Slide 1

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 2

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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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Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 4

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

28

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Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

28

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Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 7

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 10

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 11

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

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Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


Slide 12

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 13

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 16

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 18

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


Slide 19

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


Slide 20

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 21

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29


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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 24

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Slide 25

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

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Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 27

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
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


Slide 28

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

23

Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

24

Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
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Slide 29

Informatique Industrielle
Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique
2/2
Présentation 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.
2.

Introduction sur l’informatique industrielle
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
Usine

Atelier

Système d’information

Supervisions

Ilot

IHM
Cellule

Robots

Machines

: définitions

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

5

Les calculateurs

Quelques images

PC en rack 19 ’’

Panel PC
ShoeBox PC

Baie 19 ’’

Terminal
portatif
6

Les automates
programmables

Quelques images

Réseau
Automate

Entrées / sorties

Capteurs /
Actionneurs

7

Les robots
industriels

Quelques images

8

Les machines spéciales

Crées pour une fonction spéciale
Elles intègrent : Capteurs,
actionneurs, automates, réseaux…..

9

Les capteurs
Pression,
Température

Quelques images

Les actionneurs

Position,
Angulaires… etc.

Vérins

Automate
Réseaux

Moteurs

10

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

Les réseaux

Réseaux et Bus de
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.

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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

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
TCP / IP

L'accès par internet se
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

Informatique
MES, ERP

Evolution du modèle

Informatique
MES,
ERP, SCADA

SCADA, IHM
Contrôle commande, API

IHM, Contrôle commande, API

Capteurs / actionneurs

Capteurs / actionneurs

MES
ERP
SCADA
IHM
API

Manufacturing Execution System
Entreprise Ressource Planning
Superviseur
Interface Homme Machine
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

Services
logiciels
constructeurs

Ethernet
TCP / IP

Accès direct :
- Simple navigateur
Internet

Internet
e-services
Télédi @ gnostic
télém @ intenance

Intranet / extranet entreprise

19

Un exemple d’intégration en WebServer
On met un site
internet dans le
robot

Robot principal
Fonctions
WebServer et
Maintenance

Fonction
Maintenance

MODEM

Ethernet TCP/IP

HUB

CELLULE

Armoire électrique

BUREAUX

ATELIER
Interface
Opérateur
EXPLOITATION
EXPLOITATION
EXPLOITATION
MAINTENANCE
MAINTENANCE

MAINTENANCE
MAINTENANCE
MAINTENANCE
ADISTANCE
DISTANCE
A

PRODUCTION
PRODUCTION
PRODUCTION

Exploitation des
Résultats avec
Excel Windows,
calculs des TRS

20

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

Supervisions industrielles

22

Supervisions

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

Serveur usine

Supervision
Gestion des postes

Alarmes

Productions

Temps de Marche
Temps de Défauts
Temps d ’ arrêt
Temps d ’ attente

Paramètres machines
En dialogue permanent
avec les robots

Supervision
Supervision

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Détails d’une supervision
- Synoptique

- Production et temps

- Alarmes

- Postes de travail

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Supervisions et système d’information
L’usine intégrée - Concept CIM

• Gestion d’une usine
• 21 robots connectés

25

Supervision et système d’information
Un exemple d’application complète, 21 robots connectés
Systèmes d’analyses évolués

Bases de donnée
Contrôles, Traçabilité,
Suivi de production…

Vers les
serveurs
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

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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

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

PRODUCTION

Autres intervenants
dans la pyramide du CIM

MAINTENANCE
A DISTANCE

Limite de la cellule
EXPLOITATION
MAINTENANCE

Flux de matière

Electronique

Bus de Terrain

Capteurs/actionneurs

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Informatique Industrielle

Formation CESI

Ingénieur Génie Électrique

Fin de la Partie 3
« Supervisions et IHM »
29