; Concept de la pyramide du CIM
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Concept de la pyramide du CIM

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  • pg 1
									    Informatique Industrielle

                    Formation CESI
             Ingénieur Génie Électrique
                      Présentation 2/2
                                   2/3



Patrick MONASSIER                         Année 2009

                                                       1
             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 industrielle
     2.    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




                                                                                               2
              Module Informatique Industrielle                         (2/2)


     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.


                                                                                             3
Partie 3 – Supervisions et IHM


     Supervisions et IHM
       en lien avec des
      robots industriels



                                 4
                                                  Supervisions et IHM
Concept de la pyramide du CIM
                                                                                      : définitions
                           Usine
                                                          Dans l'industrie, la supervision est une
                                                          technique de suivi et de pilotage informatique de
                                                          procédés de fabrication automatisés. La supervision
                 Atelier                                  concerne l'acquisition de données et la modification
                              Système d’information       manuelle ou automatique des paramètres de
                                                          commande des processus généralement confiés à
          Ilot                        Supervisions        des automates programmables, des machines
                                                          spéciales, des robots…
                                        IHM               SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

Cellule                Robots               Machines
                                                                     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




                                                                                                                 5
                                Quelques images
             Les calculateurs




             PC en rack 19 ’’




                                   Panel PC
             ShoeBox PC




Baie 19 ’’                           Terminal
                                     portatif
                                              6
                    Quelques images
Les automates
programmables

        Réseau

                 Automate




                  Entrées / sorties




                    Capteurs /
                    Actionneurs


                                  7
Les robots    Quelques images

industriels




                         8
Les machines spéciales


Crées pour une fonction spéciale

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




                                     9
                               Quelques images
Les capteurs
Pression,
Température              Les actionneurs
 Position,
 Angulaires… etc.                  Vérins

              Automate


              Réseaux



                                   Moteurs




                                            10
Les réseaux informatiques permettent de relier
entre eux toutes les composantes de l’installation              Les réseaux
Il n’existe pas de réseau « unique ». Il y a une diversité de   Réseaux et Bus de
choix selon les performances attendues                          Terrain




                                                                                    11
Importance des réseaux dans l’informatique industrielle
                Le concept de la pyramide du CIM



Internet
TCP/IP




                                                      Réseau
                                                      Ethernet &
                                                      TCP/IP



                                                   Réseaux de
                                                   terrain

                                                   CAN, FIP, DeviceNet,
                                                   Interbus,Profibus…




                                                                   12
                      La pyramide du CIM : les réseaux

  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.

Temps différé
                                                                 Trames longues (Ethernet)

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

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


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

                   Sécurité de l’information : l’erreur peut être dangereuse...
                   Déterminisme : faculté de transférer des données dans un temps donné.               13
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.


                                                                                           14
    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




                                                                                                        15
16
                                                                                            4
Implémentation des protocoles TCP/IP

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


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


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



                                                                                       17
                                                                              5
Un nouveau modèle de pyramide aplanie
    Modèle pyramide du CIM                    Evolution du modèle


               Informatique                               Informatique


         MES, ERP                                    MES,
                                                  ERP, SCADA
        SCADA, IHM


   Contrôle commande, API                 IHM, Contrôle commande, API


    Capteurs / actionneurs                    Capteurs / actionneurs




MES      Manufacturing Execution System
ERP      Entreprise Ressource Planning
SCADA    Superviseur
IHM      Interface Homme Machine
API      Automate Programmable

                                                                         18
                                                                                                    7
         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).


                                                                        Intégrateur :
                                                                             - Modules génériques
                                                                               fédérateurs
                     Web Server                  Ethernet
                                                                        Accès direct :
                            Services             TCP / IP                   - Simple navigateur
                            logiciels                                         Internet
                            constructeurs

                                                                             Internet
                                                                          e-services
                                                                               Télédi @ gnostic
                                                                                télém @ intenance
                         Intranet / extranet entreprise                                        19
                   Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
                        Robot principal                                            Fonction
internet dans le          Fonctions                                               Maintenance
robot                    WebServer et
                         Maintenance




            MODEM                                       Ethernet TCP/IP

                                           HUB           CELLULE
                            Armoire électrique



                                                                                          ATELIER
                                                     BUREAUX              Interface
                                                                          Opérateur
                                                                             EXPLOITATION
                                                                             EXPLOITATION
                                                                             EXPLOITATION
                                                                             MAINTENANCE
                                                                             MAINTENANCE
                                                 Exploitation des
MAINTENANCE                                      Résultats avec
MAINTENANCE
                                                 Excel Windows,
 A DISTANCE
 A DISTANCE
 A DISTANCE              PRODUCTION
                         PRODUCTION
                         PRODUCTION              calculs des TRS                           20
      Supervisions

• Collecter les données
• Traiter les informations
• Créer les bases de données
• Diffuser les résultats
                               21
Supervisions industrielles




                       22
                                    Les supervisions collectent et traitent les
   Supervisions                     Informations venant des robots. Elles
                                    sont à la base du système d’information de
                                    l’usine.
         Serveur usine




                                                                                    Supervision
                                                              Temps de Marche
                         Gestion des postes
                                                              Temps de Défauts
                                                                      Temps d ’ arrêt
                                       Productions                    Temps d ’ attente
          Alarmes


                                   Paramètres machines
                                                                                  Supervision
En dialogue permanent
avec les robots                 Supervision




                                                                                                  23
          Détails d’une supervision
- Synoptique   - Production et temps   - Alarmes   - Postes de travail




                                                                  24
Supervisions et système d’information
                                 • Gestion d’une usine
L’usine intégrée - Concept CIM   • 21 robots connectés




                                                         25
                      Supervision et système d’information
                      Un exemple d’application complète, 21 robots connectés

  Systèmes d’analyses évolués


   Bases de donnée             Vers les
     Contrôles, Traçabilité,   serveurs
     Suivi de production…      informatiques




   Le système d’information collecte
   l’ensemble des données et les
   met à disposition des différents
   utilisateurs

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


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




  Différents niveaux de réseaux
  informatiques et industriels assurent le flux des
  données entre les robots et les ordinateurs
                                                                               26
       Présentation et discussion

Présentation en dynamique d’un programmation Supervision en Windev

Contraintes liées aux réseaux indutriels et différence avec Ethernet

                   Arrivée d’Ethernet Industriel




                                                                       27
                                                                        Système réactif
Exercice : mise en place des mécanismes assurant
la réactivité du système global en fonction des contraintes
De chaque opérateur ou intervenant




                                                                            Autres intervenants
                                                   PRODUCTION               dans la pyramide du CIM

       MAINTENANCE
        A DISTANCE


                            Limite de la cellule


                                                                            EXPLOITATION
                                                                            MAINTENANCE
                      Flux de matière


                                 Electronique
                                                       Bus de Terrain



                              Capteurs/actionneurs



                                                                                            28
  Informatique Industrielle

     Formation CESI
Ingénieur Génie Électrique


 Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »

                              29

								
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