Automates programmables : le pilier de l'Internet Industriel des Objets (IIoT)

Dans un monde industriel de plus en plus complexe, la technologie est un levier. Elle nous permet de collecter et de donner du sens aux données de nouvelles façons, nous amenant à prendre de meilleures décisions sur la gestion de nos entreprises. Prenez l'Internet Industriel des Objets (IIoT) par exemple.

En moins d'un siècle, nous avons vu l'industrie se transformer à travers la troisième révolution industrielle. La dernière progression, l'Industrie 4.0, a introduit l'idée de l'usine intelligente. Aujourd'hui, nous atteignons le point de bascule où la technologie est assez mature pour rendre cette vision réalité à l'échelle mondiale. Jamie Smith de Control Techniques examine l'élément clé qui rend l'Internet Industriel des Objets (IIoT) possible.

Du chemin parcouru depuis l'Industrie 2.0

Si l'on remonte assez loin, avant l'existence des automates, nous avions des relais, des temporisateurs et des régulateurs à boucles électriques. Les systèmes de contrôle de processus étaient hautement distribués et câblés en dur dans l'usine. La surveillance de ces systèmes était chronophage et nécessitait souvent que les techniciens fassent le tour de l'usine toute la journée. Comme vous pouvez l'imaginer, cela rendait la recherche de pannes très difficile. Un problème sérieux pour les entreprises à haute valeur ajoutée où les temps d'arrêt peuvent coûter des millions de dollars. Cela a stimulé une demande croissante de contrôle intégré. En conséquence, les ingénieurs ont cherché une alternative fiable à la logique à relais. De cela sont nés les automates programmables, ou API (PLC en anglais).

Les API étaient autrefois si volumineux que les entreprises les installaient dans des salles de contrôle centrales en raison de leur taille et de leurs exigences environnementales. Ils étaient câblés à distance vers les dispositifs de terrain en utilisant d'énormes quantités de câbles. Même avec tout ce coût supplémentaire, les API ont eu un impact énorme. Les pannes étaient plus faciles à localiser, les temps d'arrêt réduits, le débit augmenté et la sécurité améliorée. Au final, il s'agissait de rendre une entreprise plus rentable, et l'API y est parvenu.

Le point de bascule pour l'Internet Industriel des Objets (IIoT)

Grâce au développement technologique, les API ont régulièrement diminué en taille, en coût et sont capables de fonctionner dans des environnements plus rudes. Cela a présenté de nouvelles opportunités d'augmenter le niveau de contrôle. Maintenant, nous pouvons connecter toutes nos machines, dans plusieurs usines, n'importe où dans le monde. Ces machines peuvent exécuter un programme maître alimenté depuis un contrôleur central plus petit vers des API individuels. Pour des processus moins complexes, un simple API déporté sur un dispositif élimine le besoin d'options électromécaniques complexes et coûteuses.

De plus en plus d'entreprises pourront bénéficier de l'Internet Industriel des Objets (IIoT) à mesure que la technologie devient plus abordable. Par exemple, certains variateurs CA à bas coût intègrent désormais un API embarqué sans coût supplémentaire. Cela doit être très attrayant pour les fabricants d'équipements d'origine (OEM).

Quelques avantages majeurs de l'utilisation d'un API décentralisé

1. Les gros API peuvent être coûteux. Une option consiste à supprimer le contrôleur central et à répartir le travail sur des API plus petits. Le coût pourrait être encore réduit en utilisant un variateur CA avec API embarqué.

2. Lors de la mise à niveau ou de la modification d'un système, du codage supplémentaire peut être requis. Sur un système de contrôle centralisé, cela pourrait signifier l'arrêt d'une ligne de production entière. L'autre option est d'avoir un contrôleur local qui peut être isolé, laissant le reste de la ligne continuer à fonctionner.

3. Dans certains cas, les processus s'exécutent trop vite pour qu'un contrôleur central puisse répondre immédiatement. En ayant un contrôleur décentralisé, il est possible de réduire la latence, bénéficiant d'une plus grande disponibilité.

4. Il est facile de se connecter lorsque l'unité est locale à l'opérateur. Cela permet des capacités telles que l'analyse de tendances, les alarmes, le dosage ou même l'impression.

5. Il peut être difficile de dépanner avec un seul grand système, par opposition à travailler sur des systèmes plus petits. Le logiciel de contrôle distribué est plus facile à maintenir car il y a moins d'informations à analyser.

6. Les contrôleurs distribués sur le terrain ne dépendent pas entièrement du contrôleur central. Ainsi, en cas de défaillance du contrôleur central, l'ensemble du processus ne s'arrête pas. Cela permet à l'utilisateur de continuer à faire fonctionner son processus.

7. Un grand avantage d'avoir un système distribué est qu'il est plus facile à partitionner. On peut avoir une sécurité renforcée en utilisant des verrouillages par zones ou des barrières immatérielles.

En défense du système centralisé

Il y a une raison pour laquelle beaucoup de gens utilisent encore des systèmes centralisés. Pour commencer, ils ont fait leurs preuves pendant de nombreuses années comme moyen efficace de gérer les communications à l'échelle de l'usine. Changer de système serait coûteux et contre-productif, pourquoi introduire des temps d'arrêt inutiles quand quelque chose fonctionne déjà bien ?

Pour de nouveaux équipements, la décentralisation pourrait ajouter une complexité supplémentaire qui n'est pas nécessaire. Donc, dans les industries où les particules en suspension dans l'air ou la température peuvent causer des dysfonctionnements, une configuration simple avec un API centralisé dans un environnement conditionné est la meilleure option.

Le plus important, vous avez besoin d'un maître dans votre système. Cela signifie un API qui envoie les communications maîtresses au reste de votre système. Ce sont généralement des processeurs puissants qui envoient des messages aux API suiveurs plus petits. Ce qui est génial avec cette approche, c'est qu'on garde le contrôle centralisé, mais on gagne de l'autonomie des parties individuelles du système.

Le pivot du changement

Jusqu'à récemment, la taille, les communications et les normes logicielles ont toutes influencé nos choix. Elles nous forçaient la main lors de la construction d'équipements. Les possibilités de l'Internet Industriel des Objets (IIoT) sont sur le point d'être réalisées. Bientôt, de nouvelles entreprises apparaîtront, offrant les mêmes produits mais en produisant des produits plus intelligents qui augmentent la disponibilité.

La question est : êtes-vous prêt pour la prochaine vague d'innovation et l'avènement de l'Internet Industriel des Objets (IIoT) ?