Guide Complet des Interfaces Homme-Machine (IHM)

Les machines sont construites pour alléger la charge de travail sur la main-d'œuvre manuelle, mais à la fin de la journée, elles sont contrôlées par des utilisateurs. La plateforme qui permet à ces machines d'être contrôlées par les utilisateurs est connue sous le nom d'IHM ou Interface Homme-Machine. Une IHM est simplement une interface, et un terme très large qui peut être utilisé pour des dispositifs tels que lecteurs MP3 et appareils électroménagers aux systèmes de contrôle de processus dans les industries manufacturières. Une IHM fournit une représentation visuelle d'un système et donne à l'utilisateur des capacités de surveillance et contrôle en temps réel, augmentant la productivité de manière conviviale.

Les produits IHM ont vu le jour à mesure que des machines plus complexes étaient développées, et qu'un besoin d'opération plus facile a surgi. Avant les IHM, des produits tels que l'Interface par Lots (1945-1968), l'Interface en Ligne de Commande (1969-présent), et GUI (1981-présent) étaient en usage. Bien que chaque interface ait sa propre chronologie, certaines étant encore utilisées aujourd'hui, l'IHM a découlé directement de la GUI ou Interface Graphique Utilisateur.

Une GUI utilise des boutons, zones de texte, boîtes de message, listes, formulaires, etc. pour fournir à l'utilisateur une interface interactive et facile à utiliser. Les IHM ont été développées au-dessus de celles-ci pour permettre aux machines d'être opérées plus efficacement.

IHM Expliquée

Les Interfaces Homme-Machine varient largement, des panneaux de contrôle aux installations nucléaires aux écrans mobiles. Mais dans ce cas particulier, les IHM pour les processus de fabrication seraient discutées. Pour les lignes de fabrication, un panneau de contrôle IHM offre une surveillance et un contrôle centralisés pour toute l'industrie. Un Automate Programmable Industriel (PLC) est étroitement associé à une IHM car il sert de backend de contrôle pour chaque bit d'information entrée/sortie de l'IHM.

Les décisions prises de manière visuelle sont bien plus faciles et compréhensibles que celles dans des environnements basés sur des commandes ou manuels. Afin de fournir un contrôle total à l'utilisateur, l'IHM doit être en contact constant avec le PLC, lui permettant de servir des informations en temps réel. L'IHM accède à des registres spécifiques dans le contrôleur, et les présente à l'utilisateur de manière compréhensible. De même, quand l'utilisateur prend une décision, l'IHM modifie simplement les valeurs des registres correspondants sur le contrôleur, provoquant une réaction basée sur le matériel.

Types d'IHM

Avant l'introduction des IHM, elles étaient imitées par un panneau de contrôle matériel qui consistait en des centaines de LEDs et boutons-poussoirs pour offrir une fonctionnalité similaire à l'utilisateur. Aujourd'hui, le scénario est bien différent.

Il y a trois types de base d'IHM :

• Remplaceur de boutons-poussoirs : Ce type d'IHM a rationalisé les processus de fabrication et centralisé toutes les fonctions qui étaient auparavant gérées par boutons-poussoirs et contrôles matériels similaires.

• Gestionnaire de Données : Pour les systèmes nécessitant un retour constant de la machinerie, les IHM Gestionnaire de Données ont été développées. Le gestionnaire de données permet à l'utilisateur de travailler sur des fonctions telles que tendances de données, enregistrement de données, gestion d'alarmes, etc., mettant une grande quantité de données à disposition.

• Superviseur : Une IHM Superviseur est installée chaque fois que des systèmes SCADA ou MES sont introduits. Ce type d'IHM tourne sur Windows, et a plusieurs ports Ethernet pour la communication. Ces systèmes surveillent de grandes zones, par exemple sites entiers et complexes.

Propriétés Physiques des IHM

Les propriétés physiques réelles d'une IHM varient de modèle en modèle, selon le type d'application et le fabricant choisi pour le travail. Une IHM située dans une usine d'eau serait caractérisée par plusieurs joints d'étanchéité pour la protéger des dysfonctionnements. En rétrospective, une IHM située dans un entrepôt n'aurait pas besoin de telles caractéristiques. La taille d'une IHM dépend de l'application spécifique. Si une fonction complexe doit être contrôlée, le système peut nécessiter plusieurs grands LCD, tandis qu'une application modeste peut ne nécessiter qu'un petit moniteur noir et blanc. De plus, les spécifications techniques varient également. Pour une IHM qui doit suivre et travailler avec des tonnes de paramètres, une grande quantité de mémoire et de puissance de traitement est nécessaire, mais pour une IHM qui n'a qu'à fournir un contrôle de base, un pool de ressources significativement plus faible suffirait.

Aspects Environnementaux pour une IHM

Considérer l'environnement d'exploitation est une étape importante qui ne devrait pas être manquée lors de la sélection d'une IHM. Par exemple, une IHM installée dans un entrepôt peut devoir subir des vibrations excessives. De même, une IHM installée dans une industrie de transformation alimentaire peut devoir faire face à l'eau, aux produits chimiques et autres agents. Pour une aciérie, la température doit toujours être considérée comme un facteur de sélection.

Logiciels de Programmation

Il y a trois catégories principales de logiciels de programmation à choisir pour les IHM :

• Propriétaire
• Indépendant du matériel
• Open source

Le logiciel propriétaire est fourni par le fabricant, et peut être déployé facilement sans beaucoup de tracas. L'inconvénient de l'utiliser est le manque de support et de flexibilité pour le matériel tiers.

Le logiciel indépendant du matériel, d'autre part, est interopérable et supporte une gamme de protocoles, donnant une grande liberté au développeur. Mais, il manque le niveau de convivialité donné par le logiciel propriétaire.

Le logiciel open source donne au développeur une liberté totale dans le processus de conception, mais ne devrait être utilisé que par des entreprises avec des services R&D dédiés, car ils nécessitent une quantité considérable de ressources.

Avantages de l'IHM

Les IHM apportent avec elles un certain nombre d'avantages à l'utilisateur et au facteur dans son ensemble. Ceux-ci incluent :

• Convivialité : Les IHM sont extrêmement conviviales car elles utilisent l'Interface Graphique Utilisateur, permettant une identification facile et une réponse instantanée. Images, icônes et autres éléments riches réduisent le besoin de formation extensive.

• Avantage sur un PLC : Utiliser juste un PLC vous fournirait un contrôle de base sur vos machines. Des fonctionnalités comme le retour en temps réel, la gestion d'alarmes et la reprogrammation ne seraient pas faciles. Les IHM, d'autre part, viennent avec un haut niveau de fonctionnalité et la capacité de gérer une grande sophistication. Avec les conceptions IHM émergentes, des fonctionnalités telles que l'accès à distance et les UI personnalisables deviennent également disponibles.

• Commodité : La facilité d'utilisation qui vient avec une IHM est inégalée. Les fonctionnalités réalisées par la numérisation d'un système rendent une IHM imbattable. L'IHM combine les fonctionnalités de contrôle trouvées tout au long d'une ligne d'automatisation et les rend accessibles depuis un seul emplacement. L'accès à distance permet aux opérateurs de devenir indépendants de la localisation, et d'assurer un fonctionnement correct de partout. De plus, cela comble le fossé entre les divisions corporate et techniques, permettant à l'information d'être utilisée dès qu'elle est disponible.

• Flexibilité d'Interface : La capacité de personnaliser l'interface est un argument de vente majeur pour une IHM. Auparavant, les panneaux de contrôle devaient être conçus de manière à englober chaque contrôle possible dans la gamme industrielle. Cela laissait très peu de marge de manœuvre, au cas où une mise à niveau serait faite ou un changement de fonctionnalité requis. Les IHM peuvent être modifiées à un moment donné, et permettent l'installation de nouveaux composants sans se soucier des tracas du câblage de boutons-poussoirs et LEDs.

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