Sélectionner des IHM à écran plat pour un résultat optimal dans tous les environnements industriels

Adapter les performances des écrans plats des interfaces homme-machine (IHM) aux exigences des applications de réseaux industriels est complexe. Les concepteurs de réseaux doivent tenir compte de nombreux facteurs architecturaux, opérationnels et environnementaux.

L'application a-t-elle besoin d'une interface Web ? Un automate programmable (PLC) intégré peut-il être bénéfique ? Une utilisation en environnement difficile ou en extérieur est-elle prévue ? Il s'agit là de quelques-unes des questions les plus simples.

Les décisions plus complexes impliquent des considérations telles que la robustesse environnementale par rapport aux performances de saisie de l'écran tactile. La précision et la réactivité de saisie sont importantes pour les tâches de contrôle complexes, en particulier lorsque les travailleurs portent des gants.

Les autres facteurs incluent les capacités de cybersécurité intégrées, les exigences de robustesse mécanique, les options de connectivité, la prise en charge de l'intégration système, et plus.

Quelles que soient les exigences et la complexité de l'application, Pro-face de Schneider Electric répond aux besoins IHM des systèmes de fabrication, d'automatisation et de contrôle des processus de l'Industrie 4.0. La ligne de produits commence avec des modèles d'entrée de gamme et de base capables de répondre à la plupart des besoins des applications de réseaux industriels et s'étend jusqu'à des modèles répertoriés pour fonctionner dans les environnements extérieurs extrêmes tels que les plateformes pétrolières et les usines de traitement chimique.

Modèles d'entrée de gamme et de base

Les IHM de la ligne Pro-face sont classées en plusieurs niveaux de performances, et commencent avec la série ET6000, un modèle d'entrée de gamme conçu pour la visualisation simple et économique des machines. Au niveau supérieur, les modèles de base série ST6000, tels que le PFXST6500WADE, offrent des fonctionnalités de visualisation, une connectivité et des performances plus avancées, adaptées à des applications plus complexes.

La série ET6000 cible les petites machines, les systèmes de convoyeurs, l'immotique et les applications similaires qui ne requièrent qu'un contrôle et une surveillance de base. La série ST6000 offre une connectivité intégrée plus avancée, notamment un serveur OPC UA pour prendre en charge un flux de données standardisé sécurisé.

La série ST6000 prend également en charge Pro-face Connect, qui permet la surveillance, le diagnostic et le contrôle à distance sécurisés, simples et basés sur le cloud des machines depuis tout emplacement à l'aide d'ordinateurs, de tablettes ou de smartphones. Bien que la connectivité spécifique varie selon le modèle, la série ET6000 est généralement plus limitée en termes de nombre et de types d'interfaces, n'offrant que les options essentielles comme Ethernet, ports série et USB.

Les IHM ST6000 offrent un plus large éventail d'options de connectivité et de capacités d'extension, notamment la prise en charge de divers protocoles industriels tels que MQTT, de plusieurs interfaces Ethernet et d'unités d'extension, comme la vidéo.

La série ST6000 comprend cinq modèles à écran large et deux modèles traditionnels au format d'image 4:3, tandis que la série ET6000 est disponible en quatre modèles à écran large (Figure 1). Les deux séries sont dotées d'écrans LCD couleur TFT de 16 millions de couleurs et d'écrans tactiles résistifs analogiques.

Figure 1 : La série ET6000 comprend quatre modèles à écran large. (Source de l'image : Schneider Electric)

Modèles modulaires, avancés et premium

Le STM6000 est une IHM modulaire de base qui offre les mêmes fonctionnalités de visualisation avancées que la série ST6000, mais qui est conçue pour une installation rapide par bouton-poussoir sans outil dans un orifice circulaire standard de 22 mm. Il prend en charge le logiciel GP-Pro EX pour une migration et une intégration fluides avec les ressources existantes, et il peut utiliser le logiciel Pro-face BLUE pour bénéficier des fonctionnalités et capacités les plus récentes.

Pour des performances supérieures, Pro-face propose des modèles avancés et premium. Les unités avancées telles que le PFXSP5400WAD offrent des fonctionnalités supplémentaires importantes par rapport aux modèles de base, ciblant principalement l'amélioration de la connectivité, des performances et de la flexibilité pour faciliter les solutions d'IoT industriel (IIoT) et l'accès à distance sécurisé.

Les modèles premium comme le PFXSP5800WCD sont dotés d'un écran à plus haute résolution avec 16 millions de couleurs, contre 262 000 pour les IHM avancées. Les modèles premium offrent également des écrans plus grands, jusqu'à 19 pouces, contre une taille maximum de 12 pouces pour les modèles avancés. De plus, les IHM premium sont équipées de ports USB en façade, d'un capteur de luminosité et d'une mise à l'échelle automatique, des fonctionnalités qui ne sont pas proposées sur les modèles avancés.

Liaison entre les systèmes IT et OT

Fournir une interface qui comble le fossé entre les systèmes de technologies opérationnelles (OT) dans l'usine et les systèmes d'entreprise de technologies de l'information (IT) de niveau supérieur, et le cloud, peut être une considération importante.

En plus d'être de puissants outils de visualisation des données, les IHM peuvent collecter des données de production en temps réel qui peuvent être stockées dans des bases de données SQL ou des systèmes de planification des ressources d'entreprise (ERP), permettant de prendre des décisions basées sur les données.

Les logiciels Pro-face Connect et Pro-face Remote peuvent fournir un accès à distance sécurisé, permettant de surveiller le fonctionnement et les performances de l'équipement à partir d'un PC, d'une tablette ou d'un smartphone. Ils contribuent également à améliorer la flexibilité et à réduire les délais d'intervention pour la maintenance.

Le logiciel Pro-face Blue Open Studio prend en charge plus de 250 pilotes de communication pour les automates programmables et autres dispositifs. Selon le modèle, les IHM Pro-face prennent en charge plus de 1200 dispositifs, ainsi que les protocoles informatiques et réseaux industriels. Cette prise en charge étendue de la communication et de la connectivité permet aux IHM Pro-face de relier les réseaux IT et OT de l'usine au cloud (Figure 2).

Figure 2 : Les IHM Pro-face permettent une liaison efficace et sécurisée entre les réseaux IT et OT. (Source de l'image : Schneider Electric)

Par exemple, l'IHM STM6000 Edge Box permet de télécharger en toute sécurité des données vers divers services cloud, tels qu'Amazon Web Services (AWS) et Microsoft Azure, et de s'intégrer à des plateformes telles qu'AVEVA Insight.

IHM + connectivité Web

Les IHM Web Pro-face STW6000 incluent un navigateur qui peut être utilisé comme client Web pour la connexion aux automates programmables (PLC), aux variateurs moteurs et à d'autres dispositifs. Ces IHM peuvent remplacer les IHM de base sur les petites machines et afficher facilement des données HTML5.

Elles peuvent également constituer un affichage secondaire économique pour visualiser des informations limitées à des fins de maintenance et de diagnostic, directement à partir d'automates programmables ou d'un écran principal doté d'un serveur embarqué (Figure 3).

Figure 3 : Les IHM STW6000 peuvent être utilisées comme écran principal (à gauche) ou comme écrans secondaires (à droite). (Source de l'image : Schneider Electric)

IHM + PLC

Certaines applications peuvent tirer profit de la combinaison des fonctions d'une IHM et d'un automate programmable dans une seule unité compacte. C'est là que la gamme d'interfaces opérateur STC6000 entre en jeu. Cette solution intégrée peut réduire le nombre de composants et simplifier la maintenance des petites machines. Elle élimine également le besoin de commandes PLC personnalisées et de multiples progiciels, simplifiant ainsi la mise en œuvre et accélérant le déploiement.

Les unités STC6000 incluent des interfaces série, Ethernet et USB. La connectivité peut être étendue avec des modules CANOpen et TM3, et ces contrôleurs se connectent facilement à des dispositifs tiers. Ils comprennent des E/S intégrées pouvant prendre en charge des capteurs, des lampes, des colonnes lumineuses ou des vannes. Avec des options d'extension conçues pour les applications de commande moteur, ces unités conviennent aux machines à laver industrielles et aux machines de conditionnement (Figure 4).

Figure 4 : Les IHM STC6000 sont hautement flexibles et conviennent à de nombreuses conceptions de machines simples. (Source de l'image : Schneider Electric)

Cybersécurité

Une cybersécurité robuste est un élément important à prendre en compte pour garantir l'intégrité opérationnelle. Les dernières gammes d'IHM Pro-face, telles que les séries ST6000, STW6000, STC6000 et SP5000 présentées dans cet article, sont conçues avec des fonctionnalités de cybersécurité étendues pour garantir une intégration OT/IT sécurisée.

Ces IHM Pro-face prennent en charge plusieurs mesures de cybersécurité, y compris le chiffrement TLS et l'accès à distance sécurisé sans configuration de pare-feu complexe. Elles sont compatibles avec les systèmes de prévention des intrusions (IPS) basés réseau externes, comme EdgeIPS.

Faisant partie de Schneider Electric, Pro-face utilise un processus de cycle de développement sécurisé (SDL), comprenant la modélisation des menaces et les tests d'intrusion, afin de garantir que ses produits répondent aux normes industrielles telles que CEI 62443.

Pro-face Connect fournit une solution VPN chiffrée embarquée pour un accès à distance sécurisé, gérable avec des niveaux d'accès et des certificats de sécurité. De nombreuses IHM Pro-face sont dotées de deux ports Ethernet pour permettre une séparation réseau simple et sécurisée. Pour plus d'informations et des suggestions de déploiement, les concepteurs peuvent consulter le document Pro-face HMI/IPC Cybersecurity Guide.

Mode gants et plus

Plusieurs IHM Pro-face incluent un « mode gants » qui permet leur utilisation même lorsque l'utilisateur porte des gants. Les utilisateurs peuvent sélectionner le mode gants dans les paramètres système, ainsi que d'autres options telles que le mode standard (pour une utilisation à doigts nus) et le mode de détection d'eau, qui désactive la saisie tactile lorsque des liquides sont présents sur l'écran afin d'éviter toute entrée involontaire.

Le mode gants accroît la sensibilité tactile d'un écran tactile capacitif. Il permet au logiciel d'écran de reconnaître les saisies tactiles de différents types de gants, tels que les gants en nitrile, les gants tout usage ou les gants en polaire, que le mode standard ne reconnaît souvent pas.

Il peut s'avérer particulièrement utile dans les environnements où les utilisateurs doivent porter des gants pour des raisons de sécurité ou de confort par temps froid (Figure 5). Le mode gants est également inclus dans les IHM de la série SP5000X Extreme.

Figure 5 : Le mode gants améliore la sécurité, l'efficacité et le confort de l'opérateur. (Source de l'image : Schneider Electric)

Performances extrêmes

Les applications telles que les raffineries, les plateformes de forage pétrolier et gazier, les usines chimiques, les engins de chantier, les parkings et les stations-service peuvent être exposées à des environnements extérieurs extrêmes qui exigent des IHM robustes et à haute luminosité comme la série Pro-face SP5000X Extreme.

Par exemple, le modèle PFXSP5690WAD est répertorié pour un fonctionnement de -30°C à +70°C, contre 0°C à +55°C pour la plupart des IHM Pro-face. Les autres spécifications de performances extrêmes de cette série incluent notamment :

• Luminosité de 1000 cd/m², et écran antireflet pour une lisibilité optimale à la lumière directe du soleil
• Conformité aux niveaux de protection CEI IP66F et IP67F, où le suffixe « F » indique une protection contre les projections d'huile ou de carburant, et classification NEMA Type 4X/12/13
• Résistance accrue aux chocs et aux vibrations, jusqu'à 2,7 fois supérieure à celle des IHM standard
• Seuil de résistance aux UV d'au moins 99 % pour une protection de haut niveau

Conclusion

Il existe des IHM Pro-face pour tous les types d'opérations de l'Industrie 4.0. L'offre s'étend des unités d'entrée de gamme pour les machines simples aux modèles Extreme destinés aux applications exigeantes et aux environnements extérieurs. Ces IHM fournissent la connectivité, la fiabilité, la compatibilité logicielle et la cybersécurité requises pour une visualisation efficace dans les usines.

Lectures recommandées :

1. Utiliser des contrôleurs de température et des micro-PLC pour accélérer les projets d'automatisation à petite échelle
2. Utiliser IO-Link pour accroître la flexibilité, la disponibilité et le rendement dans les usines de l'Industrie 4.0
3. Considérations importantes à prendre en compte lors de l'évaluation de la sécurité des cobots
4. Améliorer la sécurité et renforcer la disponibilité dans les usines de l'Industrie 4.0
5. Utilisation de barrières immatérielles pour améliorer la sécurité et mesurer des objets