Le design des interfaces hommes-machines fait son entrée dans le monde industriel

Heiko Luckhaupt, Category Marketing Manager, Automation & Control, RS Components

 

Depuis plus de dix ans, les progrès réalisés dans la conception des interfaces hommes-machines (HM) contribuent très largement au développement du marché des produits électroniques de grande consommation. Désormais, tous les consommateurs demandent des produits offrant une grande facilité d'utilisation et une esthétique avancée.

Cette tendance concerne aussi bien le contenu que l'apparence. Le développement d'une interface pour smartphone est évidemment un important et complexe processus d'ingénierie. Mais le même niveau de technicité et de compétence doit être investi dans le design d'un produit apparemment simple, comme un modem/ routeur. Dans ce cas, seulement trois ou quatre voyants LED donnent des informations opérationnelles et deux boutons-poussoirs sont nécessaires pour effectuer l'installation automatique par un utilisateur sans formation particulière. En cas de problème, un des boutons sert à activer l'assistance technique à distance.

De nombreux principes acquis sur le marché de la grande consommation sont maintenant appliqués dans la conception des interfaces HM et des panneaux de contrôle. Le plus frappant est le remplacement croissant des systèmes de commande, indicateurs, écrans et commutateurs, par des panneaux intégrant des écrans graphiques tactiles. De nombreuses gammes de PLC et de contrôleurs logiques incluent aussi des interfaces utilisateurs graphiques qui ressemblent plus à des ordinateurs de bureau qu'à des consoles alignant des boutons et des compteurs.

Cependant, le design des interfaces HM modernes ne se limite pas à la seule intégration des écrans tactiles. En combinant des solutions plus traditionnelles avec le nouveau design des interfaces, les concepteurs peuvent offrir les meilleurs avantages en termes de robustesse, de facilité d'intégration, de prix et de rétrocompatibilité.

Un distributeur comme RS peut offrir tous les types de composants requis pour tirer le meilleur parti de cette nouvelle souplesse d'utilisation. RS apporte aussi le support technique pour prendre des décisions informées et créatives, faire les choix les mieux adaptés pour aboutir à la bonne solution, aussi bien pour développer de nouvelles installations que pour maintenir et mettre à niveau des équipements existants.

Les boutons poussoirs et les indicateurs restent prédominants pour les fonctions de commande et de contrôle. Bien que souvent considérées comme des solutions « traditionnelles », ces produits ne sont pas restés à l'écart des progrès technologiques.

Les produits modernes supportent des installations rapides et faciles, ne nécessitant qu'une seule personne et souvent aucun outil. Des fonctions très diversifiées, telles que commutateurs sélectionneurs et commutateurs sécurisés à clé, sont disponibles dans des diamètres de 16 mm à 30 mm. L'adoption des diodes LED a élargi le choix des couleurs, réduit la consommation d'énergie et amélioré la convivialité des consoles et panneaux de commande. Les produits disponibles offrent maintenant des niveaux de robustesse encore améliorés, des protections environnementales supérieures, une longévité accrue et des utilisations adaptées à la quasi-totalité des environnements.

La gamme Harmony ZB4/XB4 de Schneider Electric démontre un grand nombre de ces tendances. Conforme au standard industriel des orifices de fixation de 22 mm, la gamme Harmony ZB4/ XB4 se caractérise par des boutons poussoirs avec ressort de rappel ; des boutons poussoirs rétroéclairés, des boutons d'arrêt d'urgence coup de poing avec verrouillage instantané ; des LED, des lampes témoin incandescentes et au néon ; des sélectionneurs et des commutateurs sélectionneurs à clé.

Avec des indices de protection IP66 et IP69K et la conformité aux normes internationales EN/IEC, UL, CSA, CCC et NEMA standards, entre autres, ces robustes dispositifs combinent des contacts électriques à faible charge et une excellente performance à haute puissance. La rapidité et la facilité d'installation sont des avantages clés, avec une seule vis anti-rotation autorisant un montage et un démontage d'une seule main.

ABB fournit aussi une gamme complète de circuits pilotes, combinés avec un portefeuille étendu de produits basse tension, tels que contacteurs, démarreurs progressifs, démarreurs DOL et Y/D, relais électroniques, disjoncteurs et commutateurs.

ABB offre les gammes Modulaire et Compact. La gamme Modulaire réunit une large sélection de produits qui peuvent être combinés pour bénéficier d'une remarquable souplesse d'utilisation, avec un système clipsable propriétaire garantissant des montages rapides et simples. La gamme Compact se caractérise par une construction tout en un et un design robuste, gage de simplicité supplémentaire et de facilité d'installation.

Toute la gamme Compact et des systèmes sélectionnés de la gamme Modulaire sont homologués IP67 et IP69K. Par conséquent, les produits peuvent supporter des immersions périodiques, des lavages à haute pression et à haute température, répondant aux besoins de divers secteurs, tels que la production de produits alimentaires et de boissons, ou la fabrication de ciment.

Outre ses indicateurs et boutons poussoirs Titan standard et à haute protection, Eaton offre la gamme RMQ16 conçue pour les applications exigeant un encombrement minimal. Les divers éléments de panneau peuvent être encastrés sur tous les côtés, sans aucun écart. Comparés aux gammes 22 mm conventionnelles, les produits RMQ16, avec des dimensions frontales de 18 mm x 18 mm, permettent de multiplier par trois la densité d'information.

Cette gamme offre deux tailles d'éléments frontaux : 25 x 25 mm et 18 x 18 mm, avec la même ouverture de montage standard de 16,2 mm. Les auxiliaires de commande peuvent être fournis avec des LED à la place des lampes incandescentes, éliminant leur remplacement puisque les diodes ont une longévité égale à celle de la machine.

Pour des applications de sécurité et de contrôle d'accès, Eaton offre aussi le M22-ESA, un module de reconnaissance des empreintes, qui élimine les problèmes de clés perdues, de cartes d'identité égarées, ou de codes PIN oubliés. Le M22-ESA ne nécessite qu'une ouverture d'un diamètre standard de 22,5 mm pour effectuer une installation simple avec seulement un outil Moeller breveté. Il est capable d'enregistrer jusqu'à cent empreintes digitales différentes.

L'unité de signalisation Schneider Harmony XB5R constitue une variation intéressante des boutons poussoirs, utilisant des techniques de récupération d'énergie pour fournir un commutateur distant sans fil. La connexion sans fil a une portée maximale de 40 mètres à l'intérieur. Elle offre une liberté totale de positionnement des commandes, permettant à l'opérateur de se déplacer librement autour de la machine.

La fonction sans fil réduit non seulement la durée et le coût d'installation, mais elle élimine le risque de détérioration des câbles ou les problèmes liés à l'utilisation des borniers à vis. L'absence de connecteurs de câbles élimine les risques de pénétration de poussières. La technologie de récupération d'énergie élimine le remplacement et l'évacuation des piles pendant la durée de vie du commutateur.

Dans la catégorie des boutons poussoirs et voyants lumineux, les SIRIUS 3SB3 sont disponibles en plastique et en métal. Ils peuvent être montés par une seule personne avec un simple tournevis.

Ils interfacent avec les systèmes de commande par l'intermédiaire de l'Interface AS Siemens ou des commandes industrielles conventionnelles. Lorsque les applications présentent des conditions environnementales spéciales, telles que la résistance aux hydrocarbures, le fabricant propose des versions métal et polyamide.

Des fonctions quantitatives doivent souvent être intégrées aux panneaux de commande, pour afficher la température, le flux, la pression ou la vitesse. Elles doivent être non seulement faciles à lire, mais aussi autoriser les interactions de l'utilisateur.

Les contrôleurs de processus et de température montés sur panneaux supportent une gamme de fonctions diverses, de la simple commande Marche/Arrêt aux fonctions PID intégrales. Les fabricants visent à répondre à tous les besoins en couvrant tous les types d'entrées, tels que tension, courant, thermocouples et résistance. Les produits incluent des fonctions d'alarme qui avertissent les opérateurs lorsque des tolérances sont dépassées.

Par exemple, le contrôleur de processus PA 400 Baumer offre un ensemble complet de fonctions. Compatible avec tous les signaux de process ±10V DC ou ±20 mA, il est doté d'un affichage LED rouge de 14mm, fournissant des alarmes de dépassement de limites, de défaillance de capteurs. Il peut être programmé avec trois clés situées sur son panneau avant. En outre, une des versions offre une sortie de capteur 24V CC / 25 mA et deux seuils d'alarme et une sortie relais.

Parallèlement aux améliorations de la robustesse et de la souplesse des affichages LCD, la signalisation avancée des conditions d'alarme a favorisé l'intégration de la couleur dans les affichages alphanumériques, apportant aux opérateurs des messages visuels plus efficaces.

Cette technologie est intégrée dans les contrôleurs thermiques E5C, les minuteries numériques H5CX et les compteurs numériques H7CX d'Omron, dont les indications à deux ou trois couleurs (rouge, ambre et vert) signalent visuellement les points de consigne atteints ou les limites dépassées.

Par ailleurs, les fonctions couleurs peuvent différencier les affichages en fonction des quantités, par exemple, pour lire plus facilement les compteurs et les minuteries. Visant à faciliter la vie des utilisateurs, ces fonctions sont faciles à configurer par le concepteur du panneau ou son installateur.

Même si les composants des panneaux traditionnels ont beaucoup évolué au cours des dernières années, les changements les plus rapides viennent de l'intégration des affichages graphiques.

Pour le contrôle des systèmes PLC, Mitsubishi offre la gamme E des panneaux d'interface HM, qui supporte l'interconnexion avec des systèmes PLC de marque Rockwell, Siemens, Omron, Eaton, Telemecanique et Mitsubishi.

Ces systèmes sont dotés d'écrans tactiles LCD rétroéclairés et peuvent être configurés avec des outils de programmation Windows. Animés par un processeur Intel XScale RISC sous Windows CE, ils interfacent avec d'autres systèmes par des connexions RS232, RS422/485, Ethernet ou USB. Une bibliothèque de pilotes complète permet de contrôler l'état du système entier à partir d'un point unique, autorisant la collecte à distance des données et la programmation des téléchargements bidirectionnels de la maintenance.

De nombreux grands fabricants de systèmes d'automatisation fournissent aussi un support pour intégrer un contrôleur logique et des fonctionnalités d'interface HM en une seule unité. Par exemple, pour des applications présentant des contraintes d'espace et financières, les distributeurs de solutions d'automatisation, comme RS, peuvent configurer un système supportant l'intégration d'un PLC Bosch Rexroth IndraLogic dans un système d'affichage tactile sous Windows CE.

Cette approche préserve la compatibilité IEC 61131-3 et les avantages apportés par l'implémentation d'un système PLC en bénéficiant de l'interface bien connue et conviviale d'un dispositif Windows.

Le système MFD-Titan d'Eaton apporte une approche intéressante sur ce marché. Cet affichage multi-fonction pour panneau avant est compatible avec les systèmes de montage standard 22,5 mm, qui peuvent être accouplés directement à un module de contrôleur logique pour panneau arrière. L'ajout d'un module E/S analogique ou numérique clipsable permet de développer un contrôleur complet sur panneau.

Plusieurs fournisseurs offrent aussi des systèmes souples et configurables qui émulent les fonctions d'un panneau de contrôle traditionnel sur un écran tactile. Par exemple, le PanelPilot de Lascar Electronics combine un affichage TFT couleur de 6 bits, programmable avec une interface USB.

Les utilisateurs d'un PanelPilot peuvent choisir un type d'affichage analogique, numérique ou en barres graphiques, les couleurs des indicateurs, et des étiquettes textes, si nécessaire. Lorsque les choix d'affichage sont terminés par pointer-cliquer dans une application simple, la configuration est enregistrée et chargée dans l'affichage final.

Les challenges de l'utilisation quotidienne augmentent avec la complexité croissante des systèmes. Heureusement, cette progression dans la complexité est accompagnée par des améliorations continues des connaissances sur la relation entre l'homme et la machine. Les fabricants de panneaux et les ingénieurs des systèmes de contrôle peuvent les intégrer avec les progrès technologiques, pour produire une nouvelle génération de systèmes industriels qui éliminent les inconvénients liés à la complexité.