaux systèmes sont compatibles avec des systèmes vieux de dix ans, au sein de la même marque. Entre les marques, ceci diffère quelque peu. Parfois, on est obligé d'acheter le HMI et le PLC d'un même fournisseur, alors que d'autres marques laissent la liberté.

Si le délai est de dix ans, pourquoi remplacer plus vite? En complément, il se fait qu'une ligne de produits est soutenue par des pièces détachées et autres pendant dix ans. Et bien qu'elle disparaisse du catalogue ensuite, on bénéficie encore d'un support pendant dix à douze ans, sous la forme de matériel, de logiciel et d'assistance technique. Concrètement, les systèmes datant du début des années 90 commencent seulement à rendre leurs derniers soupirs. D'une part, il n'est pas nécessaire en soi de les renouveler plus vite, grâce à ce soutien de longue durée. D'autre part, les HMI évoluent chaque année et de nouvelles caractéristiques augmentent l'efficacité, la sécurité et la facilité d'utilisation. L'histoire semble engendrer une situation qui fera bouger les choses soit par un changement de mentalité, soit par la réduction de la période de soutien. Mais cette dernière se heurtera peut-être à pas mal de résistance dans l'industrie.

Une règle d'or dans tout ceci consiste à préparer la migration, tandis que les installations fonctionnent encore bien, au lieu d'entrer en action lors d'une panne. Programmez donc quelques nouveaux panneaux à l'avant et veillez à la simplicité en utilisant, par exemple, deux tailles de panneaux HMI différentes dans une même usine. Songez que les dimensions peuvent avoir changé: avant, le standard était 4:3, alors qu'il s'agit maintenant d'écrans 16:9. La plupart des fournisseurs en tiennent compte, mais ce n'est pas toujours le cas.