T endances. Les terminaux mobiles vo les interfaces homme-ma. Le champ d application de la supervision INFORMATIQUE INDUSTRIELLE

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1 T endances INFORMATIQUE INDUSTRIELLE Les terminaux mobiles vo les interfaces homme-ma Les univers de la supervision d atelier et des terminaux opérateurs au pied des machines sont en train de se rapprocher. Il existe déjà des outils logiciels uniques pour réaliser les deux types d applications, évitant de faire deux fois la même chose. Europ Supervision explique ici que les technologies actuelles permettent d aller beaucoup plus loin et de révolutionner les interfaces homme-machine (IHM). Grâce aux réseaux sans fil et à l arrivée de nombreuses variantes de PC mobiles, les opérateurs d atelier disposent désormais de solutions opérationnelles pour surveiller et piloter leurs équipements, sans être contraints d aller sur des postes fixes. Le champ d application de la supervision est très vaste. Au-delà de la supervision classique d un procédé de fabrication ou d une GTC (Gestion Technique Centralisée), il englobe le contrôle-commande, l analyse, le traitement des archives et des alarmes d une usine complète, avec une intégration aux systèmes d information de l entreprise. Qui peut le plus L essentiel Des terminaux opérateurs (IHM) sont souvent présents sur les machines de production Dans la plupart des cas, les opérateurs ne sont pas scotchés à leur machine Dans ce cas, une IHM mobile à liaison radio, qu ils auraient sur eux, pourrait faire l affaire L applicatif serait issu de la supervision générale de l atelier, ce qui simplifierait le développement Une telle approche ne peut se justifier que si l environnement est relativement propre. C est le cas de beaucoup de process manufacturiers peut le moins : un superviseur peut aussi se résumer à une simple interface graphique proposant quelques vues avec quelques données sur un pupitre au pied d une machine. De nombreux constructeurs intègrent à leur matériel des pupitres ou panneaux opérateurs ( Panel en anglais) permettant aux personnes d un atelier de visualiser des données particulières très localisées. Cette solution est plus particulièrement pertinente et satisfaisante dans des milieux poussiéreux ou pas toujours très propres, avec un opérateur qui travaille avec des gants. L un des critères les plus importants sur ce type d application est le coût. Comme ces applications sont en général très localisées avec peu de données à traiter, le prix des matériels et des logiciels doit être extrêmement faible et l intégration des plus simples. L offre aujourd hui est d environ 1200 HT avec un clavier intégré et un logiciel de communication avec les équipements qui repose de plus en plus sur les s OPC (Ole for Process Control), standard de communication industrielle. Les dernières technologies viennent apporter du nouveau avec encore plus de solutions. Elles ne conviendront peut-être pas à tout le monde, mais elles ont le mérite d être encore plus économiques et surtout plus modernes avec l arrivée des liaisons radio. De tels périphériques (PDA notamment) sont déjà couramment utilisés dans la vie de tous les jours pour par exemple consulter un horaire de train ou réserver un billet électronique. Avant l arrivée des liaisons radio, cette approche nomade était possible mais elle imposait d installer des bornes de raccordement dans une multitude d endroits et d en assurer la maintenance. Cette évolution donne matière à réfléchir aux responsables d ateliers industriels, qui utilisent aujourd hui des terminaux opérateurs intégrés dans des machines spéciales ou dans des pupitres dédiés. Les intégrateurs doivent définir un emplacement mécanique en gérant les problèmes d encombrement avec plus ou moins de réussite et d ergonomie. Lorsque ces systèmes évoluent ou lorsqu ils tombent en panne, il faut les configurer et assurer leur maintenance, un par un.tout ceci va un peu à l encontre des tendances actuelles dans l industrie, où on cherche à diminuer la complexité des systèmes, les coûts de possession ainsi que leur maintenance. Cela amène l industriel à se poser des questions. Par exemple, celle-ci : pourquoi acheter, installer et maintenir 10 terminaux sur 10 points de conduite ou de surveillance importants dans un atelier alors que seulement 3 personnes les consultent simultanément? La réponse est : Equipez-vous si possible de 3 terminaux mais de terminaux mobiles sans fil qui vont suivre l opérateur dans l atelier et lui permettre de consulter ou de piloter son procédé partout avec une souplesse et une efficacité maximale. En effet, les PDA (PocketPC) ou les PC portables, tablettes/carnet de notes (TabletPC) sont aujourd hui capables d exécuter des applications. Ces applications sont 44

2 bureau, comme carnet de note en salle de réunion ou comme pupitre d exploitation sur le terrain. Ils possèdent un écran tactile et il existe plusieurs technologies pour cela, plus ou moins pratiques. Les écrans de type électromagnétique semblent plus particulièrement intéressants : comme sur un assistant personnel de type PDA, il est possible d utiliser un stylet (ou un crayon, si vous préférez) pour dialoguer avec l écran de l appant-ils révolutionner chine? connectées aux systèmes via un réseau local (LAN, Local Area Network) sans fil WiFi b/a/g 11/55 Mbits (portée de 300 m) ou par réseau Bluetooth PAN (Personal Area Network) à 2 Mbits (portée de 10 m). Implanter des réseaux sans fil avec des émetteurs et des relais est souvent plus économique que de tirer des câbles en creusant des tranchées ou en repassant des fils dans des chemins souvent déjà bien encombrés et parfois peu accessibles. L idée peut être de couvrir tout le site pour une consultation en tout point. La mise en réseaux des postes fixes et mobiles avec les s bureautiques et industriels de l entreprise devient alors beaucoup plus souple et rapide. Lorsque l on désire une couverture réduite, il existe une autre solution, appelée Hot Spot, déjà utilisée dans le grand public pour la mise en place de l Internet mobile.transposée dans l industriel, cette solution permet à l opérateur peut avoir un accès local à un ensemble de machines. Il suffit qu il entre dans la zone locale de couverture pour accéder aux équipements : de 0 à 300 m d une armoire électrique dans l exemple du WiFi ou de 0 à 10 m en Bluetooth. Une vaste panoplie de terminaux mobiles Si les techniques actuelles permettent de transmettre par radio des vues et de les visualiser n importe où, encore faut-il que l on dispose de terminaux à écran pour les visualiser, qui allient une bonne définition d image, une bonne autonomie, un encombrement et un poids réduits. De ce côté-là, beaucoup de progrès ont été accomplis ces derniers mois. Les terminaux graphiques mobiles disponibles sur le marché se déclinent en quatre grandes familles. Les Tablettes PC. Basé sur une édition spéciale de Microsoft Windows XP, il est encore plus léger et mince sans clavier. Multifonctions, Il permet de combiner des utilisations comme poste de travail sur son Supervision sans fil dans l atelier Ce schéma présente plusieurs solutions possibles pour réaliser la supervision locale d un équipement (automate programmable par exemple) à l aide de terminaux reliés par radio à une station Wifi

3 Accès sans fil à un superviseur sur Supervision sur site Supervision à distance reil mais, à la différence d un PDA, l action du doigt n a aucun effet. Concrètement, cela veut dire que la technologie électromagnétique permet d écrire tout en posant la paume de la main sur l écran ou d utiliser comme gomme l autre côté du stylet. De plus, l écriture manuscrite devient une ressource exploitée en standard par le système et il n est pas nécessaire de convertir en alphanumérique les notes personnelles. Toutes ces possibilités peuvent se révéler très pratiques en milieu industriel. Un exemple? Muni de fonctions spéciales, un superviseur comme Panorama est chargé sur la machine. Outre la possibilité de saisir à la main des informations, l opérateur peut, sur événement ou alarme, photographier un synoptique, noter sur celui-ci des remarques et l envoyer instantanément par à la personne concernée. L écran peut être basculé à la volée en portrait ou en paysage en appuyant sur un bouton spécial. Le prix d une tablette PC est d environ 3000 en version bureautique et 4000 à 5000 en version industrielle durcie. Le PC portable. Dans les applications qui nous intéressent ici, il souffre de la concurrence des divers équipements apparus récemment sur le marché. Pour faire de la supervision mobile, autant acheter un Tablet PC avec clavier intégré : dans ce cas, l écran pivote à 180 et se retourne pour être replié sur le clavier. Il fait beaucoup mieux qu un PC portable, et pour pas beaucoup plus cher! Le Terminal sans fil. Basé sur Windows CE, il embarque l application avec le protocole de communication de l automate ou il se connecte en mode terminal sur une machine Windows Server Dans ce dernier cas, l application est exécutée sur le. Un protocole spécial (Remote Desktop Protocol) véhicule l image, le clavier, la souris et le son. De ce fait, le terminal n embarque plus d application et il peut être extrêmement allégé dans sa configuration matérielle (CPU d entrée de gamme, mémoire minimum, pas de disque dur ). Doté d un écran tactile, sa résolution est en général limitée à 800x600 pixels mais de nouveaux modèles devraient bientôt permettre d aller au-delà. Ces équipements sont particulièrement économiques : de 500 à 1000 HT en version professionnelle et 1000 à 2000 HT en version industrielle durcie. Le PocketPC. Version spéciale de Windows CE 3 (avec Pocket Excel, Word, Outlook), il embarque l application avec le protocole de communication de l automate ou bien, comme pour le terminal sans fil, il se connecte en mode terminal sur une machi- 46

4 ne Windows Server L écran est par contre très petit (240x320 pixels en général). Son encombrement le rend extrêmement mobile et il peut intégrer beaucoup d autres applications comme par exemple la téléphonie GSM/GPRS. Trois scénarios de mobilité La mise en réseau sans fil des appareils mobiles peut se faire selon trois scénarios, répondant à trois besoins distincts. Accès uniquement près de l automate (ou de l armoire électrique). Certains constructeurs d automates proposent une liaison radio Bluetooth ou le Wifi intégré. Si ce n est pas le cas, il faut raccorder l automate sur une borne émettrice par un câble ou par un convertisseur liaison série/. L opérateur peut être équipé d un Tablet PC durci. L application est embarquée et en cas de perte du réseau sans fil, il lui est possible de se raccorder par une prise RJ45 croisée au coupleur de l automate. Accès à tout un atelier (ou à toutes les machines du site). Dans ce cas, il faut passer par un qui communique avec les automates du secteur à fédérer. Le est alors connecté à une borne émettrice ou à l ensemble de l infrastructure sans fil du site. Accès à un ou plusieurs sites à distance. Dans ce cas, il existe un ou plusieurs s qui communiquent avec leurs automates. Le ou les s sont alors connectés à l Extranet de l entreprise. Une sécurité à plusieurs niveaux Dès qu on évoque un réseau sans fil, les industriels s interrogent sur la confidentialité de leurs informations et sur la sûreté de fonctionnement de leurs procédés, surtout lorsqu ils sont critiques. Il faut savoir que les solutions mises en jeu ici sont nettement plus protégées qu un réseau GSM de téléphones mobiles. En effet, La sécurisation est réalisée à plusieurs niveaux : - Technologie sans fil. Les coupleurs réseaux sans fils implémentent le cryptage des échanges sur 128 bits (clé sur 64 caractères!) - Technologie du réseau informatique. Le réseau s appuyant sur TCP/IP offre des fonctions de filtrage et de sécurisation intégrées par ses routeurs et ses coupe-feux - Technologie Windows/Système d exploitation. L accès au domaine du est protégé par un mot de passe. - Technologie du superviseur. L application peut contenir aussi son propre mot de passe nécessaire aux fonctions de visualisation et de conduite. Améliorer l évolutivité et la maintenance Si l entreprise est déjà dotée d un système dans la salle de commande centralisée, il est particulièrement intéressant de reprendre l application existante et de la mutualiser sur un Web et/ou de terminaux afin de publier directement l information industrielle pour un deuxième niveau d exploitation vers les ateliers et/ou l intranet de l entreprise. Cette solution est beaucoup plus pratique à mettre en œuvre que l approche classique où on utilise des terminaux opérateurs au pied des machines. On n a pas en effet à utiliser un autre outil logiciel (celui livré avec le terminal d atelier du constructeur), qu il faut aussi maîtriser et avec lequel il faut à chaque fois redévelopper ce qui est déjà installé sur le superviseur général.au final, l intégrateur n installe qu une seule application globale et l utilisateur ne doit maintenir et ne maîtriser qu un seul logiciel avec une interface graphique homogène. Lorsque des machines sont rajoutées sur l installation, il suffit alors de demander à leur constructeur de les livrer avec des automates communicants sur un protocole répandu (Modbus TCP/IP par exemple), afin de les raccorder sur un réseau fédérateur. Il faut ensuite les intégrer sur le superviseur de l atelier ou de l usine. Tony Gomes Directeur commercial et marketing Europ Supervision *Europ Supervision 19, avenue de Norvège - Narvik Courtaboeuf Cedex Tél. : Fax : Le client, un choix qu il ne faut pas prendre à la légère! Il existe de plus en plus de possibilités pour équiper un poste d exploitation en supervision. Ces solutions se scindent en plusieurs catégories qui correspondent à une contrainte différente. Client dédié. Il correspond aux applications critiques dont la disponibilité et la performance sont les priorités de l exploitation. L application et le superviseur sont chargés sur tous les postes qui sont alors dédiés à la supervision. Client léger. Il ne remplace pas l utilisation d un client dédié. Il correspond aux applications de consultation et de surveillance pour un deuxième niveau d exploitation au sein de l intranet ou sur l extranet de l entreprise. Il concerne une utilisation moins intense qui ne nécessite pas de grande disponibilité et de performance. Certains superviseurs se cantonnent à de la simple photo jpeg, d autres vont beaucoup plus loin en proposant de saisir des consignes et d agir sur les variables de sortie du superviseur ou d acquitter les alarmes (si celui-ci le propose). Comme l accès doit se faire par des postes banalisés avec un minimum de logiciel à installer et à maintenir à travers un réseau informatique étendu, le superviseur doit être du type Pure Web. Il faut ajouter un web dédié (client du ou des s dédiés ) de façon à publier l application sur un client léger muni d un simple navigateur Microsoft Internet Explorer. La publication se faisant par le protocole http (Hyper Text Transport Protocol) sur le port 80, le flux s intégrera facilement dans l infrastructure informatique de l entreprise (acceptation par les coupe-feu et les routeurs) en bénéficiant des stratégies de sécurisation déjà mises en place. La technologie XML (extended Markup Language) et le standard SVG (Scalable Vector Graphics) intégrés dans la publication du superviseur offrent une meilleure indépendance des utilisateurs et des fonctions graphiques évoluées. Client terminal. Il ne remplace pas le client dédié sur les applications conséquentes et critiques nécessitant une disponibilité et des performances optimales. Le client terminal correspond à un besoin simple sur des postes d exploitation non sensibles et sur des applications de taille restreinte. L application est chargée sur un de 47

5 Depuis les postes clients on peut accéder et administrer les postes s Depuis ces postes on peut accéder aux synoptiques de la supervision au format HTML. Impossibilité d administrer les postes s disponibles depuis les postes clients ARCHITECTURE CLIENT/SERVEUR CLASSIQUE ARCHITECTURE AVEC LA TECHNOLOGIE "WEB SERVER" ARCHITECTURE AVEC LA TECHNOLOGIE "TERMINAL SERVER" (client léger) Depuis les postes clients on peut accéder et administrer les postes s comme dans une architecture client/ classique client Automates programmables Serveur Web OS : Unix, Windows 1 licence "" Pages HTML client client client Ardoise électronique, PDA Aucune installation de logiciel 1 licence "" +moteur de transformation des synoptiques en pages HTML "terminal server" OS : Windows NT/2000 client 1 licence "" 1 Licence "clients" par poste client "léger" client Automates programmables Aucune licence de logiciel nécessaire client "léger" 1 licence terminal server + 1 licence "". Ouverture d une session différente pour chaque connexion d un poste client. Système multi-sessions, multi-utilisateurs. *Windows 95/98/ME, Windows NT/2000, systèmes non Microsoft **Tous, y compris les plus anciens comme DOS ou Windows 3.11 et les systèmes sans disque dur avec Windows CE ou d autres OS embarqués terminal (Windows Server 2003) et elle sera relancée dans une nouvelle session autant de fois qu un nouveau terminal se connectera. Ainsi, 10 clients ouvriront 10 fois l application dans 10 sessions (en plus de la session Console ) sur la même machine.tous les opérateurs travaillent en fait sur le même micro-ordinateur PC qui renvoie l image, le clavier et la souris sur un terminal via le protocole RDP (Remote Desktop Protocol). De ce fait, le doit être gonflé en puissance avec au moins un gigaoctets de mémoire vive. Cette machine a l inconvénient d être sensible car si elle tombe en panne, tous les terminaux seront hors service. Enfin, le protocole RDP passe par un port non sécurisé (3389) et ceci limite son utilisation à un segment de réseau restreint (à l extérieur de l infrastructure informatique bureautique de l entreprise). En effet, il nécessiterait une configuration particulière des coupe-feu et des routeurs du réseau intranet. Ceci le cantonne donc à l atelier ou à une application très localisée. Son gros avantage est sa simplicité de mise en œuvre puisque l application est mutualisable sur des terminaux. Ceci permet de n intégrer et de ne maintenir qu une seule application sur un site pour servir à la fois l exploitation de la salle de commande centralisée et l exploitation localisée dans l atelier. De plus, l application est installée et mise à jour sur une seule machine (le ) pour que tous les clients disposent immédiatement de son contenu. Enfin, les clients nécessitant peu de ressource mémoire et CPU, ceux-ci sont souvent à base de systèmes d exploitation ultra-légers (tel que Windows CE) et sont d un coût beaucoup plus faible que celui d un PC ordinaire. Il faut noter qu il faut acheter autant de licences d accès client chez Microsoft que de postes susceptibles de se connecter en mode terminal et qu il faut les installer sur le. Client mobile. Destinés à être les plus portatifs, les clients mobiles se présentent le plus souvent sous la forme de PC de poche (PocketPC) ou de terminaux sans fil type bloc-notes ou tablette. La contrainte principale est de disposer d un réseau sans fil (WiFi sans fil ou GPRS). Dans le cas du GPRS, il est indispensable de passer par un fournisseur d accès internet (FAI) rendant visible le web ou de terminal par son adresse IP. Cette adresse doit être fixe et certains FAI la fournissent de base (Free par exemple). TG 48