Les passerelles radio en phase avec l’Industrie 4.0

Comparées aux bus de terrain et aux ethernet industriels câblés, les communications sans fil ne représentent qu’une part extrêmement faible des réseaux industriels. Pourtant, certaines entreprises utilisent les liaisons sans fil pour étendre la portée de leur réseau et ouvrir leurs installations à de nouveaux usages. Quelques grandes orientations se dessinent…

 

D’après les estimations d’HMS Industrial Networks, si l’on tient compte de la constante amélioration de la fiabilité des réseaux sans fil, leur développement sur le marché industriel ne peut que croître à un rythme élevé dans les années qui viennent. Michael Volz, directeur général de cette entreprise allemande spécialisée dans les réseaux, donne sa vision du déploiement des passerelles radio sur les sites de production à l’ère de l’Internet industriel des objets (IIoT).

Pourquoi donner la Préférence aux solutions de transmission radioélectriques ?

Les passerelles radio faisant fonction de pont sans fil, permettent de remplacer le câblage tout en assurant une transmission des données souvent plus performante. L’avantage peut également être financier puisque les transmissions sans fil, permettent de s’affranchir des solutions coûteuses, comme les bagues de frottement et les chaînes porte-câbles en s’en remettant à des passerelles moins onéreuses, comme l’Anybus Wireless Bolt d’HMS.

Le scepticisme qui prévalait encore il y a peu, fait lentement fait place à la prise de conscience, que les solutions sans fil ont le potentiel de transmettre les données de manière sûre et fiable et qu’elles représentaient des solutions robustes, même dans un environnement difficile.

Il ne faut pas négliger les exigences concernant le comportement en temps réel et celles concernant le volume de données à transmettre, qui doivent être en relation avec les possibilités offertes par les liaisons sans fil. Les passerelles radio proposées par HMS ont par exemple, fait leurs preuves dans la transmission des données de sécurité par le biais du profil Profisafe.

On peut considérer de manière générale que le standard Bluetooth1 est le meilleur choix, lorsque la robustesse et la stabilité de la connexion sont les critères primordiaux. Le Wi-Fi2 est, pour sa part, à retenir lorsque le volume de données à transmettre est important.

De nouveaux usages vont-ils naître avec les liaisons radio dans l’industrie ?

Avec l’Industrie 4.0 et l’Internet industriel des objets, de nouveaux concepts en matière de contrôle font leur apparition. Par exemple, les technologies sans fil présentent l’immense avantage de l’accès à distance et sans connexion matérielle aux équipements qui restent par ailleurs, reliés au réseau industriel.

Le premier usage qui va faire son apparition est ce que les Américains appellent Byod, abréviation de l’expression « Bring your own device3 ». Ce terme décrit la tendance actuelle consistant à utiliser des terminaux personnels, tels que les tablettes et les smartphones pour paramétrer, commander ou diagnostiquer les problèmes des machines sur le terrain, par le biais du navigateur Web et des applications intégrés. Les terminaux personnels actuels supportent toujours plusieurs technologies sans fil – généralement Wi-Fi et Bluetooth – et offrent un affichage d’aussi bonne qualité que celui de la plupart des IHM industrielles. La consultation des données de surveillance comme l’état de service des machines, le nombre d’unités produites ou encore les diagnostics, n’est plus obligatoirement effectuée depuis des IHM statiques coûteuses mais depuis un terminal mobile évolutif et qui est très facilement remplacé en cas de problème.

On est ainsi en mesure de réduire les coûts de manière significative. Là où une IHM s’imposait quasiment sur chaque machine, un technicien aura aujourd’hui directement accès à tous les équipements de l’installation, à partir de son smartphone personnel ou sa tablette. Parmi ces terminaux, ceux fonctionnant sous Windows 8.x et 10, compatibles avec des logiciels tels que Labview de National Instruments et Simatic WinCC de Siemens, bien connus des utilisateurs ayant travaillé avec des IHM statiques, devraient encore renforcer cette tendance.

Est-ce que des évolutions notables vont aussi concerner les machines de Production ?

Le premier usage des objets communicants qui se portent comme les montres connectées d’Apple et de Samsung mais aussi, les bracelets qui enregistrent le rythme cardiaques, visent à surveiller la condition physique, voire l’état de santé du porteur.

Le même phénomène peut aujourd’hui être transposé dans l’industrie avec la notion de machine health. Ce principe consiste à installer de petits capteurs destinés à collecter des données complémentaires, renseignant sur la condition mécatronique de l’équipement. Ces capteurs qui fonctionnent sur pile, s’appuient souvent sur la technologie Bluetooth pour la transmission des données. Elles permettent à l’opérateur de mieux juger du comportement dynamique de la machine, de l’usure de ses composants ou de l’épuisement des consommables pour éviter les immobilisations imprévus, réduire les temps d’arrêt et augmenter la fiabilité de l’installation de manière globale. Les capteurs sur pile peuvent être installés à des endroits difficilement accessibles, pour mesurer des grandeurs physiques comme la pression ou la température et des conditions comme les vibrations, l’usure de pièces de frottement, etc., ce qui entre autres, apporte des possibilités nouvelles quant aux diagnostics et à la maintenance prévisionnelle. La multiplication, la dissémination, la distribution et de la petite taille de ces appareils plaident évidemment pour que les données qu’ils transmettent, remontent vers l’automate au travers d’une liaison sans fil.

A quoi ressemblent les Passerelles radio industrielles ?

On trouve évidement des routeurs durcis qui concentrent à la fois la fonction de point d’accès sans fil et de commutateur Ethernet industriel filaire au standard Profinet, Ethernet/IP, etc.

Mais HMS Industrial Networks propose aussi des produits comme l’Anybus Wireless Bolt, une passerelle compacte conçue pour être directement intégrée sur la machine et qui supporte aussi bien le standard Wi-Fi sur les fréquences 2,4 et 5 GHz que la technologie Bluetooth. Cette passerelle radio s’utilise en tant que point d’accès sans fil directement relié au réseau de commande de l’équipement qui l’accueille.

Dans un petit boîtier qualifié IP67, l‘Anybus Wireless Bolt réunit un processeur, une interface Ethernet qui assure à la fois, l’alimentation de la passerelle et la connexion aux éléments de commande internes à la machine et une antenne qui confère une portée radio d’environ 100 m.

Pour les réseaux CAN, nous proposons l’Ixxat CANblue II, une passerelle CANBluetooth qui connait un certain succès dans le domaine de la maintenance. Plusieurs modules CANblue II peuvent relier différents segments entre eux. Ainsi, les pièces mobiles et rotatives peuvent être reliées de manière fiable sur des distances atteignant jusqu’à 200 m.