Visualisation et connectivité périphérique avec les IHM Pro-face™ de Schneider Electric

Les terminaux d'opérateur industriels doivent assurer de manière fiable la visualisation et le contrôle des infrastructures automatisées et des équipements robotiques, tout en résistant à des conditions difficiles. Les ingénieurs privilégient les IHM compatibles avec l'IIoT qui offrent des écrans de différentes tailles, prennent en charge un fonctionnement écoénergétique et sont conçues pour des déploiements prolongés.

Cet article décrit la manière dont le portefeuille d'interfaces homme-machine Pro-face de Schneider Electric répond aux besoins d'automatisation dans les applications de conditionnement, de manutention, d'assemblage et de traitement. Les modèles ST6000 (PFXST6500WADE, par exemple) offrent des écrans TFT haute résolution, une faible consommation d'énergie, un rétroéclairage LED et des façades avec un indice de protection IP65F. Les terminaux STW6000 basés sur le Web (PFXSTW6200WAD, par exemple) éliminent les dépendances à un PC, permettant une visualisation à distance via des navigateurs Web standard. Pour les applications nécessitant une logique embarquée, les unités STC6000 (PFXSTC6300TADDKE, par exemple) combinent des capacités d'IHM et de contrôle dans un seul boîtier matériel.

Dans toute la gamme de produits, les IHM Pro-face prennent en charge la visualisation HTML5, de multiples interfaces Ethernet et série, et les protocoles industriels courants, notamment OPC UA, MQTT et Modbus. Une large gamme de tailles d'écran, de formats de montage et d'accessoires permet une intégration simple dans les équipements OEM, les mises à niveau et les panneaux de modernisation. La construction certifiée IP, la large plage de températures et le revêtement conforme en option permettent une utilisation dans les environnements agroalimentaires, de manutention et de contrôle des processus, tout en conservant une interface opérateur cohérente entre les différents modèles successifs.

Exigences relatives aux IHM dans l'automatisation industrielle

Les équipements industriels automatisés reposent sur des terminaux d'opérateur pour faire le lien entre le matériel de production et les systèmes de supervision. Les IHM doivent fournir une visualisation fiable, des temps de réponse prévisibles et une communication déterministe avec les automates programmables, les variateurs et les E/S distribuées. Dans toutes les usines, les attentes sont les mêmes : mises à jour rapides des écrans, interfaces intuitives, construction robuste et cycles de vie prolongés des produits qui simplifient la planification de la maintenance.

La connectivité réseau joue un rôle de plus en plus déterminant dans le choix des IHM à mesure que les usines adoptent des architectures IIoT et mettent en œuvre une optimisation basée sur les données. Les machines qui fonctionnaient auparavant de manière isolée interagissent désormais avec les systèmes informatiques (IT) et opérationnels (OT) pour le diagnostic, l'accès à distance et l'analyse. Cela nécessite une visualisation HTML5 pour l'accès via un navigateur et des protocoles industriels, tels que OPC UA, MQTT et Modbus, pour l'échange de données avec les systèmes d'historisation, les systèmes SCADA et les plateformes cloud. À mesure que les systèmes évoluent, la rétrocompatibilité et la continuité du micrologiciel réduisent le besoin de revalidation et les efforts d'intégration.

Considérations environnementales et matérielles

La durabilité environnementale fait également partie des exigences fondamentales pour les IHM. Les chaînes de production agroalimentaires, les systèmes de conditionnement et les bornes en extérieur exposent régulièrement les terminaux à des produits chimiques de nettoyage, à des variations importantes de températures, à la poussière et aux vibrations. L'étanchéité IP, le rétroéclairage LED, les larges plages de températures de fonctionnement et le revêtement conforme en option offrent une protection contre les temps d'arrêt imprévus.

L'espace disponible pour les panneaux, les bilans de puissance et les coûts de nomenclature (BOM) orientent également le choix des IHM. Les terminaux doivent fournir des ressources de traitement et des ports de communication adéquats, sans matériel superflu. De nombreux équipementiers optent pour des gammes de produits modulaires normalisées qui partagent un environnement de développement commun, indépendamment de la taille de l'écran et du niveau de performances, ce qui simplifie le déploiement et le support à long terme. Le portefeuille Pro-face de Schneider Electric répond à ces exigences grâce à trois gammes d'IHM principales, chacune optimisée pour des cas de déploiement spécifiques.

Terminaux axés sur la visualisation (série ST6000)

La série Pro-face ST6000 de Schneider Electric offre une architecture IHM à montage sur panneau pour les machines nécessitant une visualisation locale sans logique de contrôle embarquée. Les écrans TFT haute résolution et le rétroéclairage LED assurent une visibilité optimale dans des conditions d'éclairage ambiant variables et pendant les processus de lavage, tout en réduisant la charge thermique et la consommation d'énergie dans les boîtiers scellés. Classés IP65F, les panneaux avant résistent à la poussière, aux projections d'eau et aux produits chimiques de nettoyage, ce qui facilite leur mise en œuvre dans les équipements destinés à l'industrie agroalimentaire et à la manutention.

Figure 1. L'interface homme-machine (IHM) Pro-face de base série ST6000 de Schneider Electric offre une visualisation locale grâce à un écran TFT haute luminosité, une étanchéité frontale IP65 et un rétroéclairage LED basse consommation, garantissant un fonctionnement efficace dans les boîtiers scellés. (Source de l'image : Schneider Electric)

La plateforme ST6000 couvre plusieurs tailles d'écran et formats d'image, permettant une disposition cohérente de l'interface sur les machines OEM compactes et les postes d'opérateur de taille normale. Les options de montage standard permettent un remplacement direct pour les mises à niveau ou les projets de modernisation, tandis que les outils logiciels communs réduisent les efforts d'ingénierie lorsque des variantes sont expédiées vers différentes régions ou à différents clients. L'interface restant identique d'un modèle à l'autre, les opérateurs et les techniciens n'ont pas besoin de réapprendre les commandes de navigation ou la gestion des alarmes lors des mises à jour des équipements.

La connectivité prend en charge les dispositifs modernes et anciens grâce à plusieurs ports Ethernet, des interfaces RS-232/485 et des cartes SD pour l'enregistrement, le transfert de données et l'intégration directe avec les automates programmables et les variateurs. La visualisation HTML5 permet un accès via un navigateur pour les diagnostics ou l'assistance à distance, éliminant ainsi le besoin d'un logiciel client dédié.

L'encombrement réduit du matériel permet de diminuer la profondeur des panneaux, tandis que l'environnement logiciel Pro-face BLUE de Schneider facilite la réutilisation des objets à l'écran, des bannières d'alarme et des graphiques de tendance, ce qui réduit le temps de mise en service. Pour les constructeurs de machines qui ont besoin de terminaux durables et à faible consommation d'énergie, avec visualisation locale et disponibilité à long terme, la série ST6000 offre une plateforme normalisée sans matériel de contrôle superflu.

Visualisation basée sur un navigateur (série STW6000)

La série Pro-face STW6000 de Schneider Electric offre une architecture IHM basée sur le Web pour les équipements qui nécessitent un accès à distance et une maintenance simplifiée. Les terminaux affichent les écrans HTML5 dans un navigateur standard, permettant ainsi aux opérateurs et aux techniciens d'accéder à la même interface depuis des tablettes ou des ordinateurs portables sans nécessiter de logiciel client. Cela réduit le temps consacré au diagnostic des pannes ou à la prise en charge des actifs distribués.

Figure 2. L'IHM Web Pro-face STW6000 de Schneider Electric offre une visualisation via un navigateur HTML5 et des mises à jour centralisées, permettant ainsi la mise en œuvre d'architectures IIoT et le diagnostic à distance sur l'ensemble des actifs distribués. (Source de l'image : Schneider Electric)

Le matériel STW6000 conserve les mêmes caractéristiques industrielles que la plateforme ST6000, notamment des panneaux avant avec indice de protection IP, un rétroéclairage LED et une large plage de températures de fonctionnement. Cette cohérence permet aux équipementiers de normaliser la visualisation sur l'ensemble des équipements, qu'il s'agisse de zones de lavage sanitaire, de boîtiers à forte humidité ou de machines de conditionnement ou de manutention à usage général. La conception permet un montage encastré et des boîtiers peu profonds, ce qui contribue à réduire la profondeur des panneaux dans les machines soumises à des contraintes d'espace.

Comme la visualisation fait appel à des technologies Web standard, les mises à jour des écrans et des diagnostics sont distribuées de manière centralisée. Les équipes d'ingénierie déploient les modifications d'interface sans avoir à se rendre devant chaque machine, ce qui réduit le temps de mise en service pour les déploiements sur plusieurs lignes et améliore le rendement des mises à niveau. Les opérateurs et le personnel de maintenance disposant des autorisations d'accès appropriées peuvent résoudre les problèmes plus efficacement en accédant aux alarmes, à l'état des E/S et aux données de configuration à partir de n'importe quel dispositif en réseau.

La communication STW6000 prend en charge les architectures IIoT modernes. Les terminaux exécutent les protocoles OPC UA, MQTT et Modbus pour un échange direct de données avec les automates programmables, les serveurs SCADA et les systèmes d'analyse dans le cloud. Les ports Ethernet permettent la segmentation ou l'isolation des réseaux de contrôle et de service, tandis que les interfaces série assurent la liaison avec les équipements existants.

Pour les systèmes de convoyeurs, les unités d'assemblage automatisé, les petits modules de conditionnement ou les machines OEM distantes, la série STW6000 offre une visualisation sans la surcharge d'un PC. L'accès via un navigateur réduit les outils de support, uniformise l'interface sur tous les dispositifs et permet une maintenance centralisée des actifs distribués.

Logique et contrôle intégrés (série STC6000)

Certains équipements automatisés nécessitent une visualisation et un contrôle local sans les coûts ni l'encombrement d'un automate programmable et d'une interface homme-machine séparés. La série Pro-face STC6000 de Schneider Electric intègre les fonctionnalités IHM et la logique embarquée sur une seule et unique plateforme, réduisant ainsi le nombre de composants et simplifiant la disposition des panneaux. Cette approche est particulièrement efficace pour les machines compactes, les convoyeurs isolés et les cellules d'automatisation autonomes où l'espace et la complexité du câblage sont restreints.

Figure 3. La série Pro-face STC6000 de Schneider Electric intègre la logique et la visualisation dans un terminal unique et compact, minimisant ainsi le câblage et les composants de commande pour les systèmes d'automatisation modulaires ou autonomes. (Source de l'image : Schneider Electric)

Les unités STC6000 offrent les mêmes écrans TFT haute résolution, le même rétroéclairage LED et les mêmes panneaux avant certifiés IP que la plateforme ST6000. Un environnement de développement familier permet aux ingénieurs de configurer les écrans, les alarmes, les graphiques de tendance et l'enregistrement des données, tout en programmant le comportement de contrôle dans la même chaîne d'outils. Au lieu de câbler un contrôleur discret, les E/S sont directement associées aux modules locaux ou en réseau, ce qui minimise le temps d'assemblage et réduit le nombre de dispositifs de terrain nécessitant une maintenance.

La logique intégrée offre des performances déterministes pour les fonctions de séquencement de base, de verrouillage et de sécurité des machines qui ne nécessitent pas un automate programmable complet. Associé à des interfaces Ethernet et série, le terminal assure la coordination avec les variateurs, les capteurs et les contrôleurs en amont, tout en conservant l'autorité locale sur les commandes de démarrage/arrêt, les points de consigne et la gestion des alarmes. Pour les équipementiers fournissant des équipements modulaires, cette architecture permet des conceptions normalisées fonctionnant comme des stations indépendantes ou se connectant à des réseaux d'automatisation plus vastes.

Les protocoles réseau sont identiques à ceux de l'ensemble de la gamme Pro-face. Les terminaux STC6000 prennent en charge les protocoles OPC UA, MQTT et Modbus pour l'échange de données avec les systèmes SCADA, MES et d'analyse cloud, ce qui permet d'acquérir les diagnostics des machines et les indicateurs de production sans avoir besoin de passerelles externes. L'accès via un navigateur permet la maintenance à distance et la visualisation de supervision, offrant une interface cohérente quelle que soit la taille de l'écran.

Dans les applications où une architecture traditionnelle IHM + PLC entraîne des coûts supplémentaires, un câblage plus complexe ou une profondeur de boîtier accrue, la série STC6000 offre une solution combinée dans un seul format de montage. Cela réduit la complexité de la nomenclature, accélère la mise en service et offre une voie de migration claire lorsque les équipementiers font évoluer les fonctionnalités des équipements sur le terrain.

Choisir l'IHM optimale

Les exigences en matière de visualisation, les conditions environnementales, l'architecture réseau et l'espace disponible pour les panneaux orientent le choix de l'IHM. Pour les équipements ne nécessitant qu'une interaction locale de l'opérateur, la série Pro-face ST6000 offre une option efficace à montage sur panneau. Les machines installées dans des boîtiers à profondeur limitée ou dans des zones à température élevée bénéficient d'un rétroéclairage LED basse consommation, ce qui réduit la charge thermique.

Pour les actifs distribués ou entretenus à distance, la série Pro-face STW6000 offre un accès via un navigateur à partir de dispositifs standard, simplifiant ainsi les diagnostics et les mises à jour. Lorsque la visualisation et le contrôle localisé sont tous deux nécessaires, la série Pro-face STC6000 intègre la logique et les fonctionnalités IHM dans une seule plateforme, réduisant ainsi le câblage et la taille du boîtier tout en maintenant un séquençage déterministe et une gestion des alarmes.

Les facteurs environnementaux et liés au cycle de vie déterminent également le choix. Les façades avec indice de protection IP65F, la large tolérance thermique et le revêtement conforme en option permettent une utilisation dans des environnements difficiles, soumis à des lavages fréquents ou poussiéreux. La disponibilité étendue des produits dans toute la gamme Pro-face permet aux équipementiers de maintenir des interfaces cohérentes entre les générations successives de machines, minimisant ainsi les efforts de revalidation et de formation.

Le Tableau 1 récapitule les principaux environnements d'application et identifie la série IHM optimale pour chaque cas d'utilisation.

Application cible Série recommandée Avantages clés Panneaux d'opérateur locaux, machines à usage général ST6000 Format compact, basse consommation d'énergie, affichage homogène quelle que soit la taille de l'écran Systèmes distribués ou distants nécessitant un diagnostic à distance STW6000 Accès HTML5 via un navigateur, mises à jour centralisées, protocoles compatibles avec l'IIoT Équipements compacts ou autonomes nécessitant à la fois visualisation et contrôle STC6000 Logique et visualisation intégrées, câblage réduit, encombrement de montage limité Environnements agroalimentaires et de transformation ST6000/STC6000 Étanchéité IP, rétroéclairage LED, large plage de températures de fonctionnement Plateformes OEM multilignes ou modulaires Toutes les séries Bibliothèques d'écrans et outils de développement partagés, continuité au niveau de la plateforme

Tableau 1 : Séries Pro-face recommandées pour certaines applications cibles.

Conclusion

Les terminaux Pro-face de Schneider Electric offrent une plateforme IHM évolutive aux équipementiers et aux constructeurs de machines qui ont besoin d'une visualisation fiable, d'une connectivité moderne et d'une disponibilité prolongée des produits. La série ST6000 propose des interfaces opérateur traditionnelles à montage sur panneau ; la série STW6000 permet un accès via un navigateur sans dépendance à un PC, tandis que la STC6000 combine visualisation et logique dans un seul dispositif pour les équipements compacts. Grâce à la visualisation HTML5, aux protocoles industriels et à une construction certifiée IP, ce portefeuille prend en charge les applications agroalimentaires, de conditionnement, de manutention et de traitement, tout en maintenant des interfaces utilisateur cohérentes sur tous les modèles successifs.