23610chapitreTraitement de donnes et logicielA partir des 4 grands mtiers client : Prsentation des exemples concrets darchitectures (schma, produits et logiciels) Prsentation dun gnrateur dapplication dansun contexte collaboratif Sommaire 10. Traitementde donneset logiciel237123456789101112M10.1 Dfinition Page10.2 Introduction Page10.3 Programmation, configuration et langages Page10.4 Catgories dapplications Page10.5 UAG : Gnrateurs dapplications Page10.6 Dfinition des principales abrviations employes Page 10.1 Dfinition10.2 Introduction10. Traitementde donneset logiciel238Ce chapitre aborde la fonction de traitement introduite dans le premier chapitre,il est complt par une prsentation des logiciels utiliss dans lentreprise et leursinteractions avec ceux de traitement des automatismes. Contrairement dautreschapitres, nous napprofondirons pas certains concepts comme les systmes,les langages de programmation, etc. Nous renvoyons les lecteurs aux nombreuxouvrages qui traitent de ces sujets.10.1 DfinitionOn nomme automate programmable industriel (API) un dispositiflectronique programmable destin la commande de processusindustriels par un traitement squentiel. Il envoie des ordres vers les effecteurs (Partie Oprative ou PO) partir de donnes dentres (capteurs), de consignes et dun programme.Un Automate Programmable Industriel, API (en anglais ProgrammableLogic Controller, PLC) est un dispositif similaire un ordinateur, utilispour automatiser des processus comme, par exemple, la commande desmachines sur une chane de montage dans une usine. L o les systmesautomatiss plus anciens employaient des centaines ou des milliers derelais et de cames, un simple automate suffit. On nomme automaticien lesprogrammeurs de ces Automates Programmables Industriels.10.2 IntroductionLesautomates industriels programmables (API) sont ns dans les annes70. Leur premire fonction a consist assurer les logiques squentiellesncessaires au fonctionnement des machines et des processus. Leurs cots les ont cantonns au dpart sur les grands systmes. Des volutions technologiques majeures ont profondment restructur la fonction de traitement :- Les langages se sont unifis et normaliss, la norme IEC 61131-3 endfinit les diffrents types.- Lapproche systme sest gnralise, les notions de schmas ontcd la place aux blocs fonctions.- La gnralisation du numrique permet de traiter aussi bien lesgrandeurs numriques, que les grandeurs analogiques avec uneconversion pralable analogique/numrique.- La baisse du cot des composants lectroniques permet, mme pourdes applications simples de remplacer les systmes relais par desautomates programmables.- Les bus de communication utiliss pour les changes de donnesconcurrencent avantageusement le cblage conventionnel.- Les technologies logicielles utilises dans la bureautique et lentreprisesont de plus en plus utilises dans les automatismes industriels.- Les interfaces de dialogue entre lhomme et la machine voluentgalement en devenant programmable afin doffrir plus de flexibilit. 10.3 Programmation, configuration et langages10. Traitementde donneset logiciel23910.3 Programmation, configuration et langagesUn programme dautomatisme comporte un ensemble dinstructions quidoivent tre excutes dans un certain ordre par un processeur. Le termeprogramme est souvent utilis comme synonyme de logiciel. Bien que lamajeure partie des logiciels soit compose de programmes, ils ncessitentsouvent les fichiers de ressources qui contiennent des donnes de toutessortes qui ne font pas partie du programme.Cela permet dintroduire le terme configurer. Configurer consiste non programmer, mais renseigner un logiciel en lui fournissant les donnesncessaires sa bonne excution.A titre dexemple, un systme de traitement deau peut, en partant duplus simple vers le plus complexe, tre constitu dun programme simplepour maintenir le niveau de leau dans un rservoir entre deux niveaux, enouvrant et fermant une vanne lectrique. Un arrangement lgrement pluscomplexe pourrait impliquer une balance sous le rservoir (comme entre)et un contrleur dcoulement (comme rsultat) permettant leau decouler un dbit fix. Une application industrielle, tel que le traitementdeaux uses, commande plusieurs rservoirs. Chaque rservoir doit satisfaire de multiples conditions telles que : - tre rempli entre deux limites mini et maxi. - Avoir un pH dans une certaine fourchette. - Avoir un certain dbit.b Langages normalissLa Commission lectrotechnique internationale (CEI) ou IEC en anglais, a labor la norme IEC 61131 pour les automates programmables quidans sa partie 3 (IEC 61131-3) dfinit les diffrents langages deprogrammation : IL (Instruction List) Le langage List est trs proche du langage assembleur, on travaille auplus prs du processeur en utilisant lunit arithmtique et logique, sesregistres et ses accumulateurs. ST (Structured Text)Ce langage structur ressemble au langage C utilis pour les ordinateurs. LD (Ladder Diagram)Le langage Ladder (chelle en anglais) ressemble aux schmas lectriqueset permet de transformer rapidement un ancien programme fait de relaislectromcaniques. Cette faon de programmer permet une approchevisuelle du problme. FBD (Function Bloc Diagram)Le FBD se prsente sous forme de diagramme : cest une suite de blocs,reliables entre eux, ralisant tout type de fonctions des plus simples auplus sophistiques. Le GRAFCET (acronyme de GRAphe Fonctionnel de CommandeEtapes/Transitions ).Cest un mode de reprsentation et danalyse dun automatisme,particulirement bien adapt aux systmes volution squentielle, cest--dire dcomposable en tapes. Dans la programmation dun automate, ilest possible de choisir de programmer en SFC, de faon trs proche duG (le Grafcet IEC848 devnt une norme internationale en 1988 sous lenom de Sequential Function Chart (SFC)). Derrire chaque action estassoci un programme crit en IL, ST, LD ou FBD.10 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel24010.4 Catgories dapplicationsLes volutions technologiques lies celles des besoins des utilisateursont donn naissance une large palette dautomates qui peuvent secaractriser par :- La partie matriel (hardware) tel que la puissance de traitement, lenombre et les caractristiques des entres/sorties, la vitessedexcution, les modules spcialiss (commande daxes,communication, etc.)- La partie logicielle (software) qui au del du langage de programmationdispose de fonctions plus labores et de capacits de communicationet dinteraction avec les autres logiciels de lentreprise. Notre propos sera de les prsenter travers des applications types quiserviront orienter les choix du lecteur. Nous lui conseillons ensuite de sereporter aux documentations propres chaque produit.Nous avons vu dans lintroduction de ce guide la notion darchitecturedautomatismes et dimplmentations prfres, selon le profil du client.Nous pouvons rpartir les solutions prsentes en quatre catgories :A - Solutions Electricien Les applications sont simples, autonomes et figes. Les critres de choixseront guids par la facilit de prise en main des produits, le faible cotde la solution et la simplicit de la maintenance.B - Solutions Automaticien-mcanicien Les applications sont exigeantes en performances mcaniques (prcision,rapidit, asservissement de mouvements, changement de gamme, etc.), lechoix de larchitecture et du traitement seront essentiellement conditionnspar la recherche de performances.C - Solutions automaticien Les automatismes sont complexes par le volume et la diversit desinformations traiter, telles que la rgulation, les interconnexions entreautomates, le nombre des entres/sorties, etc.D - Solutions Automaticien-producticien Les automatismes de production doivent sintgrer dans larchitectureinformatique de lusine. Ils doivent sinterfacer et changer avec leslogiciels de production, de gestion, etc.Repositionnons sur la figure 1 ces catgories sur les implmentationsprsentes dans le Guide de choix des automatismes du chapitre 1.A Fig. 1 Catgories d'applications et profils d'utilisateurs 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel241b SolutionsElectricienLes solutions simples utilisent quelques relais lectromcaniques pourraliser les squences dautomatisme. Les dernires gnrations de petitsautomates, faciles demploi, deviennent comptitives partir de quelquesentres/sorties et offrent de nouvelles possibilits sans pour autantncessiter lexpertise en programmation. Les applications types se retrouvent dans les marchs suivants :- Industriels : machines simples et fonctions complmentaires dessystmes dcentraliss.- Btiments et services : gestion de lclairage, accs, contrle,surveillance des locaux, chauffage, ventilation, climatisation.v Application dun automate ZelioLa configuration que nous prsentons ci-dessous convient auxapplications de la figure 2.Lutilisation dun variateur de vitesse permet de faire varier progressivementla vitesse du moteur (C Fig.3), dans le cas dun besoin de commande entout ou rien, un contacteur associ son relais thermique sera utilis. Cet ensemble comporte : - un automate Zelio Logic,- une alimentation courant continue 24V DC Phaseo,- un variateur de vitesse Altivar 11, - une protection par disjoncteur moteur GV2,- une signalisation par colonne lumineuse XVB,- le sectionnement par un interrupteur Vario VCF.Les variables du variateur (temps, vitesse, contrle) sont paramtrablesdirectement sur lAltivar 11 ou par le logiciel Powersuite.La programmation du Zelio peut tre faite directement sur le module oupar le logiciel Zeliosoft install sur un PC. Nous allons illustrer cettedernire possibilit par une copie dcran en figure 4 qui prsente unelogique ralises par des FDB (Function Bloc Diagram).10A Fig. 3 Schma d'application bas sur unautomate ZelioApplication Description ExempleStation de pompage mobile Cette application permet deremplir et de vider desrservoirs.Lutilisation dun variateurde vitesse faciliteladaptation la viscositdes fluides.Porte automatique Permet louverture et lafermeture de portesdusines.Fentre lectrique Permet de rguler lair dansune jardinerie.A Fig. 2 Exemples d'applications d'un automate ZelioA Fig. 4 Copie d'cran du logiciel Zeliosoft

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel242v Application dun automate TwidoLutilisation de ce type dautomate permet la ralisation dapplicationssimples qui pourront tre surveilles ou contrles distance en utilisantun modem connect sur le rseau tlphonique (RTC). La figure 5 donnequelques exemples :v Schma type Le systme est dvelopp partir dun automate Twido (C Fig.6). Le contrle et la visualisation sont assurs par un clavier/cran Magelis.La scurit est assure par un arrt durgence sur linterrupteur principal.Application Description ExempleVentilation Contrle dun systmede ventilation dans unbtiment industriel. La mesure de latemprature asservit lamise en service et larrtde la ventilation.Chauffage Contrle dun systmede chauffage dunimmeuble.Contrle distanceContrle dune fontainedune fontaine intgre danslinfrastructure dunecompagnie de services.Le systme est contrl distance parlintermdiaire dunmodem.Contrle du nettoyage Lapplication contrle etdu filtre dans usinenettoie le filtre dunede distribution deau usine de distributiondeau. Avec unesquence de nettoyagepar air suivi par unrinage leau. Il estaussipossible decontrler le systme distance par modem.A Fig. 5 Exemples dapplications dun automate TwidoA Fig. 6 Schma d'application bas sur un automate Twido 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel243Le cblage est ralis en fil fil. Lautomate contrle le dmarreur et greles messages du module dalarme.Ce systme inclut les composants matriels suivants :- Un automate Twido Modular (PLC).- Une alimentation courant continu Phaseo power supply (PS).- Un dmarreur TeSys-U Starter Controller (SC).- Un clavier/cran Magelis XBT-N (HMI).- Un moteur triphas standard.Ainsi que les logiciels suivants :- Logiciel de programmation Twidosoft Version 2.0.- Logiciel de configuration Magelis XBTL1003M V4.2.La copie dcran figure 7 du logiciel Twidosoft illustre une programmationen Ladder qui est rversible en List. Le logiciel intgre un jeu importantdinstructions et un navigateur intgr permet daccder directement tous les objets.b Solutions Automaticien-mcanicienDes applications exigent des performances quil est difficile dobtenirsans associer troitement les fonctions de traitement, dacquisition et decommande de puissance. Pour cette raison, lasservissement estdirectement trait par la fonction commande de puissance, soit enanalogique, soit par des bus rapides (Canopen, etc.) ou bien par des busspcialiss (Sercos, etc). Ce type darchitecture se retrouve aussi bien surdes variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones que pour moteurssynchrones (systmes boucls). La ncessit dassocier un traitement squentiel de variables analogiqueset tout ou rien a pouss les constructeurs ajouter sur les variateurs devitesses :- des cartes dentres/sorties,- des cartes de communication,- des cartes de traitements de type automates programmables.Ces solutions sont aussi bien utilises dans des applications industriellesque dans des infrastructures.Nous illustrerons cette solution en prsentant un variateur de vitesseintgrant un automate.10A Fig. 7 Copie d'cran du logiciel Twidosoft 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel244v Traitement intgr un variateur de vitesseUne carte optionnelle programmable (C Fig. 8) permet de transformer lesvariateurs de vitesse Altivar en vritables lots dautomatismes. Cettecarte dite Controller Inside embarque toutes les fonctions dunautomate programmable :- Le logiciel de programmation Codesys offre les possibilits delangages graphiques normaliss IEC 61131-3. - Le traitement au plus prs de la commande du moteur apporte larapidit ncessaire aux mouvements. - Le bus Can Open matre permet de commander dautres variateurs(Altivar 31, Altivar 61 ou Altivar 71) et dchanger toutes les donnesncessaires.- La carte dispose de ses propres entres/sorties et accde cellesdes Altivar.- Les fonctions daffichage du terminal graphique sont conserves pourinformer et paramtrer.- La supervision est disponible via Ethernet et Modbus (ou un autrerseau de communication).CoDeSys est un outil de programmation utilisable sous Windows. Les cinq langages standardiss par lIEC 61131-3 sont supports.CoDeSys produit un code natif pour la plupart des processeurs courantset permet dtre utilis sur diffrentes plateformes de contrleurs. Il combine la puissance des langages de programmation avancs tel le C ou lePascal, ainsi que les fonctions des systmes de programmationdes automates. Le kit de programmation comporte un manuel, uneassistance en ligne et est disponible dans trois langues Allemand, Anglaiset Franais.Il est utilis par de nombreux constructeurs, Schneider Electric la adoptpour les variateurs de vitesse Altivar et Lexium.v Applications La figure 9 donne quelques exemples dapplications dun variateur devitesse intgrant une carte Controller Inside.A Fig. 8 Variateur de vitesse Altivar et sa carteautomate Application Description ExempleRseau dinfrastructures Utilis dans les stations depompage pour alimenterles usags en eau potable.Machines spciales Diffrentes applications :- machines de bobinage - machines automatiquesdassemblage- machines bois.Convoyeurs Utilis en coordination avecles mouvements de levageet des navettes.A Fig. 9 Exemples d'application d'une carte Controller Inside

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel245v Schma typePour ne pas alourdir la prsentation de cette solution, la partie puissanceet son alimentation ne sont pas reprsentes sur la figure 10.Ce systme comprend pour la partie schmatise ci-dessus : Matriel- une carte Controler Inside installe dans un Altivar 71, le variateur estmatre sur le bus Canopen,- un variateur ATV31 et ATV71 avec interface intgr Can Open, - un servo drive Lexium 05 avec interface intgre Can Open. Ledialogue utilisateur est gr par un terminal graphique Magelis XBT-GT, il est reli a llot par une liaison Modbus- un lot dentres/sorties distribues Advantys STB. Logiciels- un logiciel de programmation PS1131 (CoDeSys V2.3), - un logiciel de configuration PowerSuite pour les ATV31, ATV71 etLexium 05,- un logiciel de configuration Vijeo-Designer V4.30 pour Magelis,- un logiciel de configuration Advantys Configuration Tool V2.0.b Solutions AutomaticienLes automatismes modernes sont trs exigeants en nombre et typesdentres et de sorties. Ils doivent tre capable de traiter les squencesde lautomatisme et de fournir les informations ncessaires la gestion et la maintenance. La complexit des systmes imposent des temps deconception et de mise en uvre relativement long et coteux.10A Fig. 10

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel246Les constructeurs proposent une double approche pour rduire les cots :- Dune part, des offres modulaires en logiciel et en matriel, quipermettent au client damortir ses cots dapprentissage sur toutesses applications. - Dautre part, des outils logiciels qui acclrent la productivit, grentles historiques et facilitent la maintenance et lvolutivit des systmes.Ce type de solution dautomatisme est utilis dans les processus industrielscomportant plusieurs machines lies ou dans des infrastructures. La figure 11 prsente quelques cas dutilisations.v Applications Il nest pas dans notre propos de dvelopper une application complte,mais den illustrer le principe en prsentant une partie significative. Un automate Premium est utilis pour contrler un lot local. Celui-ci estconstitu dune plate-forme dentres/sorties Advantys STB, de quatrevariateurs de vitesse et de modules externes dentre/sorties. Chaquelment est connect sur un bus Can Open. Cette implmentation peutfacilement tre tendue par ladjonction dautres variateurs ou desentres/sorties supplmentaires. Lautomate est reli llot par un busModbus/TCP. Les variateurs et les moteurs sont aliments en 230V AC.Une source additionnelle est utilise pour fournir le 24V DC. v Schma typeUn schma type est donn en figure 12.Application Description ExempleEquipement de Utilis sur un processusmanutentioncomportant plusieurssystmes detransporteurs etintgrant desinformations extrieures.Machines demballage, Utilis pour des machines textiles, machines de dcoupemachines spciales de pliage intgres dansune ligne de production.Pompes et ventilateurs Utilis pour dessystmes de circulationdeau, de rfrigrationasservis des mesuresextrieures telles que ledbit.A Fig. 11 Illustration des applications AutomaticienA Fig. 12 Schma type d'une application "Automaticien"

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel247Liste des composants du systme :- un automate TSX Premium (PLC),- une source courant continu Phaseo (alimentation 24V),- un variateur de vitesse ATV31,- un lot dentres et de sorties Advantys STB, - un module dentres/sorties protges IP67 Advantys FTB, - un moteur triphas cage. Logiciels :- un atelier de programmation dautomate Unity Pro V2.0.2 (PLC),- un logiciel de configuration des lots dentres/sorties Advantysconfiguration software V1.20, - un logiciel de configuration des variateurs de vitesse ATV31PowerSuite V2.0. v Latelier logiciel Unity Pro Unity Pro est le logiciel commun de programmation pour la mise au pointet lexploitation des automates Modicon Premium, Atrium et Quantum.Reprenant les valeurs dusage de PL7 et Concept, Unity Pro ouvre lesportes dun ensemble complet de nouvelles fonctionnalits pour plus deproductivit et de collaboration entre les logiciels (C Fig.13). Les principales caractristiques dUnity Pro- Interfaces graphiques Windows 2000/XP.- Icnes et barres doutils au choix.- Profils utilisateurs.- Conception graphique des configurations matrielles.- Convertisseurs intgrs PL7 et Concept.- Gnration automatique des variables de synchronisation sur Ethernet(Global Data).- Les 5 langages IEC61131-3 sont supports en standard avec desditeurs graphiques.- Intgration et synchronisation des diteurs, programme, donnes,blocs fonctions utilisateurs.- Rutilisation drag & drop des objets en bibliothque.- Import/Export XML et rallocation automatique des donnes.- Automatisation des tches rptitives par macro VBA.- Systme de redondance Hot Standby plug & play.Unity Pro propose un ensemble complet de fonctionnalits et doutilspermettant de calquer la structure de lapplication sur la structure duprocd ou de la machine. Le programme est dcoup en modulesfonctionnels. Assembls et hirarchiss, ces modules forment la vuefonctionnelle et regroupent :- Les sections de programme.- Les tables danimation.- Les crans oprateurs.- Les hyperliens.10A Fig. 13 Copies dcran de latelier logiciel Unity Pro 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel248Les fonctions lmentaires, utilises de manire rptitive, sontencapsulables dans des blocs fonctions utilisateurs (DFB) en langageIEC 61131-3.Pour crer une base de rfrences applicatives, Unity Pro gre desbibliothques projet et application, en local ou sur serveur.Dot de prs de 800 fonctions en standard, Unity Pro peut tre enrichipar les standards clients (variables, types de donnes, blocs fonctions).Il comporteaussi :- Des variables symboliques indpendantes de la mmoire physique.- Les types de donnes structures dfinis par lutilisateur (DDT).- La gestion de version des blocs fonctions DFB et DDT dans lalibrairie.- Une bibliothque dobjets graphiques pr-anims pour les cransoprateurs.- Les donnes de programmation protges en criture et/ou lecturepour viter les modifications.- La possibilit de dveloppement de blocs fonctions en C++ avecloption Unity EFB Toolkit.Placs en librairie sur le PC local ou sur serveur distant, les objets delapplication et leurs proprits sont utiliss et partags par tous lesprogrammes. Toute modification dun objet en librairie est automatiquementreporte dans les programmes qui les utilisent :- Les modules fonctionnels sont rutilisables dans lapplication ou entreprojets par import/export XML.- Les blocs fonctions sont instancis par drag & drop partir de lalibrairie.- Toutes les instances hritent automatiquement (sur choix utilisateur)des modifications en librairie.- Slection et paramtrage des objets graphiques crans oprateurspar drag & drop.Un simulateur automate sur PC intgr dans Unity Pro, il permet dequalifier au maximum lapplication avant la mise en service sur le site,reproduisant fidlement le comportement du programme cible. Tous lesoutils de mise au point sont utilisables en simulation :- Excution pas pas du programme.- Point darrt et de visualisation.- Animations dynamiques pour visualiser ltat des variables et lalogique en cours dexcution. Les crans dexploitation facilitent lamise au point par des vues qui reprsentent ltat des variables sousforme dobjets graphiques : voyants, courbes de tendance, etc.Comme pour la configuration, les modules mtiers bnficient dcransparticuliers pour leur mise au point : les fonctions offertes sont adaptesau type de module mis en uvre (entres/sorties Tout ou Rien,analogique, comptage, communication, etc.).Un historique des actions oprateurs est archiv dans un fichier standardet scuris de Windows. Des liens hypertextes permettent de lier lapplication tous les documents et outils ncessaires lintervention enexploitation ou en maintenance. Les outils de diagnostic Unity Pro fournit une bibliothque de DFBs de diagnostic application.Intgrs dans le programme, ils permettent selon leur fonction desurveiller les conditions permanentes de scurit et lvolution du procddans le temps.Une fentre de visualisation affiche en clair et de faon chronologique, parhorodatage la source, tous les dfauts systme et application. Unsimple clic sur cette fentre donne accs lditeur de programme danslequel a t dclenche lerreur (recherche des conditions manquantes la source). 10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel249Les modifications en ligne peuvent tre regroupes de manire cohrenteen mode local sur le PC et transfres directement dans lautomate enune seule opration pour tre prises en compte dans le mme tour decycle.Les liens hypertextes intgrs dans lapplication donnent accs, en localou distance, aux ressources utiles (documentation, outil complmentaire,etc.) pour minimiser les temps darrts.Une palette complte de fonctions permet de matriser lexploitation :- Historique des actions oprateurs sur Unity Pro dans un fichierscuris.- Profil utilisateur avec choix des fonctions accessibles et protection parmots de passe.La figure 14 prsente des crans dexploitation et des vues fonctionnellespour un accs direct et graphique aux diffrents lments de lapplication. Larchitecture client/serveur de Unity Pro rend accessible les ressourcesdu logiciel via des interfaces de programmation en VBA, VB ou C++, voicideux exemples :- Automatisation des tches rptitives (saisie, configuration,traduction, etc.).- Intgration dapplications spcifiques (gnrateur de code, etc.). Les changes avec les autres logicielsLe format XML (C figure 15), standard universel W3C pour lchange dedonnes sur Internet, a t adopt comme format source desapplications Unity Pro comme les variables, programmes, entres/sorties,configuration, etc. Par simple import/export, il est possible dchanger tout ou partie delapplication avec les autres logiciels du projet (CAO, etc.).Unity Developers Edition (UDE) et ses interfaces de programmation enlangage C++, Visual Basic et VBA permet le dveloppement des solutionssur mesure, comme la ralisation dinterfaces avec une CAO lectrique,un gnrateur de variables, un programme automate, ou lautomatisationde tches rptitives en conception. De nombreux diteurs de logicielsont utilis UDE, afin de simplifier les changes de donnes avec UnityPro. La figure 16 en donne quelques exemples :10A Fig. 14 Ecrans d'exploitation et vuesfonctionnelles d'Unity ProA Fig. 15 Utilisation du format XML dans Unity ProDomaine Socit ProduitElectrical CAD ECT PromiseElectrical CAD EPLAN EPLANElectrical CAD IGE-XAO SEE Electrical ExpertElectrical CAD AutoDesk AutoCAD ElectricalElectrical CAD SDProget SPAC AutomazioneProcess Simulation Mynah MimicChange Management MDT Software AutoSaveApplication Generator TNI Control BuildSCADA/Reporting Iconics GENESIS BizViz SuiteSCADA EuropSupervision PanoramaSCADA Arc Informatique PCVue32Graphical User Interface ErgoTech ErgoVUSCADA Areal TopkapiSCADA Afcon P-CIMMES Tecnomatix/UGS XFactoryHistorian/RtPM OSISoft PIWeb Services Anyware PLC AnimatorA Fig. 16 Editeurs de logiciels utilisant linterface UDE

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel250 Compatibilit avec les applications existantesEn standard, les applications PL7 et Concept IEC 61131 sont importesdans Unity Pro par un convertisseur intgr. La mise jour du systmedexploitation, fournie avec Unity Pro, est possible sur la plupart desprocesseurs automates Modicon Premium et Quantum.La priphrie existante dentres/sorties, les modules mtiers,communication et bus de terrain restent compatibles avec Unity Pro.b Solutions Automaticien-producticienNous abordons ici les architectures complexes qui mettent en uvreplusieurs automates communiquant entre eux et avec des postes desupervision (SCADA). Ces architectures sinterfacent galement avec lessystmes de gestion de lentreprise.Loptimisation des systmes impose une approche globale mettant enrelation lensemble des mtiers de lentreprise, des partenaires et desmoyens. Nous distinguons deux types dinteractions :- Le Temps rel qui caractrise la liaison pendant la phasedexploitation, aux systmes de gestion de la relation client (CRM), degestion des stocks, de production (MES) et de gestion comptabledans le but doptimiser les flux. - Lapproche Collaborative. La mise en relation des acteurs parlintermdiaire des outils logiciels durant les phases de conception, deralisation, dexploitation et de maintenance permet de rduire lestemps et les cots affrant loutil de production et den amliorer laqualit.La diversit des applications rend complexe la comprhension dupositionnement de chacune dentre elles par rapport son environnement.Les besoins dchanges inter logiciel conduisent une approchecollaborative de tous les mtiers.v Le temps rel et les logiciels de lentreprise Le dessin de la figure 17 fait apparatre les logiciels les plus frquemmentrencontrs dans un atelier ou dans une usine. Nous pouvons distinguerquatre niveaux :A Fig. 17 Les quatre niveaux de lentreprise

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel251 Le niveau entreprise (corporate level)Il est caractris par un flux dinformation trs important. Les standardsde la bureautique et dInternet se sont imposs. Les logiciels fonctionnentsur des PC ou des serveurs plus puissants. Le niveau atelierIl est caractris principalement par les outils de supervision et lesautomates chargs du processus. Ethernet sest impos comme standardde communication entre les univers des ordinateurs et des automates. Le niveau machineLa notion de temps rel conditionne le choix des outils de communication.PC industrielset automates se rpartissent les tches, les liaisons se fontsoit par des bus de terrain (CanOpen pour Schneider Electric) soit parEthernet associ des couches applicatives spcifiques. Le niveau capteurLes liaisons fil fil sont concurrences par le bus Asi particulirementbien adapt cet usage. v La collaboration de conception et de ralisation des moyensLes logiciels dautomates que nous avons prsents aux paragraphesprcdents sont limits contrler des ensembles conus sparment etdevant fonctionner de faon autonome, mme si parfois des liaisons decommunication sont ncessaires.De nouveaux outils ont t dvelopps autour des logiciels de program-mation pour prendre en compte les contraintes imposes par la mise enparallle des travaux de conception et de ralisation. Ils permettent, enassistant les dveloppeurs, de simplifier et dacclrer leur travail, dassurerla traabilit et de rduire les erreurs.En effet, considrons le cycle, depuis ltude jusqu la fin de vie dunemachine ou dun processus, (C fig.18), la diversit des mtiers associsau cycle de vie ncessite la collaboration des diffrents mtiers. Cettecollaboration est rendue possible travers les outils tels que la CAOmcanique et lectrique, les ERP, MES, SCADA, etc.Au cur de loffre Schneider Electric, Unity Pro et UAG (gnrateurdapplications) saffichent comme la plate-forme dautomatisme logicielleet matrielle de nouvelle gnration fonde sur louverture et lacollaboration entre les outils qui couvrent les besoins depuis les tudesjusqu la maintenance des systmes qui sont reprsents en figure 18.Latelier logiciel Unity Pro ayant t dcrit dans le chapitre prcdent,nous consacrerons un paragraphe expliquer le fonctionnement dUAG.10A Fig. 18 Les deux plates-formes logicielles Unity Pro et UAG

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel252Pour assurer la collaboration avec lenvironnement, plusieurs outilslogiciels complmentaires ont t dvelopps. La figure 19 prsentantleurs fonctions sera suivi par quelques explications succinctes sur leursfonctionnements.Lutilisation des principaux standards informatiques tels quEthernetTCP/IP, Web, OPC, SOAP, XML, etc., facilite la collaboration verticale tous les niveaux de lentreprise et permet :- Une meilleure visibilit de linformation en temps rel.- Une interoprabilit entre le procd et les systmes dinformation(MES, ERP, etc.).- Les changes avec les outils de conception telle que la CAO.UDE : Unity Developers EditionAvec Unity Developers Edition (UDE), Unity senrichit dun logicielspcialis pour les dveloppeurs informatiques en VBA, VB ou C++. Iloffre laccs tous les serveurs dobjets des logiciels Unity Pro pour ledveloppement de solutions sur mesure, comme par exemple, laralisation dinterfaces avec une CAO lectrique ou un gnrateurautomatique dapplications.UAG : Unity Application GeneratorUAG est un outil de conception qui sappuie sur une approche par modulesrutilisables (PID, vanne, moteur, etc.) il est conforme au standard ISA 88.UAG gnre le code programme des automates de larchitecture ainsi queles graphiques du ou des SCADA. De plus, par une saisie unique, il greune base de donnes commune aux diffrents lments assurant ainsi lacohrence de lapplication.La saisie unique des informations assure rapidit et cohrence entre lesdeux environnements.Par cette approche de conception structure et modulaire, UAG offre unerduction significative du cot de dveloppement, et facilite la validation etla maintenance du projet dautomatisme.Composants FonctionUnity Pro Atelier de dveloppement des applications monoautomate en environnement collaboratif UAG Dveloppement dapplications multi automatesUnity Application et SCADA par approche objets. Conforme auGenerator standard ISA S88UDE Logiciel pour dveloppement en langagesUnity Developer Edition informatique VBA, VB, C++OFS Serveur OPC de Schneider Electric mettant enOPC Factory System relation les environnements micro-informatiques etautomates Factory Cast Assurer un passage dinformation entre unEnvironnement Web environnement dautomates et lenvironnementinformatiqueCITEC SCADA Logiciel de SCADA AMPLA Logiciel de MESCoupleur Ethernet Coupleurs utilisant les services de Factory CastLogiciels deconfiguration etde paramtrageXBT L1000 Cration de dialogue oprateurVijeo designer Cration de dialogue oprateurVijeo Look Mini SCADAPower Suite Configuration des variateurs Altivar et des dmarreursAltistart et Tesys UA Fig. 19 Outils logiciels complmentaires

10.4 Catgories dapplications10. Traitementde donneset logiciel253OFS : OPC Factory SystemOFS, adaptation dOPC (OLE for Process Control) lenvironnementSchneider Electric, est un logiciel de communication entre lenvironnementmicro-informatique et les automatismes industriels. Dorigine Microsoft, ilest driv de DDE, puis dOLE vers OLE Automation utilisant COM/DCOMde Windows. Une fondation, regroupant des offreurs et des diteurs de Logiciels, greles volutions dOPC et garantie la compatibilit ascendante, ainsi quelinteroprabilit entre les diffrents produits logiciels.Les volutions sont conditionnes par les besoins industriels suivants : - Fournir aux applications informatiques une interface base sur desstandards ouverts, offrant un accs simple et commun aux donnesde latelier.- Favoriser une meilleure interoprabilit entre les applicationsdautomatisme et de contrle, les quipements de terrain, et lesapplications informatiques.- Proposer une architecture multi Client/Serveur.- Permettre un accs au Serveur Local ou distant.- Faire circuler une information temps rel.Factory Cast : environnementWeb Un ensemble doutils font communiquer les applications par Internet entenant compte des contraintes suivantes :- Communiquer entre les applications. - Etre compatible avec le web et Internet.- Utiliser des solutions non propritaires bases sur des normes et desstandards.- Faciliter limplmentation.Les applications doivent communiquer quel que soit : - Le langage dans lequel elles ont t dveloppes.- Le systme dexploitation sur lequel elles sexcutent. La technologie, compatible avec lutilisation dInternet, est base sur unprotocole standard SOAP XML (Simple Object Access Protocol) cohabitantavec HTTP, elle permet la communication entre les applications.Une description standard des services et des interfaces est fournie parune application WSDL (Web Service Description Language) qui est unebibliothque de fonctions daccs aux donnes standardises et autodocumentes.Lassociation de ces technologies est communment appele WEBSERVICES, de plus elle est indpendante des plates-formes, deslangages et des systmes dexploitations.SCADA : logiciel de supervisionLe SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) est un logicielindustriel conu pour optimiser la gestion de production. Il permet lepilotage en temps rel dun atelier de fabrication, partir des besoins deproduction et des moyens disponibles. Coupleurs EthernetLes diffrentes dclinaisons des coupleurs Ethernet proposent desarchitectures modernes, ouvertes aux diffrentes technologies logiciellesactuelles et fournissent des outils aux utilisateurs les autorisant raliserleurs propres fonctions. Cela permet une organisation objets totalement compatible avec les environnements informatiques de typeMES et ERP.10 10.5 UAG : Gnrateurs dapplications10. Traitementde donneset logiciel25410.5 UAG : Gnrateurs dapplications Unity Application Generator (UAG) est un logiciel de conception ainsiquun outil de gnration qui permet une intgration entre les automatesprogrammables et les systmes de supervisions (SACDA) ou lesinterfaces de dialogue homme/machine (HMI). Pour ce faire, UAG utilise latechnique de la base de donnes unique des systmes de contrlehybride qui combinent les fonctions des DCS et des automates (API). SiUAG sert les applications mono-automate, son emploi est particulirementjustifi dans les architectures multi-automates. UAG utilise toute lapuissance de Unity Pro quil associe troitement avec des systmes desupervision Monitor Pro, I-FIX ou autres.b Une rduction significative des temps dedveloppementUAG et les concepts sous-jacents permettent dimpliquer trs tt lesdiffrents acteurs avec le client (C Fig.20). La rutilisation des objets, lafacilit de mise jour et de test permettent de rduire de 20 30 % ladure du projet, ce qui signifie plusieurs mois sur les projets consquents.b Principales caractristiques dUAG- Une seule entre pour la base de donne automate/interface homme/machine (SCADA). - Utilisation et remploi des objets partir de librairie.- Paramtrage des applications du process.- Gnration incrmentale pour les SCADA.- Cartographie globale des ressources.- Application PLC (code, variables, configuration, communication,etc.).- Application SCADA (symboles, synoptiques, variables, attributs,alarmes, etc.).- Gestion des communications (Ethernet, ModBus+).- Interface gnrique sous XML.A Fig. 20 Rduction des temps de dveloppement

10.5 UAG : Gnrateurs dapplications10. Traitementde donneset logiciel255b Fonctionnement du gnrateur UAGUnity Application Generator est constitu de trois outils (C Fig.21).En rsum, lensemble des trois outils est reprsent sur le synoptique dela figure 22.v Lditeur dobjets ScoDUnity Application Generator (UAG) est un outil orient objet et bas surdes modules de contrle. Un module de contrle dcrit une unit deprocess et inclu tous les aspects de la tche dautomatisme :- La logique de lAPI.- La reprsentation pour loprateur, dans le systme de supervision.- Les proprits mcaniques et lectriques de lunit.- La maintenance et le dpannage.La reprsentation multi-facettes de ces lments dans UAG est appeleSmart Control Device (SCoD), cest lquivalent des modules de contrlede la norme ISA 88.Linstance dun contrle a une reprsentation physique quivalente. Cepeut-tre :- Un composant rel, qui peut tre pris et inspect, tel quun moteur,une vanne ou un transmetteur de temprature.- Un lment de contrle qui est utilis pour rguler dautres fonctionstelles quune boucle PID, un temporisateur ou un compteur.Les modules de contrle sont dfinis et utiliss dans des librairies detype, lditeur SCoD est loutil qui cre, modifie et groupe les contrlesclients spcifiques dans des objets (SMart Control Device).A lintrieur de lditeur SCoD, bas sur linterface DFB/EFB, la dfinitiondes rgles et des proprits incluent : - Linterface graphique utilisateur (GUI).- La configuration obligatoire de linstance du ScoD.- La configuration optionnelle de linstance du ScoD.- Lhritage de linstance du ScoD.- Les relations, simples et complexes, hrites par le module slectionnaussi bien que les autres ScoD.- La dfinition des donnes reporte depuis et vers le HMI.- La dfinition des donnes lies au modle topologique.- Les informations spcifiques au HMI comme les alarmes, les units demesure, les niveaux daccs.- La rfrence aux informations spcifiques du HMI telles que lesActivesX, les symboles et ce par module.- La rfrence aux informations spcifiques de lautomate, telles que lesDFB/EFB par module.- La documentation ScoD.10Outil Champ LibrairieSCoD Editor Librairies Spcification des modules decontrle, importation des DFBs ouEFBs, spcification des attributset dfinition des configurationsdcran ( lintrieur dUAG).UAG Customization Personnalisation Dfinition des profils utilisateurspour un projet incluant : les rglesde nomage, les catalogues desspcifications matrielles, leslibrairies, etc. Unity Application Projet Conception du projet, analyseGenerator fonctionnelle et gnrateurdapplications.A Fig. 21 Les outils dUAGA Fig. 22 Synoptique dUAG 10.5 UAG : Gnrateurs dapplications10. Traitementde donneset logiciel256Prenons une vanne comme exemple de Smart Control Device. Une valveest gnralement utilise comme dispositif disolement pour empcher oupermettre lcoulement de liquide ou de gaz dans un conduit. En gnral,elle est lie trois signaux numriques :- Le contact de fin de course ouvert et ferm.- Le signal pour lactionneur.Il existe une grande varit de vannes standards, depuis les plus petitesactionnes par des solnodes aux plus grandes actionnes par desmoteurs.A partir de lInterface de logique de contrle de lautomate (API), lesproprits sont assignes en fonction des diffrents types de vannes.Par dfaut la vanne est insre comme Energize-to-Open, lutilisateurayant la possibilit de spcifier Energize-to-Close.Le temps de fonctionnementTravel Time-out doit tre compris danslintervalle [min Value.. max Value].La figure 23 reprsente une capture dcran de lditeur.v UAG Customisation EditorCet diteur (C Fig.24) permet de dfinir un langage commun entre lesdiffrentes personnes (exploitation, automatisme, maintenance). Il dcrit laliste des lments utiliss et leur dfinition, les objets (SCoD) et lesspcifications des interfaces hommes/machines (HMI).La personnalisation commence par :- La liste des librairies de ScoD.- La liste des modules matriels (hardware) autoriss.- Le niveau daccs.- La dfinition des noms dlments du processus.- Les proprits spcifiques des HMI ou SCADA.Si nous prenons nouveau lexemple dune vanne. Lutilisateur a besoinde dfinir exactement cette vanne afin de ne pas la confondre avec uneautre dans son systme qui ne compte dailleurs pas que des vannes. Ilva dcider de standardiser la structure du nom des composants de sonsystme : . Une vanne donne aura un nom unique parexemple : 2311VAL4.Ainsi tous les autres lments peuvent tre dfinis :- La localisation de ScoD correspondant la vanne.- La section du programme dans lautomate.- Les modules hardware associs de lautomate.- etc.La standardisation est dfinie, dans les applications dAPI et dHMI,pourlensemble des oprateurs et des spcialistes dautomatismes et duprocess. Le projet suit les rgles sans exception. Le personnel demaintenance pouvant tre form avec ces outils. La gestion du projet estfacilite tant que le nombre de vannes est connu.v Gnrateur dapplicationsUnity Application Generator est un logiciel de conception et danalysefonctionnelle gnrant les applications pour les automates et les SCADA(C Fig.25).A Fig. 23 Lditeur dobjets SCoDA Fig. 24 L'diteur d'lments "CustomisationEditor"A Fig. 25 Logiciel Unity Application Generator 10.5 UAG : Gnrateurs dapplications10. Traitementde donneset logiciel257Deux tches indpendantes consistent gnrer le modle physique et lemodle topologique :- Le modle physique dcrit le processus sous la forme dunearborescence dlments comme le montre la figure 25.- Le modle typologique dcrit le matriel dautomatisme du processus,incluant les automates (API), les entres/sorties, les rseaux, les Pc,etc., comme lillustre la figure 26.b UAG et la norme ISA88 v Norme ISA 88 : Organisation avance du Contrle de ProcessusLe Contrle avanc sintresse lalgorithmique de base permettantdamliorer les comportements des dispositifs de contrle automatique, ilprend aussi en compte les perturbations organisationnelles et conomiqueset va jusqu remettre en cause les quipements, les mthodes et lesrsultats des processus de fabrication. La norme ANSI/ISA-88 propose des concepts efficaces pour lorganisationfonctionnelle des applications en vue datteindre un degr de robustesse quipermette ladaptation continuelle des systmes soumis ces contraintes.Cette norme focalise sur plusieurs points essentiels :- La flexibilit, la rduction de la complexit et des temps dedveloppement, et la matrise des processus.- Lapproche objet et la rutilisation des classes dobjets.- La sparation du Procd et du processus.- La sparation du contrle de processus et de lautomatisme desquipements.Une information complte sur cette norme est disponible sur le site http://www.s88.nl.Unity Application Generator utilise la terminologie de la norme ISA 88pour le contrle batch Part 1 : Models ad Terminology . En adoptant lastructure de cette norme, lutilisateur dUAG a la possibilit dedcomposer les tches de son process en accord avec ses propresrgles, il effectue ensuite, avec laide dUAG et des lments dfinis, larecomposition de ce process.10A Fig. 26 Modle typologique 10.6 Dfinition des principales abrviationsemployes10. Traitementde donneset logiciel25810.6 Dfinition des principales abrviations employesDCS Distributed Control SystemHMI Human Machine InterfacePLC (programmable logic controler) quivalent API (automateprogrammable industriel).SCADA (supervisory control and data acquisition) quivalent Superviseur (voir paragraphe SCADA).UAG Unity Application Generator.MES Manufacturing execution system (abrg en MES) est un systmeinformatique dont les objectifs sont essentiellement de collecter en tempsrel les donnes de production de tout ou partie dune usine. Cesdonnes collectes permettent ensuite de raliser un certain nombredactivits danalyse :- traabilit, gnalogie,- contrle de la qualit,- suivi de production,- ordonnancement,- maintenance prventive et curative.LISA a normalis et standardis la structure des progiciels de MES.Souvent un MES se situe entre la partie automatisme de lusine et lessystmes ERP de planification dentreprise du type SAP.ERP Enterprise Ressources Planning, en anglais, soit progiciel degestion intgr , logiciel qui permet de grer lensemble des processusdune entreprise, en intgrant lensemble des fonctions de cette dernirecomme la gestion des ressources humaines, la gestion comptable etfinancire, laide la dcision, mais aussi la vente, la distribution,lapprovisionnement, le commerce lectronique. CRM Customer Relationship Management. En franais Gestion de laRelation Client (abrge GRC) constitue un nouveau paradigme dans ledomaine du marketing.La GRC a pour but de crer et entretenir une relation mutuellementbnfique entre une entreprise et ses clients. Dans ce mode de relationscommerciales, lentreprise sattache la fidlit du client en lui offrant unequalit de service quil ne trouverait pas ailleurs.Limage souvent employe pour illustrer ce concept est celle de la relationentre un petit commerant et ses clients. La fidlit de ces derniers estrcompens, car le commerant connat leurs attentes et est capable dyrpondre et de les anticiper (comme un boulanger qui vous met de ctune baguette cuite selon votre prfrence et vous fait crdit). 25910