Pesage industriel Intégration des données de pesage industriel Un transfert efficace des données du processus de pesage vers des systèmes MES ou ERP de plus haut niveau peut permettre d accroître la transparence des processus de traitement. Une transparence accrue peut améliorer l utilisation des actifs, réduire les frais d exploitation et faciliter la conformité aux normes de certification ou réglementations industrielles. L identification et la mise en œuvre du système de collecte et d intégration des données le plus efficace peut s accompagner de défis notamment dans une opération de fabrication patrimoniale. Ce document présente les défis de l intégration du pesage industriel et fournit des pistes sur la définition des limites d exploitation et des objectifs des données. Les solutions de pesage et de communication sont mieux à même de satisfaire aux objectifs et de générer un retour sur investissement si ces points sont pris en considération. Sommaire 1 Définir les défis liés à l intégration des données 2 Déterminer les objectifs d intégration des données 3 Établir des solutions d intégration des données 4 Suggérer des bonnes pratiques 5 Dépanner les problèmes de communications 6 Résumé 7 Ressources complémentaires
1 Définir les défis liés à l intégration des données Lors de l intégration effective des données de pesage dans un système ERP/MES automatisé, les fabricants doivent relever les défis suivants : Vitesse capacité à livrer des données de pesage fiables «filtrées» vers un système d automation de plus haut niveau lors d applications temporaires (comme par ex. un remplissage haute précision) afin de permettre des ajustements de production. Souplesse capacité à communiquer des informations affectant la précision de pesage, l utilisation des matières et les taux de production tels que l ID produit, le poids cible, la tare, le statut de la balance, les messages de l opérateur et les informations d erreurs. Coûts capacité à utiliser des solutions intégrant des données de balances multiples dans un seul système automatisé. Limitations d équipement permettant ou remplaçant un équipement avec de nouveaux contrôleurs garants de l automation. Conditions hostiles nettoyage haute pression ; environnements explosifs/ corrosifs, vibrations importantes, interférences électromagnétiques et/ou températures extrêmes. L évaluation experte des conditions dans lesquelles le système de pesage est prévu de fonctionner sans perte de précision ou de communication avec un système de plus haut niveau, permet de définir les limites d exploitation. Avec les objectifs d intégration des données, il sera alors possible de choisir le matériel de pesage et la solution de transfert des données les mieux adaptés. 2 Déterminer les objectifs d intégration des données Avant de choisir un terminal de pesage/système de communication, il convient d évaluer les objectifs d intégration des données. Voici quelques exemples de questions à se poser : Quel type d informations sera échangé entre le terminal de pesage et le système d automation? Qui ou quel système a besoin des données? Pourquoi? Quel élément déclenche l envoi des données? Quelle est la fréquence de communication? Quelles sont les exigences actuelles en termes de format de données? Sont-elles négociables? Quel est le moyen de communication? Est-il négociable? Certaines de ces questions sont de nature 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 augmentera la probabilité que l intégration finale des processus génère un retour sur investissement mesurable, voire même rapide. 2 METTLER TOLEDO - White Paper - Intégration des données de pesage industriel
3 Établir des solutions d intégration des données Si un API (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 de l API dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de bus du fournisseur d automation, le nombre de nœuds nécessaires, les types d appareils, le volume de données en réseau, le taux de transfert de données souhaité et enfin, le budget du projet. Le fournisseur de matériel d automation dressera les avantages et les inconvénients de chaque type de réseaux. Les fonctions suivantes sont toutes possibles dans un terminal de pesage adapté : Chargement de données de pesage cibles vers le terminal de pesage Collecte d informations d étalonnage et/ou calibrage via un programme API Statistiques de traçage de la balance 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 des données API n est pas nécessaire, une communication de données sérielle basée sur PC ou Ethernet TCP/IP devient une option. 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 automation industriel. La gamme des produits METTLER TOLEDO comprend une comparaison générale minutieuse des systèmes API et TCP/IP. Terminal de montage IND131 METTLER TOLEDO monté sur rail DIN 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 API fieldbus, par ex. EtherNet/IP, profibus DP Exigences/limitations Format de données de terminal standard avec jeux de données prédéfinis et limités «Modèle d impression» stocké dans le terminal de pesage et communiqué au matériel externe Le serveur OPC communique le format de données de pesage Communication limitée du poids et/ou du taux Requiert 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 Requiert un matériel/programme API pour intégrer les données Les fonctions d interface API limitent la taille des paquets de données/des messages 3 METTLER TOLEDO - White Paper - Intégration des données de pesage industriel
4 Suggérer de bonnes pratiques Les pratiques d excellence en matière d intégration des terminaux de pesage dans des systèmes de plus haut niveau seront conformes aux recommandations du fournisseur du matériel d automation. Les meilleures pratiques pour l ensemble des types de réseau automatisés dépassent le cadre de ce guide. En revanche, les meilleures pratiques pour l implémen tation des réseaux Ethernet tels qu EtherNet/IP, Modbus TCP ou ProfiNet sont présentées ci-après. Réseau industriel contre 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, ainsi que pendant l échange de données non prioritaires est généralement un trafic à faible taux généré de manière sporadique. Cependant, dans un processus de fabrication, le trafic généré durant l échange de données prioritaires se compose de manière prédominante de paquets UDP/IP Unicast ou 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 multidiffusion doit être bloquée. Alors que le flux continu d informations provenant du sous-réseau permet d optimiser le pesage, il peut générer une tempête de messages multidiffusion affaiblissant les performances de l usine, si elle n est pas contenue. 4,000 3,500 3,000 Expéditions d appareils Ethernet industriels (en milliers d unités) 2008 ARC Advisory Group Optimisation du réseau EtherNet/IP industriel Rockwell Automation suggère les recommandations suivantes pour optimiser les performances du réseau EtherNet/IP. Sélectionnez la communication Unicast EtherNet/IP si possible. L E/S Unicast pour EtherNet/IP permet une connexion point-à-point directe entre deux appareils d un réseau. Cette connexion 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 multidiffusion IP 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 de multidiffusion IP. Réduction de la charge de commutation liée au trafic multidiffusion IP indésirable. Utilisez des commutateurs de réseau industriels gérés bidirectionnels simultanés capables de : surveiller le trafic IGMP (Internet Group Multicast Protocol) dupliquer les ports configurer le réseau local virtuel fournir des informations statistiques SNMP bloquer les adresses IP restaurer automatiquement les configurations, contrôler les tempêtes de diffusion/multidiffusion par port réaliser le protocole STP hiérarchiser les trames 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Les appareils Ethernet gagnent en popularité en raison de leur vitesse accrue, de la bande passante plus large, des composants communs et enfin, de leur facilité d installation. 4 METTLER TOLEDO - White Paper - Intégration des données de pesage industriel
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. Les capteurs de câble réseau avec des degrés de protection IP67 et un confort thermique étendu jusqu à 80 ºC sont préférables lors de l établissement de 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 5 Dépanner les problèmes de communication Le dépannage des problèmes de communication des données d un terminal de pesage et d un système d automation 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 des données 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 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 interférences électriques. Une mise à la terre adéquate est nécessaire pour éviter les boucles pouvant causer des arrêts de communication ou des interférences de signaux. 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 l intégration des appareils dans un réseau d automatisation et réduire les erreurs de programmation. 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 automate 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 erreurs et des pages Internet affichant le résultat du diagnostic et l état de fonctionnement. Terminaux de pesage METTLER TOLEDO IND560 5 METTLER TOLEDO - White Paper - Intégration des données de pesage industriel
6 Résumé Le transfert efficace des données industrielles vers les systèmes d exécution de fabrication / progiciels de gestion intégrés de niveau supérieur, ainsi que les mises à jour judicieuses de la plate-forme/du système de pesage conduisent à : augmenter les contrôles de processus de fabrication améliorer l utilisation des actifs abaisser les frais d exploitation générer un ROI mesurable L identification claire des objectifs, effectuée en interne 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 : vitesse de process (par ex. remplissable haute vitesse) qui influe sur les taux d échange de données équipement existant et connectivité potentielle 7 Ressources complémentaires budget disponible conditions de fonctionnement hostiles (nettoyage haute pression, substances chimiques corrosives, environnements dangereuses et 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 le 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 plates-formes de pesage et solutions de communication. 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 de pesage automatisés. Rockwell Automation Integrated Architecture Tools www.rockwellautomation.com/solutions/integratedarchitecture/resources4.html#termination Rockwell Integrated Architecture Builder software www.rockwellautomation.com/en/e-tools/configuration.html ODVA DeviceNet Bibliothek www.odva.org/default.aspx? tabid=73 ODVA EtherNet/IP Bibliothek www.odva.org/default.aspx? tabid=76 Profibus/ProfiNet www.profibus.com Network Analyzer Wire Shark www.wireshark.org Fluke Networks www.flukenetworks.com Kepware OPC www.kepware.com www.mt.com/terminals Pour plus d information France Mettler-Toledo SAS 18/20 avenue de la Pépinière 78222 Viroflay Cedex Tél. 01 30 97 17 17 Fax 01 30 97 16 16 Canada Mettler-Toledo, Inc. 2915 Argentia Road, Unit 6 Mississauga, Ontario, L5N 8G6 Tél. (1) 905 821 4200 Belgique N.V. Mettler-Toledo S.A. Leuvensesteenweg 384 1932 Zaventem Tél. + 32 2 334 02 11 Fax + 32 2 334 03 34 Suisse Mettler-Toledo (Schweiz) GmbH Im Langacher 44 8606 Greifensee Tel. + 41 44 944 45 45 Fax + 41 44 944 45 10 Sous réserve de modifications techniques 08/2011 Mettler-Toledo AG