Capteur-Actionneur Réseaux

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.

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