Architecture automatisme

les systèmes d’automatisation industrielle peuvent répondre à des demandes toujours croissantes.

Mais l’architecture et les principes de base restent les mêmes, il est donc important de bien comprendre l’architecture d’automatisme avant de démarrer le projet. Ces architectures fournissent une méthodologie et une standardisation afin que les milliers d’éléments qui composent une usine ou un système puissent travailler ensemble. Dans cet article, je vais vous expliquer ce qu’est une architecture d’automatisation en fournissant les domaines de développement que l’industrie apportera à l’avenir.

Structure des systèmes automatisés

Niveau 0: Le sol ou «parties fonctionnelles» est un ensemble de sous-composants qui remplissent des fonctions physiques (déplacement, émission lumineuse …), mesurent des grandeurs physiques (température, humidité, luminosité …) et expliquent à la pièce commandée . Il est composé d’actionneurs électriques, pneumatiques, hydrauliques et autres, tels que des vérins, des moteurs électriques, etc.

• Effecteur: équipements terminaux (outils de coupe, pompes, têtes de soudage, etc.) qui agissent directement sur le matériau pour augmenter sa valeur ajoutée;
• Actionneur: un composant chargé de convertir l’énergie pour l’adapter aux besoins des pièces en fonctionnement; ensuite, cette énergie est consommée par les effecteurs (moteurs, cylindres, électroaimants, résistances chauffantes, etc.);
• Pré-actionneur: Responsable des éléments suivants: -adaptation du faible niveau d’énergie disponible en sortie P.C. aux besoins du P.O; distribution ou modulation de l’énergie délivrée à l’actionneur (contacteur, distributeur, variateur de vitesse, etc.).
• Le capteur est responsable de toutes les fonctions de la chaîne d’acquisition des données (fin de course cylindre, détecteur de position, capteur de température, etc.)

Niveau 1: également appelée « partie commande », elle est constituée d’un ou plusieurs contrôleurs qui coordonnent une série d’actions sur la partie opérationnelle afin d’obtenir cette valeur supplémentaire. Ces contrôleurs peuvent être des contrôleurs logiques programmables, des microcontrôleurs ou des PC industriels.

Niveau 2: Surveillance ou Interface Homme-Machine: Pour contrôler ou surveiller des installations industrielles, une interface homme-machine (IHM) est utilisée. La portée de l’IHM peut aller de la solution de base consistant à installer des boutons et des indicateurs sur la console aux interfaces de contrôle en 3D ou en réalité augmentée. La plupart des IHM sont des écrans tactiles ou des PC industriels.

Industrie 4.0

Dans tout système d’automatisation, ces trois éléments existent toujours, mais les limites entre eux ne sont pas toujours évidentes

Il s’agit de trois niveaux avec des exigences de sécurité et de complexité différentes: plus le système est proche de la machine, plus ils sont simples et robustes. Cette architecture est très importante pour maintenir le fonctionnement normal et la sécurité de l’installation.

Mais dans Factory 4.0, tous ces mélanges et les couches supérieure et inférieure sont intégrés ensemble, par exemple avec des capteurs IOT et / ou des composants de contrôle et des composants IHM (via des serveurs intégrés dans des objets). Par conséquent, un seul objet peut avoir plusieurs niveaux. Cependant, si nous décomposons son architecture, nous retrouverons ces différents niveaux.

Cette architecture imbriquée crée de la complexité au niveau de l’objet, et ils devront suivre le niveau de sécurité le plus strict et une connectivité de haut niveau.

Les Systèmes de contrôle-commande (SNCC)

L’équipement de contrôle du SNCC (Digital Control System (DCS)) est une solution de réseau automatisé, qui est une répétition de ce que nous venons de voir.

Différent du système de contrôle centralisé basé sur un contrôleur logique programmable industriel, le système de contrôle centralisé comprend un contrôleur central qui gère toutes les fonctions de contrôle-commande du système, tandis que le DCS est composé de plusieurs contrôleurs modulaires, qui contrôlent le sous-système ou l’unité de contrôle.

SNCC ajoute aux deux niveaux précédemment vus:

Niveau 3 – Contrôle de la production: Contrôlez le flux de travail et les recettes pour obtenir le produit final souhaité. Archivage et optimisation du processus de production. Il est exécuté par un logiciel de contrôle de production (en anglais américain Manufacturing Execution System ou MES), qui peut collecter en temps réel les données de production des usines ou des ateliers et analyser ces données pour la traçabilité, le contrôle qualité, le suivi de la production, la planification et la maintenance préventive et thérapeutique.

Niveau 4 – Planification centrale: Établir la planification de base de l’usine, la production, l’utilisation des matériaux, la livraison et le transport. Déterminez le niveau d’inventaire. Cette collection est généralement mise en œuvre par un progiciel de gestion intégré ou ERP (anglais: Enterprise Resource Planning ou ERP). Le progiciel peut gérer tous les processus de l’entreprise en intégrant toutes les fonctions de l’entreprise, y compris la gestion des ressources humaines, la gestion comptable et financière, l’aide à la décision, les ventes, la distribution, les achats et le commerce électronique.

Niveau 2-HMI / SCADA: Oui, j’ai introduit le niveau 2, mais le sens ici est légèrement différent, il s’appelle SCADA, qui signifie contrôle de supervision et acquisition de données (système de supervision industriel, qui gère un grand nombre de mesures et opérations) dispositif de contrôle). Toute application qui reçoit des données d’exploitation du système pour contrôler et optimiser le système est une application SCADA. SCADA est généralement fourni sous la forme de logiciel combiné avec des composants matériels tels que des automates programmables industriels (API) et des unités terminales distantes (RTU).

La collecte des données commence par les automates programmables et les RTU, qui communiquent avec les équipements du centre de production, tels que les machines et les capteurs de l’usine. Ensuite, les données collectées à partir de l’équipement sont envoyées à la couche suivante, par exemple à la salle de contrôle, l’opérateur peut utiliser l’interface homme-machine (IHM) pour surveiller le contrôle PLC et RTU. L’IHM est une partie importante du système SCADA. Ce sont les écrans utilisés par l’opérateur pour communiquer avec le système SCADA.

Comme le montre la figure, l’architecture SNCC augmente considérablement le nombre de connexions, de dispositifs de contrôle, de bus, de protocoles et de couches logicielles. C’est compliqué, chaque fabricant a ses propres accords internes, qui ne sont pas toujours interopérables. Cette complexité, en particulier les éléments propriétaires, entrave le développement de l’Industrie 4.0. La spécification, l’open source et les plans matériels ouverts tentent de résoudre ce problème, mais tous les problèmes doivent être résolus et résolus avant que le niveau de sécurité approprié ne soit vraiment disponible.