Pesage industriel. Intégration des données de pesage esage industriel Livre blanc

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1 Intégration de pesage esage industriel Livre blanc Le transfert efficace de pesage industriel vers les systèmes d'exécution de la fabrication ou les progiciels de gestion intégrés améliore la transparence des processus de fabrication. Une meilleure transparence contribue à mieux exploiter les actifs, à réduire les coûts d'exploitation et à faciliter la mise en conformité aux normes de certification ou à la règlementation industrielle. L'identification et la mise en oeuvre du système le plus efficace de collecte de données et d'intégration peut être complexe, surtout dans un site de fabrication existant. Ce document présente les défis de l'intégration du pesage industriel et fournit des pistes sur la définition des limites d'exploitation et les objectifs de données. Les solutions de pesage et de communication parviendront mieux à satisfaire aux objectifs et à générer un retour sur investissement si ces points sont pris en compte. Sommaire 1. Définition des défis de l'intégration 2. Détermination des objectifs d'intégration 3. Évaluation des solutions d'intégration 4. Suggestions de pratiques d'excellence 5. Résolution des problèmes de communication 6. Synthèse 7. Ressources supplémentaires

2 1. Définition des défis de l'intégration défis Lors de l'intégration de pesage dans leur système d'exécution de fabrication ou progiciel de gestion intégré, les fabricants doivent relever les défis suivants : la vitesse : la capacité à fournir de pesage fiables et "filtrées" à un système d'automatisation de haut niveau pendant les applications où le temps est un facteur sensible (comme le remplissage haute précision) afin d'ajuster la production. la souplesse : la capacité à communiquer les informations qui affectent la précision du pesage, l'utilisation des matières et les taux de production comme l'id du produit, le poids cible, la tare, l'état de la balance, les messages opérateur et les informations relatives aux erreurs. le coût : la capacité à utiliser des solutions qui intègrent provenant de plusieurs balances dans un système automatisé unique. les restrictions matérielles : la fourniture ou le remplacement de l'équipement par de nouveaux contrôleurs permettant l'automatisation. les conditions défavorables : tels que le lavage à grande eau haute pression, les environnements explosifs/corrosifs, les vibrations importantes, les interférences électromagnétiques et/ou les températures extrêmes. L'évaluation par un expert des conditions dans lesquelles doit fonctionner un système de pesage sans perte de précision ou de la communication avec le système supérieur permet de définir les limites d'exploitation. Avec les objectifs d'intégration, il sera alors possible de choisir le matériel de pesage et la solution de transfert les mieux adaptés. 2. Détermination des objectifs d'intégration Avant de choisir un terminal de pesage/système de communication, il convient d'évaluer les objectifs d'intégration. Tentez de répondre aux questions suivantes : Quel type d'informations seront échangées entre le terminal de pesage et le système d'automatisation? Qui ou quel système a besoin des données et pourquoi? Quel élément déclenche l'envoi de données et quelle est la fréquence de la communication? Quelles sont les exigences actuelles en termes de format? Sontelles négociables? Quel est le moyen de communication? Est-il négociable? Certaines de ces questions sont d'ordre stratégique : quelles sont les informations requises, par qui et à quelles fins? Après avoir répondu à ces questions, les solutions restantes peuvent être explorées dans le but d'améliorer les performances. Ceci encouragera un retour sur investissement mesurable, voire rapide, par l'intégration industrielle finale. 3. Évaluation des solutions d'intégration Si un PLC (automate programmable) est envisagé, le type d'interface de bus peut influer sur les caractéristiques du matériel de pesage. Le choix du réseau local en bus du PLC dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de bus du fournisseur d'automatisation, le nombre de noeuds nécessaires, les types d'appareils, le volume de données en réseau, le taux de transfert de données souhaité et le budget du projet. Le fournisseur de matériel d'automatisation comparera les avantages et les inconvénients des différents types de réseau. Les fonctions telles que : le chargement en amont des données de pesage cible vers le terminal de pesage, la collecte d'informations d'étalonnage et/ou l'étalonnage via un programme d'automate programmable et les statistiques de suivi de la balance. sont toutes possibles dans un terminal de pesage adapté. Les objectifs de pesage, comme la précision générale du processus et la vitesse de remplissage, associés au réseau de bus d'automate programmable sélectionné, détermineront le type de terminal et d'interface nécessaires. Si l'intégration par automate programmable n'est pas nécessaire, la communication des données en série basée sur PC ou METTLER TOLEDO Pesage industriel 2

3 par TCP/IP Ethernet devient facultative. Les systèmes TPC/IP Ethernet emploient plus aisément la communication sans fil que les systèmes à automate programmable. Les interfaces OPC peuvent intégrer à d'autres applications compatibles OPC les données de pesage par le biais d'un serveur OPC. L'OPC fournit un format de données standardisé permettant de réduire le coût de l'intégration et du support, la complexité du système et d'accélérer le développement du projet d'automatisation industriel. La gamme des produits METTLER TOLEDO comprend une comparaison générale minutieuse des systèmes PLC et TCP/IP. 4. Suggestions de pratiques d'excellence Les pratiques d'excellence relatives à l'intégration des terminaux de pesage dans des systèmes de niveau supérieur seront conformes aux recommandations du fournisseur de matériel d'automatisation. Ce document ne détaille pas les pratiques d'excellence de chaque type de réseau d'automatisation mais fournit plusieurs exemples de déploiements de réseaux ethernet comme EtherNet/IP, Modbus TCP ou ProfiNet. Méthode de communication Données de pesage de base via une communication série ou Ethernet TCP/IP Données de pesage de base via un signal 4-20ma ou 0-10 VCC Données de pesage via le bus de terrain de l'automate programmable, par ex. EtherNet/ IP, Profibus DP Exigences/Restrictions Format de données de terminal standard avec jeux de données pré-définis et limités "Modèle d'impression" stocké dans le terminal de pesage et communiqué au matériel externe Le serveur OPC communique le format de pesage Communication limitée du poids et/ou du taux Exige une communication distincte entre le système de commande et le terminal de pesage pour les fonctions telles que les commandes du zéro ou d'impression Exige un matériel/programme d'automate programmable pour intégrer les données Les fonctions d'interface d'automate programmable limitent la taille des paquets de données/ du message Certificat de production Réseau industriel ou réseau de bureau La conception d'un réseau industriel diffère de celle d'un réseau de bureau. Le trafic généré pendant la programmation, la configuration et le diagnostic des appareils EtherNet/ IP et pendant l'échange de données non-prioritaires est généralement faible et sporadique. Cependant, au cours d'un processus de fabrication, le trafic découlant de l'échange de données prioritaires comprend surtout des paquets UDP/IP Unicast et Multicast. Le trafic multidiffusion IP généré dans un réseau EtherNet/IP est très dense, continu et se compose de paquets courts. Si un sous-réseau EtherNet/IP est connecté à un réseau d'usine, la propagation continue des paquets Multicast doit être bloquée. Alors que le flux continu d'informations du sous-réseau permet d'optimiser le pesage, il peut générer une tempête de messages Multicast affaiblissant les performances de l'usine, si elle n'est pas contenue. Optimisation du réseau EtherNet/ IP industriel Rockwell Automation suggère les recommandations suivantes pour METTLER TOLEDO Pesage industriel 3

4 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Expéditions des appareils basés sur l'ethernet industriel (en milliers d'unités) 2008 ARC Advisory Group optimiser les performances du réseau EtherNet/IP. Sélectionnez la communication Unicast EtherNet/IP si possible. L'E/S Unicast pour EtherNet/ IP permet de réaliser une liaison point-à-point directe entre deux appareils d'un réseau. Cette liaison est plus efficace si les données E/S ne sont pas partagées entre plusieurs appareils. De plus amples informations sur la communication Unicast ou Multicast est fournie dans la publication 70 de l'odva, "Recommended Functionality for EtherNet/IP Devices" accessible à l'aide des liens fournis à la fin de ce document. Réduction de la charge de l'appareil en raison du trafic multicast indésirable. Selon la configuration du sous-réseau et la connectivité des appareils, cet objectif peut être atteint à l'aide des commutateurs Ethernet gérés prenant en charge les réseaux locaux virtuels (VLAN) et le routage multicast IP. Réduction de la charge de commutation liée au trafic multicast IP indésirable. Utilisez des commutateurs de réseau industriels gérés bidirectionnels simultanés capables de surveiller le trafic IGMP (Internet Group Multicast Protocol), de dupliquer les ports, de configurer le réseau local virtuel, de fournir des informations statistiques SNMP, de bloquer les adresses IP, de restaurer automatiquement les configurations, de contrôler les tempêtes de diffusion/ multidiffusion par port, de réaliser le protocole STP et de hiérarchiser les trames. Réduisez la charge du réseau causée par le trafic IP multicast entrant / Bloquez la propagation du trafic IP multicast généré au sein du sous-réseau EtherNet/ IP dans le réseau plus vaste de l'usine. Il est préférable d'opter pour des connecteurs IP67 de câble réseau résistant à une température de 80 C pour créer des réseaux industriels. Choisissez des câbles blindés industriels CAT6 ou CAT6a dans les environnements très bruyants. Dans certains cas, une conduite métallique mise à la terre peut réduire les interférences électriques. Une mise à la terre adéquate est importante pour éviter les boucles qui peuvent provoquer des coupures de communication ou perturber le signal. L'utilisation du code échantillon de l'automate programmable du fournisseur ou d'autres outils d'intégration tels que Rockwell Automation Add-on-Profiles (AOPs) et Add-on- Instructions (AOIs) peut faciliter Les appareils Ethernet gagnent en popularité en raison de la vitesse accrue, de la bande passante plus large, des composants communs et de leur facilité d'installation. l'intégration des appareils dans un réseau d'automatisation et réduire les erreurs de programmation. 5. Résolution des problèmes de communication Le dépannage des problèmes de communication d'un terminal de pesage et d'un système d'automatisation dépend de la méthode de communication utilisée. Pour une communication série ou EtherNet TCP/IP vers le PC, une simple connexion avec une application PC telle que HyperTerminal permet de contrôler le transfert de pesage via le port du terminal. Le dépannage du réseau par Ethernet concerne plusieurs niveaux : le matériel de réseau (câbles, connecteurs, cartes d'interface réseau), les paramètres logiciels/réseau et les performances du signal de réseau. Plusieurs outils techniques, comme le réflectomètre, les analyseurs de réseau portatifs et les analyseurs de performances des câbles, sont utilisés pour dépanner les problèmes matériels du réseau. Pour les applications basées sur un automate programmable, certains fournisseurs proposent un logiciel de simulation basé sur PC pour afficher et contrôler les données échangées à partir du port de l'auto- METTLER TOLEDO Pesage industriel 4

5 Mettler-Toledo AG Industrial CH-8606 Greifensee Suisse Tél Fax mate programmable d'un terminal de pesage. Les LED présentes sur la carte de circuit imprimé de communication fournissent des informations générales sur l'état de fonctionnement. En évitant l'application de l'automate programmable et en écrivant directement la commande de sortie et les mots de données, le dépannage est plus performant. Le dépannage du terminal de pesage peut également être réalisé à distance à partir du fichier de configuration, des journaux d'erreur et des pages Internet affichant le résultat du diagnostic et l'état de fonctionnement. 6. Synthèse Le transfert efficace industrielles vers les systèmes d'exécution de fabrication ou les progiciels de gestion intégrés de niveau supérieur ainsi que les mises à jour judicieuses de la plateforme/ du système de pesage conduisent à : améliorer la gestion des processus de fabrication, améliorer l'exploitation des actifs réduire les coûts d'exploitation et générer un retour sur investissement quantifiable. L'identification claire des objectifs, effectuée en internet ou confiée à des spécialistes en processus de pesage, garantit la rentabilité des investissements logiciels et matériels et l'amélioration des processus. La mise à niveau du système exige les analyses suivantes : la vitesse du processus (par exemple, le remplissage à grande vitesse) qui influe sur le taux de transfert ; le matériel existant et la connectivité potentielle ; le budget disponible ; les conditions de fonctionnement défavorables, comme le lavage à haute pression, les produits chimiques corrosifs, les environnements dangereux et les températures extrêmes ; les données : qui/quel appareil en a besoin, pourquoi et dans quel format? la connectivité d'un automate programmable est-elle nécessaire ou une communication série ou Ethernet TCP/IP vers le PC suffit? Enfin, le dépannage du réseau Ethernet exige des connaissances concernant matériel du réseau, sa configuration et les performances du signal. Certains fournisseurs proposent un logiciel de simulation basé sur PC pour contrôler les données échangées à partir du port de l'automate programmable d'un terminal de pesage. Les fournisseurs peuvent vous aider à comparer les différentes plate-formes de pesage et solutions de communication. 7. Ressources complémentaires Pour en savoir plus sur les fonctions de communication, le format des données et les exigences relatives au réseau de bus de terrain pour les terminaux de pesage METTLER TOLEDO, rendez-vous sur www. mt.com. Les liens suivants fournissent des informations générales et spécifiques au fournisseur pour vous aider à optimiser les processus automatisés impliquant le pesage. METTLER TOLEDO : Outils d'architecture intégrée Rockwell Automation : solutions/integratedarchitecture/ resources4.html#termination Logiciel Rockwell Integrated Architecture Builder : en/e-tools/configuration.html Bibliothèque ODVA DeviceNet : tabid=73 Bibliothèque ODVA EtherNet/IP : tabid=76 Profibus/ProfiNet : Analyseur de réseau : Wire Shark, ; Fluke Networks : Kepware OPC : Sous réserve de modifications techniques 02/2011 Mettler-Toledo AG Pour plus d'informations