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Comprendre l'interface humain-machine

Qu'est-ce qu'une interface opérateur?

L'interface opérateur (OI) ou l'interface humain-machine (HMI) est un moyen pour l'opérateur de surveiller et de contrôler les machines et les processus.

Bien qu'initialement conçue pour remplacer les boutons-poussoirs, l'interface opérateur a évolué dans les années 1980 vers une méthode plus compacte, plus gérable et plus souple d'interaction du personnel avec les processus de l'usine.

Elles ont évolué pour devenir bien plus qu'un simple outil de commande et peuvent inclure, par exemple, des services Web, des courriels, des tendances et une prise en charge des téléphones intelligents.

Eaton

Terminologie de la surveillance et du contrôle des activités des machines

Interface homme-machine (MMI)
Cette ancienne abréviation a été remplacée par le terme « interface opérateur » (OI).
Commande de surveillance et d'acquisition de données (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition)
Lorsque les ordinateurs ont commencé à se connecter aux opérations de commande des machines, leur capacité à traiter et à conserver des informations a été résumée sous cet acronyme.
Interface humain-machine (HMI)
Le terme plus récent et non sexiste est parfois utilisé pour désigner les produits OI offrant une plus grande capacité et des fonctionnalités plus avancées.

Comment l'OI avantage-t-elle l'utilisateur?

En aidant le personnel de l'usine à prendre des décisions plus rapides et plus judicieuses et à prendre des mesures décisives, les dispositifs d'OI peuvent générer des avantages comme :

  • Accroître la confiance et la coopération des opérateurs
  • Réduire les pertes matérielles en diminuant la production de déchets
  • Réduire les temps d'arrêt en fournissant des diagnostics plus rapides
  • Améliorer la qualité des produits grâce à une surveillance plus étroite des paramètres des produits

De plus, les dispositifs d'OI étant devenus plus intelligents, ils ont pu décharger les PLC et autres dispositifs de contrôle des tâches liées à l'OI en effectuant des calculs et des comparaisons logiques, en suivant les alarmes, en générant des résumés imprimés et en effectuant des tâches supplémentaires qui surchargeraient sinon le PLC, le réseau ou d'autres dispositifs de commande.

production line in modern dairy factory

Composants de l'interface opérateur

Matériel

Le matériel, également appelé OI, correspond à l'unité en ligne ou le poste opérateur qui affiche un aperçu des fonctionnalités de la machine. Le matériel d'OI comprend ces éléments :

  • Affichage (TFT, STN)
  • Écran tactile (IR, résistif, capacitif)
  • Ports de communication
  • Clavier

Logiciels

Le logiciel basé sur PC est utilisé pour configurer et transférer des utilisations vers et à partir de l'OI. Le logiciel OI inclut ces éléments :

  • Développement
  • Durée de fonctionnement

Conception propriétaire contre conception ouverte

Conception propriétaire

La conception propriétaire comprend à la fois du matériel et des logiciels qui sont uniques à la marque ou à l'OI. Le logiciel ne fonctionnera que sur le matériel conçu et le matériel ne fonctionnera qu'avec le progiciel.

Les unités propriétaires ont généralement l'avantage d'être moins chères, car elles sont conçues pour une OI dédiée.

Conception ouverte

La conception de la plateforme ouverte comprend un logiciel unique, qui fonctionne généralement sur une plateforme d'ordinateur personnel basée sur Windows.   

Les conceptions ouvertes sont généralement basées sur un PC à architecture Intel, ce qui permet d'utiliser du matériel et des logiciels du commerce pour étendre les capacités de l'OI. Les systèmes ouverts d'aujourd'hui sont généralement plus coûteux que les systèmes propriétaires.

Types de panneaux d'affichage

Dual scan LCD monitor
Les écrans couleur ACL à double balayage sont actuellement plus abordables, mais ils ont un angle de vue quelque peu limité et sont moins lumineux.

La taille de l'écran
des panneaux d'affichage
s'étend de
3,5 po à 22 po.

Active matrix TFT monitor
Les écrans couleur à transistor en couches minces (TFT) à matrice active sont très lumineux et facilement visibles avec un grand angle de vue (de côté).

Saisie de l'opérateur

La méthodologie de saisie des données par les opérateurs leur donne la possibilité de saisir des données à l'aide d'une technologie adaptée à leur environnement, ainsi qu'au type et à la complexité des informations qu'ils doivent saisir.

Les écrans tactiles et les claviers sont des exemples de techniques qui permettent d'entrer des données dans le système.

Types d'écrans tactiles

Résistif

Capacitif

Infrarouge

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Graphiques

L'environnement de développement logiciel permet à un utilisateur de créer des images d'écran et de les relier aux données disponibles dans un contrôleur logique programmable (PLC).

Les images sont souvent construites à partir d'outils comme des icônes, des modèles ou des symboles. Les utilisateurs peuvent créer leurs images ou importer des tables de bits et des JPG personnalisés.

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Logiciels

Environnement de développement : il s'agit de l'outil logiciel de programmation pour développer les écrans d'OI.

Durée de fonctionnement : il s'agit de l'application fonctionnant sur l'OI qui a été développée dans l'outil logiciel de programmation.

Communication

Une interface fournit un moyen de transfert des données. Les interfaces des PLC, les réseaux ou d'autres systèmes d'automatisation des usines utilisent le transfert de données en série.

Le transfert de données en série implique un expéditeur et au moins un ou plusieurs auditeurs. Une fois la connexion établie, les données sont transférées sous la forme d'une chaîne de bits (des 1 et des 0).

Les premiers PLC utilisaient le système Bell de transfert de données en série pour incorporer l'interface RS-232 dans leur plateforme matérielle.

Comme le besoin de transfert de données en série ne cesse de croître, de nouvelles interfaces ont été développées pour permettre la communication sur de plus grandes distances et enfin pour permettre à plusieurs expéditeurs et auditeurs d'occuper le même fil physique. Par exemple, RS-485, RS-422, sans fil et Ethernet.

Critères de sélection

Lors de la sélection des interfaces opérateur pour une application, veillez à poser les questions suivantes.

  1. Quelle est la taille d'écran requise?
  2. Quel est le protocole de communication requis?
  3. Quelles sont les fonctionnalités avancées nécessaires? Par exemple, le service Web, les tendances, les courriels, etc.