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Informatique Industrielle

Formation CESIIngénieur Génie Électrique

Présentation 2/2

Patrick MONASSIER Année 2009

Informatique Industrielle

Formation CESIIngénieur Génie Électrique

Présentation 2/3

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La façon dont va se dérouler le cours

C’est un cours magistral illustré par des exemples de problématiques industrielles exprimées à l’aide de plusieurs mises en applications vécues. Ces exemples permettent d’introduire des parties de cours théoriques sur la programmation des systèmes informatique industriels et de présenter des applications ayant trouvé des prolongements pratiques dans des domaines variés.

1. Introduction sur l’informatique industrielle2. Application de sécurité d’anticollision sur grues

3. Supervisions et IHM en lien avec des robots industriels

4. Systèmes embarqués pour le transport routier (GPS, WIFI, GPRS)

Ces exemples sont issus de cas réels développés et mis en œuvre par l’intervenant

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3 Supervisions et IHM en lien avec des robots industriels

· Les architectures informatiques industrielles dans des environnements d’usines de production robotisées, ainsi que leurs concepts.

· Les matériels utilisés et leurs liens via les bus de terrain et Ethernet Industriel· La façon de programmer sur les PC industriels et sur les robots industriels · La problématique des systèmes dits "réactifs" par rapport aux systèmes classiques

"interactifs, transactionnels".

4 Systèmes embarqués pour le transport routier (GPS, WIFI, GPRS)

Les architectures de communication et de géolocalisation GPS/GPRS.· Les liens entre le microprocesseur et les périphériques de communication· Les principes de programmation et l’ordonnancement des actions, les priorités et le

traitement des évènements dans le temps.· La labellisation de projets dans le cadre des Pôles de Compétitivité et des financements

OSEO.

Module Informatique Industrielle (2/2)

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Supervisions et IHM en lien avec des robots industriels

Partie 3 – Supervisions et IHM

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Robots

Système d’information

Machines

Usine

Atelier

Ilot

Cellule

Supervisions

Supervisions et IHM : définitions

Concept de la pyramide du CIM

IHM

Dans l'industrie, la supervision est une technique de suivi et de pilotage informatique de procédés de fabrication automatisés. La supervision concerne l'acquisition de données et la modification manuelle ou automatique des paramètres de commande des processus généralement confiés à des automates programmables, des machines spéciales, des robots…SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

L’ Interface Homme - Machine (IHM) représente l’interface informatique proche de la machine, principalement à l’usage de l’opérateur d’atelier.HMI : human-machine interface

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Les calculateurs

Baie 19 ’’

PC en rack 19 ’’

Panel PC

Terminal portatif

ShoeBox PC

Quelques images

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Les automates programmables

Capteurs /Actionneurs

Réseau

Automate

Entrées / sorties

Quelques images

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Les robots industriels

Quelques images

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Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale

Elles intègrent : Capteurs, actionneurs, automates, réseaux…..

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Les capteurs

Les actionneurs

Pression,Température

Position,Angulaires… etc. Vérins

Moteurs

Automate

Réseaux

Quelques images

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Les réseauxRéseaux et Bus de Terrain

Les réseaux informatiques permettent de relier entre eux toutes les composantes de l’installationIl n’existe pas de réseau « unique ». Il y a une diversité de choix selon les performances attendues

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Réseau Ethernet &

TCP/IP

Importance des réseaux dans l’informatique industrielleLe concept de la pyramide du CIM

Réseaux de terrain

CAN, FIP, DeviceNet,

Interbus,Profibus…

Internet TCP/IP

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La pyramide du CIM, définit le modèle d'usine industrielle au sens de l'automatisation et de la communication. Actuellement, elle décrit les différents niveaux de communication sous une forme quantitative des données à véhiculer.

Le choix du réseau est différent selon les niveaux dans la pyramide. On prendra couramment Ethernet TCP/IP pour les niveaux 1 à 4. Pour le niveau 0, on est dans le domaine des Bus de Terrain Industriels qui offrent rapidité, déterminisme et une très bonne tenue aux contraintes d’environnement.

• Au niveaux supérieurs, on a de gros paquets de données (fichiers) sans impératif de performance absolue.

• Au niveau 0, transfert performant - peu d’informations mais très rapidement

La pyramide du CIM : les réseaux

Temps différé

Temps réel

Trames longues (Ethernet)

Trames courtes Trames courtes Trames courtes

Sécurité de l’information : l’erreur peut être dangereuse...Déterminisme : faculté de transférer des données dans un temps donné.

Il y a 2 exigences impératives vis à vis des réseaux industriels:

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Le Computer Integrated Manufacturing (CIM) est un concept décrivant l'automatisation complète des processus de fabrication. C’est-à-dire que tous les équipements de l'usine fonctionnent sous le contrôle permanent des ordinateurs, automates programmables et autres systèmes numériques.

niveau 3 : la gestion des produits et des stocks, la gestion des approvisionnements, la gestion des clients, des commandes et de la facturation (gérés par les ERP)

niveau 2 : la localisation des produits en stocks, les mouvements physiques et la gestion des lots (géré par le système de gestion d'entrepôt)

niveau 1 : les automatismes

niveau 0 : les capteurs et actionneurs.

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La pyramide du CIM (Computer Integrated Manufacturing) est une méthode largement généralisée (en particulier dans l'informatique). Il s'agit d'une représentation comportant 4

niveaux auxquels correspondent des niveaux de décision. Plus on s'élève dans la Pyramide du CIM, plus le niveau de décision est important, plus la visibilité est globale et plus les cycles standards s'allongent. Un niveau supérieur décide ce qu'un niveau inférieur exécute

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Implémentation des protocoles TCP/IP4

Ethernet TCP/IP s'est développé sur les architectures d'automatisme et est devenu

un réseau fédérateur à partir du niveau 2 du CIM.

Aujourd'hui, nous pouvons envisager la descente d'Ethernet TCP/IP sur le bas des architectures d'automatisme (au niveau 1 dans un premier temps) afin de répondre aux nouveaux besoins fonctionnels des composants d'automatisme

Internet

TCP / IP

A la recherche d'une norme d'accès : TCP / IP

L'accès par internet se fait à tous les niveaux en horizontal, TCP/IP devient la norme fédératrice.

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Un nouveau modèle de pyramide aplanie

Informatique

Capteurs / actionneurs Capteurs / actionneurs

Contrôle commande, API IHM, Contrôle commande, API

MES, ERP

SCADA, IHM

MES, ERP, SCADA

Informatique

Modèle pyramide du CIM Evolution du modèle

MES Manufacturing Execution System ERP Entreprise Ressource Planning SCADA SuperviseurIHM Interface Homme MachineAPI Automate Programmable

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Une nouvelle architecture machine

Le constructeur de machine pourra simplement se créer des modules programmes génériques reflétant son savoir-faire. L'intégrateur aura pour tâche le développement de modules génériques fédérateurs des savoir-faire constructeurs.

Enfin, chacun d'entre eux pourra développer le e-service ( Télédi@gnostic, télém@intenance).

Web Server

Services logicielsconstructeurs

EthernetTCP / IP

Intégrateur :- Modules génériques fédérateurs

Accès direct :- Simple navigateur Internet

Internet

e-servicesTélédi @ gnostic télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

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Armoire électrique

Un exemple d’intégration en WebServer

HUB

Ethernet TCP/IPMODEM

Exploitation des Résultats avec Excel Windows,calculs des TRS

InterfaceOpérateur

Fonction Maintenance

Robot principalFonctions

WebServer etMaintenance

CELLULE

BUREAUXATELIER

PRODUCTION

EXPLOITATION

MAINTENANCEA DISTANCE

MAINTENANCE

On met un site internet dans le robot

MAINTENANCEA DISTANCE PRODUCTION

MAINTENANCEA DISTANCE

EXPLOITATION

PRODUCTIONMAINTENANCE

A DISTANCE

MAINTENANCE

EXPLOITATION

PRODUCTIONMAINTENANCE

A DISTANCE

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Supervisions

• Collecter les données

• Créer les bases de données

• Diffuser les résultats

• Traiter les informations

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Supervisions industrielles

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Supervisions Les supervisions collectent et traitent les Informations venant des robots. Elles sont à la base du système d’information de l’usine.

Temps de Marche Temps de Défauts

Temps d ’ arrêt Temps d ’ attente

Alarmes Productions

Gestion des postes

Paramètres machines

Serveur usine

Supervision

Supervision

Supervision

En dialogue permanentavec les robots

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Détails d’une supervision- Alarmes - Postes de travail- Production et temps- Synoptique

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Supervisions et système d’informationL’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine• 21 robots connectés

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Le système d’information collectel’ensemble des données et les met à disposition des différentsutilisateurs

L’ordinateur central assure le suivi du convoyage et l’identification des pièces(étiquettes électroniques)

Bases de donnéeContrôles, Traçabilité,Suivi de production…

Les contrôles Qualité sont effectués en continu et les résultats enregistréspar le système d’information

Systèmes d’analyses évolués

Différents niveaux de réseaux informatiques et industriels assurent le flux des données entre les robots et les ordinateurs

Vers les serveursinformatiques

Supervision et système d’information

Un exemple d’application complète, 21 robots connectés

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Présentation en dynamique d’un programmation Supervision en Windev

Contraintes liées aux réseaux indutriels et différence avec Ethernet

Arrivée d’Ethernet Industriel

Présentation et discussion

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Système réactif

MAINTENANCE

EXPLOITATION

PRODUCTION

Electronique

Limite de la cellule

Exercice : mise en place des mécanismes assurant la réactivité du système global en fonction des contraintesDe chaque opérateur ou intervenant

Autres intervenants dans la pyramide du CIM

Capteurs/actionneurs

Bus de Terrain

Flux de matière

MAINTENANCEA DISTANCE

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Fin de la Partie 3 « Supervisions et IHM »

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