Au quotidien, les consommateurs demandent des produits de qualité et exigent de plus en plus des fabricants. Cela se traduit par exemple, par une demande de cycle de vie plus court pour un modèle donné, cela est valable pour les appareils électroniques comme les télévisions ou les téléphones mobiles mais également pour des modèles novateurs chez les fabricants d’automobiles.

Tous les fabricants doivent répondre à cette tendance. Dans l’industrie, ils répondent à cela en créant et en modernisant les systèmes de mesure destinés aux contrôles de production et tests de fin de ligne de manière à offrir une plus grande flexibilité. Dans ce cas, ils doivent toujours appliquer la même règle : réduire la diversité des composants comme les matériels, les composants et les logiciels. En même temps et cela semble contradictoire, il faut aussi réduire considérablement les temps d’installation, de fonctionnement et de maintenance des systèmes de façon à pouvoir garantir des coûts les plus bas possible et ainsi rester compétitif. Comment peut-t-on réalisé cet objectif ?

L’article traite les sujets suivants :

  1. Besoins du marché pour les systèmes mécatroniques et comment évoluent-ils avec le temps ?
  2. Obligations des technologies modernes de contrôle
  3. Quels avantages procure une technologie de mesure de grande qualité ?
  4. Comment les fonctions intelligentes apportent-elles une aide dans les technologies d’essai et de production ?
  5. Concepts modernes d'automation et de diagnostic plus efficaces

1. Besoins du marché pour les systèmes mécatroniques et comment évoluent-ils avec le temps ?

Fini le temps où des départements entiers constituaient les ressources nécessaires pour concevoir et développer des produit et des systèmes de production appropriés. Les solutions proposées se composaient souvent de conceptions très spécifiques qui n'étaient pas toujours réutilisables. Fréquemment, l'interaction entre les différents composants d'un système était seulement faite avec des interfaces de conversion et de communication compliquées. Pour concevoir toujours plus efficacement ces systèmes de plus en plus complexes, il y a eu au cours de temps une orientation cohérente vers des interfaces uniformes et des composants pouvant constituer un système modulaire.

De même, les développeurs d’un produit et les planificateurs de production recherchent des systèmes flexibles qui permettent d’intégrer facilement les nouvelles technologies dans le monde industriel. Un autre facteur essentiel est à considérer, il s’agit de ne pas avoir à faire un recyclage à chaque nouveauté. Par conséquent une distinction fondamentale doit être faite entre les tâches d'automation et les tâches de développement d’un produit. Le développement d’un nouveau produit exige une acquisition précise des valeurs à des taux d’échantillonnage élevés. Dans les applications d'automation, les séquences doivent être exécutées en temps réel de manière déterministe pour que les  machines fonctionnent de façon optimale, avec une priorité moindre envers les données de mesure au profit de données de diagnostic. Ces deux aspects, propres à chacun de ces secteurs différents, ont depuis longtemps progressé ensemble au sein des systèmes mécatroniques. Les appareils d’aujourd’hui offrent une flexibilité suffisante pour être employés dans les deux secteurs : automation et développement.

2. Obligations des technologies modernes de contrôle

C’est également la même chose pour le logiciel de test et de contrôle. Dans les applications de tests, les grandeurs mesurées doivent être sauvegardées et analysées avec un logiciel approprié. En raison du grand nombre de données impliquées, ce logiciel PC communique via une interface Ethernet. Certaines parties et méthodes du logiciel de mesure seront alors réutilisées plus tard en environnement de production, en association avec des parties de  technologie de commande.

En outre, pour les systèmes mécatroniques en milieux de production, il est très souvent exigé de travailler en temps réel de façon à garantir une interaction souple entre tous les composants et cela sans aucune erreur. Le logiciel de contrôle, qui fonctionne directement sur des systèmes dédiés et inclus dans le matériel, est parfaitement adapté à cette fonction. Néanmoins, la planification de projets doit être pratique et le dépannage (débogage) simple. Dans cette optique, au début des années 90, une base homogène a été créée avec la norme IEC61131. Aujourd'hui, tous les contrôleurs se basent sur celle-ci. Elle a été établie essentiellement à partir des contrôleurs purement électromécaniques disponibles à l’époque, qui étaient construits sur des technologies de commande et de relais mécaniques.

Avec l'arrivée des électroniques en automation, de nombreux fabricants ont développé des automates programmables (PLC) qui ont suivi également cette norme. Cela a constitué un progrès significatif pour tous les utilisateurs avec pour unique objectif : la simplification. Mais certains utilisateurs étaient toujours attachés à plusieurs fabricants PLC, il était alors normal de normaliser les fonctions de commande et de mettre à leur disposition une solution logicielle. Nous arrivons ainsi au logiciel pour PLC : CODESYS, devenu international.

CODESYS, conforme à la norme  IEC61131-3, est l’outil idéal et abouti en termes d’automation. Il comporte de nombreuses fonctions et méthodes prédéfinies extrêmement utiles aux créateurs d'application. Les méthodes modernes de programmation ont été également intégrées. Une fois créée et testée, l'application est convertie en code machine par un compilateur et est transférée au système d'automation cible.

3. Quels avantages procure une technologie de mesure de grande qualité ?

Le marché exige rapidement de nouveaux produits avec plus de fonctionnalité et de meilleure qualité. Le défi des fabricants est de pouvoir se servir de composants de mesure testés au préalable dans un environnement de production pour prétendre remplir les conditions de qualité exigée et pouvoir répondre tout particulièrement au temps de mise sur le marché de plus en plus court. Le développement et la construction de prototypes demandent un système de mesure de haute précision avec une classe d'exactitude de 0.05 et des taux d’échantillonnage très élevés pour pouvoir mesurer et documenter les moindres variations de l’objet mesuré. C'est la seule manière d'enregistrer les propriétés d’un produit avec précision et répétabilité. Les appareils de mesure doivent délivrer un signal de mesure approprié et de qualité.

Ceci démontre bien à la fois les demandes importantes faites en termes de qualité sur les produits finis et sur les installations de production mais aussi en termes de précision sur les appareils de mesure : capteurs et systèmes d’acquisition. Les automates programmables industriels conventionnels ne peuvent pas atteindre cette qualité exigée. Seuls, les amplificateurs de mesure comme PMX, avec une résolution sur 24-bit et disposant d’un convertisseur A/N insensible aux parasites, peuvent répondre à ces exigences. Pour cela, les amplificateurs HBM utilisent la fréquence porteuse pour alimenter les capteurs ; les signaux de mesure sont d'abord modulés et ensuite amplifiés. Les parasites sont ainsi éliminés tels les effets du courant électrique du secteur ainsi que les tensions thermoélectriques.

Important : Toutes les voies de mesure, indépendamment de leur configuration, sont enregistrées à une vitesse d’échantillonnage de 19 200 hertz. De sorte que le système PMX peut acquérir 400 000 mesures par seconde, un tel niveau d’acquisition ne peut jamais être réalisé avec les PLC. Ceci montre bien leur limite et que pour obtenir des mesures de qualité en automation le PMX ouvre d’énormes possibilités.

Le système d’acquisition de données PMX propose différentes interfaces qui peuvent être employées selon votre application. Ethernet est disponible pour les mesures utilisant le protocole TCP/IP, couramment utilisé pour enregistrer un grand nombre de données sur un système d'évaluation externe. Les bus de terrain temps réel comme CAN, EtherCat, Profinet et Ethernet/IP peuvent être employés dans PMX pour les applications d’automation. Avec les possibilités multi-client offertes par PMX, toutes les données et informations de diagnostic peuvent être aussi employées en parallèle sur toutes ces interfaces. Cette combinaison est unique dans le monde de l’automation. Elle permet aux utilisateurs de réaliser une économie importante de ressources pour planifier leurs projets et créer leurs applications.

4. Comment les fonctions intelligentes apportent-elles une aide dans les technologies d’essai et de production ?

Les utilisateurs et les opérateurs de systèmes reconnaissent l’avantage fonctionnel des appareils intelligents modernes et les utilisent quotidiennement. Maintenant et pour la première fois, PMX apporte cet avantage aux techniques de mesure et d'essai : avec une technologie fonctionnelle et logicielle jusqu'ici connues seulement dans les téléphones mobiles et les tablettes. Les interfaces normalisées fournissent également un accès pratique à tous les paramètres de l’appareil pour le configurer, le faire fonctionner et pouvoir l’analyser, via n'importe quel terminal Internet. PMX sécurise vos investissements et prépare le futur.

Le navigateur du PMX établit de nouvelles normes en termes de performance et de d’utilisation. L’utilisateur n’a besoin uniquement que d’un terminal Internet. Le navigateur web de l’appareil permet un accès rapide et pratique à toutes les données de mesure, de diagnostic et de production dans le cadre du service et de la maintenance ou pour évaluer les process.

Fiabilité améliorée du process : Trois niveaux différents d’utilisateur avec les droits correspondants garantissent une protection maximale contre un accès non autorisé du PMX et de tous les process. Il n’y a pas besoin d’installer un logiciel, qui peut prendre du temps et peut aussi amener des erreurs. La combinaison Ethernet et Internet autorise également la télémaintenance, une solution de maintenance peu onéreuse. En production, les administrateurs et les utilisateurs peuvent profiter de tous ces facteurs.

Navigateur web du PMX extrêmement facile à utiliser par écran tactile.

5. Concepts modernes d'automation et de diagnostic plus efficaces

Comme expliqué précédemment, les langages de programmation normalisés conformes à la norme CEI 61131-3 sont un standard mondial utilisé en process et en automation dans les usines. Tous les PLC fonctionnent finalement sur ces langages. Nous trouvons ces systèmes dans l’industrie de la presse pour l’impression des livres et des journaux mais aussi dans la fabrication de meubles et de composants pour l’automobile.

L'amplificateur de mesure PMX de HBM dispose d’un module de contrôle intégré pour les applications temps réel. C’est une plateforme logicielle basée sur CODESYS V3 de 3S conforme à la CEI 61131-3. Le système supporte tous les langages de programmation. Et pour la première fois, un système de mesure associe la haute technologie et la qualité des appareils  de mesure aux performances attendues d’un système industriel conformes aux normalisations  mondiales, proposant ainsi de nouvelles solutions d'automation comme la visualisation Web. Les outils nécessaires pour un codage efficace sont inclus en standard.

Les applications d’automation sont possibles dans de très nombreux secteurs industriels, par exemple pour  automatiser dans le domaine de l’énergie et dans les essais mobiles ou bien encore dans l’automation de systèmes intégrés ainsi que dans la construction. PMX est utilisé dans ce cas pour le contrôle de petits systèmes solaires, de centrales hydrauliques, pour faire du pesage ou du remplissage, pour équiper des machines médicales ou pour surveiller des installations  d’éclairage et climatiques. CODESYS, la suite logicielle complète d’automation pour l’utilisateur comprend le nécessaire de programmation, de configuration, de bus de terrain, d’entrées et sorties pour visualiser, exécuter des commandes et bien d'autres tâches, y compris des fonctions utiles aux besoins du client comme les bibliothèques.


Logiciel de développement CODESYS et visualisation web

 

Les différents modules mis en œuvre dans PMX sont :

Ingénierie CODESYS :

Ingénierie professionnelle d’application selon la CEI 61131-3 pour les spécialistes et ingénieurs logiciels dans une plate-forme extensible. Le langage de programmation structuré de textes est pour la plupart équivalent aux langages de haut niveau comme C/C++. En plus des fonctions auxiliaires utiles comme Intelli-Sense, AutoComplete et la détection des erreurs de syntaxe, la programmation orientée objet a été également implémentée. Elle est de plus en plus employée par les programmeurs innovateurs qui doivent créer et contrôler le code de programme dans des calendriers toujours plus courts. Des outils sont inclus en standard pour assurer un codage efficace. De nombreuses fonctions et bibliothèques mais aussi un code de programme de contrôle statique pour l'analyse de code, un profileur pour optimiser le code et un directeur pour créer des scripts d'essai pour le code de programme ont été intégrés. 

Bus de terrain CODESYS :

Support intégré dans l’outil CEI 61131-3 (c-à-d. l'interface CANopen, encore employée couramment, est soutenue dans PMX). Il peut recevoir des données (CAN maitre) ou envoyer des données (mode SDO/PDO). Il est donc possible d’intégrer avec souplesse des modules CAN additionnels dans un système PMX et les adapter aux conditions requises. Les signaux ou les valeurs mesurées peuvent être lus via le CAN et les déclencheurs peuvent être commandés et réglés avec l'interface CAN.

Visualisation CODESYS :

Création d’interfaces de visualisation entièrement intégrée dans le système de programmation  PLC. Afficher sur l’appareil cible, sur un PC ou dans le navigateur web. CODESYS contient une bibliothèque étendue de visualisation et d’éléments de contrôle avec un design moderne dans laquelle les utilisateurs peuvent choisir les éléments qui répondent exactement aux besoins de leur application. La visualisation entière peut facilement être changée en commutant simplement des fiches de style. L’opérateur peut aussi créer ses propres modèles, en plus de ceux prédéfinis.

Magasin CODESYS :

Le programmeur peut choisir dans une collection de programmes exécutables et de bibliothèques dans ce marché en ligne. Le code du magasin, actionné par 3S, a été testé avant publication. Les utilisateurs peuvent éditer leur propre code et ils peuvent choisir s'il sera gratuit ou si les autres utilisateurs devront payer pour l'utiliser. C'est une manière très efficace de gagner du temps et d'élargir la fonctionnalité, en fait nous sommes déjà familiarisés avec ce type de fonctionnement car nous utilisons pour beaucoup les boutiques en ligne comme  app store, par exemple.

Sécurité CODESYS :

Le savoir-faire en termes de protection est devenu la principale priorité pour beaucoup d’entreprises et cela concerne aussi les solutions logicielle. CODESYS intégré dans PMX offre plusieurs possibilités à ce sujet. La première se rapporte au projet d'application : des fichiers-projets et des bibliothèques peuvent être cryptés avec des mots de passe ou des clefs de sécurité CODESYS (dongle USB).

La seconde concerne la gestion de projets-spécifiques utilisateur de différents modules de programme. La troisième possibilité touche le dispositif cible (PMX), en employant des profils utilisateur définissables pour protéger l'accès aux applications, à l’unité de contrôle et à  la visualisation. D'autres méthodes efficaces incluent l’encodage de l’application ou de la communication pour les applications qui fonctionnent.
 
Un runtime CODESYS est déjà inclus dans PMX avec le boitier de base WGX001. Le CD fourni à la livraison contient le logiciel de développement CODESYS V3.5, le nécessaire correspondant au PMX et une collection de programmes échantillons utiles pour produire du code, la visualisation Web et intégrer les modules CANopen. Avec HBM, les utilisateurs dispose de tout un ensemble d’un seul fournisseur. HBM livre la chaîne de mesure complète  avec une solution logicielle assortie. Les experts HBM étudient votre besoin et gèrent le projet ; de la création du programme à l'application finale avec toute la documentation nécessaire.

PMX avec visualisation web et contrôle CODESYS
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