L’un des plus grands défis dans la gestion des industries est d’optimiser l’efficacité de chaque processus de production. L’efficacité est essentielle dans cette quatrième révolution industrielle (industrie 4.0) car elle maintient les coûts de production et de fonctionnement aussi bas que possible. Ceci, à son tour, contribue à maintenir la production (produits) hautement compétitive sur le marché (prix bas) afin de maximiser les profits.
L'automatisation IHM (Human Machine Interface) et l'IoT sont des aspects importants de l'optimisation industrielle car ils permettent une surveillance et un contrôle en temps réel de différentes métriques de la machine.
Les capteurs IoT collectent d’énormes quantités de données à différents points du processus de production et introduisent l’automatisation des tâches. D'autre part, l'IHM donne aux opérateurs le contrôle et l'accès à ces données, notamment les avertissements/alarmes, les performances opérationnelles, le niveau de carburant, etc. Voici comment cette combinaison est efficace dans les applications industrielles.
Le rôle de l’IHM dans l’IIoT
L'Internet industriel des objets crée un réseau intégrant des capteurs pour collecter des données à des fins d'analyse. Il peut également avoir des contrôleurs dans le réseau que les utilisateurs peuvent contrôler manuellement ou périphérique périphérique peut fonctionner de manière autonome en fonction de l'entrée du capteur.
Cependant, les opérateurs doivent garder un œil sur les opérations internes de la machine, et les IHM fournissent cet accès des manières suivantes.
- Fournir des tableaux de bord avec des visualisations de données organisées
- Contextualiser les informations sur divers KPI, tels que le rendement et la qualité de la production
- Analyser les tendances et les statistiques de performances sur les machines connectées
- Alerter les utilisateurs/techniciens sur d'éventuels problèmes à venir sur la base de l'analyse prédictive IoT et de l'IA (apprentissage automatique)
- Permettre la configuration et le contrôle des machines à distance pour modifier les processus de production en fonction de l'analyse IoT
HMI (interfaces homme-machine) vs PLC (contrôleurs logiques programmables) vs SCADA (contrôle de supervision et acquisition de données)
HMI, PLC (Programmable Logic Controllers) et SCADA (Contrôle de surveillance et acquisition de données) les systèmes sont étroitement liés mais constituent des composants différents des systèmes de contrôle industriels.
Les interfaces homme-machine transmettent les données de la machine à l’utilisateur et inversement. Ils fournissent une interface pour la sortie d'informations et les entrées utilisateur pour le contrôle ou les configurations, mais ils ne collectent ni n'enregistrent d'informations, et ne se connectent pas non plus aux bases de données pour stocker les données.
D'autre part, SCADA fait référence aux systèmes de contrôle industriels qui gèrent les processus back-end complexes impliqués dans le contrôle et la capture des données des capteurs. Par conséquent, les IHM peuvent fonctionner parallèlement ou dans le cadre de SCADA, fournissant des analyses de SCADA et des commentaires des utilisateurs (commandes manuelles) au système.
Cependant, les IHM fonctionnent plus efficacement avec les automates car ceux-ci ne disposent pas d'une puissance de traitement suffisante. Ces contrôleurs reçoivent les données des capteurs, les traitent, fournissent des sorties et transmettent les données à l'IHM. Les automates exécutent également les algorithmes de contrôle complexes qui proviennent de l'utilisateur via l'IHM.
Configuration typique de l'automatisation IHM et de l'IoT
Vous vous demandez peut-être où l'IoT entre dans le système de contrôle industriel alors que les IHM, les API et les systèmes SCADA semblent tout gérer. Eh bien, l'IoT fonctionne avec SCADA pour acquérir des données spécifiquement à des fins d'analyse.
Analytics vous montre comment vous pouvez améliorer l'efficacité opérationnelle sans recourir à des conjectures. L'IoT introduit également l'automatisation lors de l'utilisation de puissants hubs de calcul de pointe. SCADA, quant à lui, assure une surveillance et un contrôle en temps réel, les IHM fournissant une interface avec ces opérations.
Dans cette configuration IHM et IoT, nous utiliserons un Dusun Passerelle Modbus, qui fournit une communication série semi-duplex pour mettre en œuvre le protocole Modbus via un Interface RS485. Cette communication semi-duplex crée le réseau du système SCADA pour contrôler et collecter les données de différents nœuds finaux.
Un hub comme le DSGW-081 Passerelle de calcul de pointe industrielle NXP i.MX6 ULL peut convertir les données série du réseau d'automatisation et de contrôle industriel fourni par le protocole Modbus (RTU) en paquets Modbus TCP pour transmettre des données à l'IHM et inversement.
La passerelle fournit également un accès simple et sécurisé aux automates via Modbus pour permettre à l'IHM de fonctionner plus efficacement. Puisqu’il s’agit d’un hub informatique de pointe, vous pouvez utiliser cette puissance pour automatiser certains processus industriels en fonction des données des capteurs. Du côté du WAN, la passerelle envoie des données vers le cloud à des fins d'analyse et prend en charge les plates-formes cloud industrielles telles qu'AWS et Azure.
Les IHM que vous pouvez utiliser dans cette solution IoT industrielle peuvent être l’une des suivantes.
- Panneaux de contrôle centralisés
- Ordinateur
- Panneaux de contrôle sur machine (écrans intégrés)
- Interfaces d'appareils mobiles (généralement des tablettes)
Importance de l’automatisation de l’IHM dans l’IIoT
L'introduction de fonctions d'automatisation dans le périphérique de périphérie automatise en quelque sorte l'IHM, car elle fournit des instructions de contrôle si les données du capteur indiquent que les conditions ont dépassé le seuil. Cette automatisation élimine certains contrôles humains et présente plusieurs avantages, notamment.
Optimisation de la mise à l'échelle
Les IHM facilitent la gestion de plusieurs machines et processus industriels à partir d'un seul point. L'introduction de l'automatisation via l'edge computing permet d'inclure et de contrôler davantage de machines pour optimiser leurs opérations. L'IIoT peut identifier les ressources inutilisées et faire évoluer la production de manière appropriée en fonction des données de demande afin de réduire le gaspillage de temps et de ressources.
Augmenter la productivité des employés
La reconfiguration/recalibration automatique des processus industriels augmente en fin de compte la productivité car moins de personnes seront nécessaires pour gérer les machines. Certaines passerelles fournissent même l'informatique IA, qui améliore le traitement et l'analyse des données en périphérie pour prendre des décisions d'optimisation plus intelligentes à la volée.
Contribuer à réduire les coûts liés à la maintenance
L'automatisation des IHM via l'IoT Edge Computing peut arrêter les machines si elles fonctionnent de manière approximative ou en dehors des paramètres recommandés. Par exemple, si les pompes vibrent excessivement ou si les moteurs manquent d'huile en raison de fuites, la passerelle peut lancer des séquences d'arrêt pour éviter des dommages coûteux et alerter les techniciens concernés pour vérifier le problème. Sans automatisation, les techniciens doivent accéder physiquement à l'IHM pour éteindre la machine.
Améliorer la sécurité
Lorsque des conditions dangereuses surviennent dans les usines, telles que des fuites de carburant ou de produits chimiques, l'automatisation des IHM utilisant l'IIoT peut couper immédiatement le flux de fluide pour garder le problème sous contrôle, rendant ainsi le lieu de travail plus sûr. Cette réponse est meilleure que d’attendre qu’un opérateur arrête manuellement des éléments tels que des pompes à partir de l’IHM traditionnelle.
L’avenir de l’automatisation IHM et de l’IoT
Intégration plus étroite de l'IA
L’IHM et l’IoT se combinent pour fournir des informations sur les indicateurs de performance clés des processus industriels. L’IA améliore ces performances pour offrir aux opérateurs de meilleures informations et des prédictions plus précises. De plus, l’IA améliore l’automatisation pour que les processus industriels fonctionnent de manière optimale sans avoir besoin d’une intervention humaine pour un réétalonnage de temps en temps.
Les passerelles Modbus IIoT peuvent fournir une informatique IA à la périphérie pour réduire la latence lors de l'automatisation des tâches ou de la fourniture d'informations sur les données. Un exemple classique est le Passerelle informatique de pointe IA industrielle DSGW-380 RK3588, qui est compatible avec différents modèles de réseaux neuronaux et offre 6 TOPS de puissance de calcul.
Serveur VNC intégré pour ouvrir les IHM traditionnelles
Traditionnellement, les IHM sont assez basiques et comportent des systèmes fermés qui limitent les options de fonctionnement disponibles. Au lieu de dépenser beaucoup d'argent pour les mettre à niveau Interfaces homme-machine, il est moins coûteux et moins laborieux de les relier à des boîtiers intelligents VNC (Virtual Network Console).
Ces boîtiers sont intégrés à un service de serveur VNC, qui permet aux IHM d'être des visualiseurs VNC. Les IHM y accèdent via TCP/IP (Ethernet).
Les boîtiers VNC introduisent davantage d'interfaces matérielles à l'IHM pour les connexions de périphériques afin de répondre aux besoins émergents des utilisateurs. Ils permettent également un développement secondaire approfondi et permettent aux utilisateurs d'y transplanter des applications sans affecter les ressources système de l'IHM.
En un mot, ces boîtiers rendent les appareils IHM plus intelligents, et vous devriez envisager le boîtier intelligent DSGK-060 IoT VNC pour cette tâche. Cette amélioration comprend un NPU 1 TOPS intégré pour permettre un calcul d'IA léger en périphérie et un ARM Cortex-A55 quadricœur RK3568, que vous pouvez utiliser pour implémenter l’automatisation de l’IHM.
Le boîtier prend en charge les liaisons WiFi et Ethernet pour les connexions cloud afin de permettre le contrôle des appareils à distance et la visualisation des données. Cette fonctionnalité est très utile car les utilisateurs peuvent l'utiliser pour le contrôle du système hors site afin de gérer les installations critiques après les heures de travail.
Intégration directe avec les appareils mobiles et les appareils portables
Les appareils mobiles modernes, les appareils portables et autres appareils personnels tels que les tablettes disposent d'une immense puissance de traitement et disposent d'interfaces tactiles intuitives. Ceux-ci peuvent fournir un contrôle du système hors site à l’aide d’applications logicielles.
IHM cloud
Les IHM basées sur le cloud sont essentiellement des IHM basées sur le Web et offrent les mêmes avantages en matière de surveillance et de contrôle à distance que les IHM mobiles. Mais le cloud computing présente l’avantage de disposer d’une puissance de traitement et d’analyses supérieures basées sur des technologies telles que l’apprentissage automatique.
IHM Edge
Même si les IHM cloud deviennent populaires, les interfaces périphériques sont très demandées car les opérateurs de machines souhaitent accéder aux visualisations de données directement depuis les machines sur le terrain. Par conséquent, les capacités de contrôle et d’analyse seront conservées à la fois au niveau local et dans le cloud.
Réalité augmentée et réalité virtuelle
Les IHM de l’ère actuelle sont pour la plupart des écrans tactiles, mais la réalité augmentée et la réalité virtuelle vont forcément changer cela. Ces technologies libèrent les mains de l'opérateur, fournissent un meilleur guidage contextuel pour réduire les risques d'erreurs et éliminent les distractions pouvant entraîner des risques pour la sécurité lors des réglages.
La RA est meilleure en tant qu'IHM sur site car elle peut augmenter les projections avec les équipements industriels et les machines au sol. Mais la VR est plus adaptée aux IHM hors site car elle peut projeter l'environnement industriel virtuel pour montrer aux utilisateurs les données télémétriques de chaque machine et l'effet de l'ajustement des paramètres comme s'ils se trouvaient sur site.
Pour aller plus loin
L'automatisation des IHM et l'IoT sont essentiels dans l'industrie moderne car ils introduisent des gains d'efficacité qui réduisent les coûts et rendent le prix des produits plus compétitif sur le marché.
Lors de la sélection d’une passerelle IoT idéale pour cette solution, 4 facteurs clés doivent être pris en compte. Le premier est la prise en charge SCADA via RS485 ou RS232 pour la surveillance et le contrôle des machines. Les hubs IIoT doivent également convertir le protocole Modbus de RTU sur le réseau de capteurs en TCP du côté IHM, fournir une puissance de calcul de pointe pour permettre l'automatisation et disposer de liaisons pour la connexion au cloud à des fins d'analyse.
La puissance de calcul de l’IA est également nécessaire pour que la périphérie fournisse des analyses et une meilleure prise de décision.
Compte tenu de ces exigences, le Passerelle informatique de pointe IA industrielle DSGW-380 RK3588 coche toutes les cases, mais vous pouvez également consulter ces autres Concentrateurs Modbus à des fins de comparaison. En plus de la passerelle, vous pouvez rendre les IHM plus intelligentes et augmenter leurs interfaces matérielles à l'aide de notre boîtier VNC DSGK-060, programmable et doté de 1 TOPS de puissance de traitement neuronal.
Le développement de cette solution nécessite de nombreuses considérations techniques, et nous avons une équipe prête à vous aider à créer une solution complète au moindre coût. Je prends contact avec nous pour commencer aujourd'hui.
