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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 »
Informatique Industrielle
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