Machine ou homme

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LES INTERFACES HOMME – MACHINE ou IHM
SOMMAIRE n NECESSITE ET IMPORTANCE DU DIALOGUE n CONSTITUANTS DE DIALOGUE n SUPERVISION
Introduction n Le dialogue homme-machine est la fonction par laquelle un opérateur reçoit l'information sur l'état d'une machine et peut lui transmettre des ordres et des consignes. n Basées sur des échanges de messages numériques et alphanumériques et sur la représentation de machines ou d'installations par de l'imagerie animée, elles apportent non seulement une aide significative pour la conduite d'exploitation, mais aussi une aide au diagnostic et de larges possibilités de suivi de production et de contrôle de qualité.
LES DIALOGUES Le dialogue homme/machine met en œuvre deux flux d’informations circulant dans le sens - Machine –> Homme - Homme –> Machine DIALOGUE DE SUPERVISION DIALOGUE DE REGLAGE DIALOGUE DE DIAGNOSTIC DIALOGUE DE CONDUITE DIALOGUE DE PROGRAMMATION
LE DIALOGUE D’EXPLOITATION n Fonctions nécessaires à un opérateur pour commander et surveiller le fonctionnement d'une machine ou d'une installation
IMPORTANCE DE L’OPERATEUR Commander la mise en route et l'arrêt du système Avec éventuellement des procédures de démarrage ou d'arrêt prises en charge par l'automatisme ou effectuées en mode manuel ou semi automatiques sous la responsabilité de l'opérateur. Effectuer les commandes et les réglages nécessaires au déroulement normal du processus et surveiller l'état et l'évolution de celui-ci. Déceler une situation anormale et engager une action corrective avant que l'évolution de cette situation n'entraîne une aggravation des perturbations Faire face à une défaillance du système, en stoppant la production ou en mettant en œuvre un mode de marche dégradée qui supplée tout ou partie des commandes automatiques par des commandes manuelles pour maintenir la production. Assurer la sécurité des personnes et du matériel en intervenant si nécessaire sur les dispositifs de sécurité.
IMPORTANCE DE L’OPERATEUR Le système de dialogue doit être conçu de telle sorte qu'il facilite la tâche de l'opérateur et lui permette d'assurer en toutes circonstances une conduite sûre. PERCEVOIR COMPRENDRE REAGIR
CONSEILS n PERCEVOIR : Tout changement dans les conditions de marche d'une machine se traduit généralement par la modification ou l'apparition d'une information sur un voyant, un afficheur ou un écran. Cet événement doit avant tout être perçu par l'opérateur, ceci quelles que soient les conditions d'environnement (lumière ambiante, . . . ). Différents moyens peuvent être mis en œuvre pour attirer son attention : o clignotement de l'information, changement de couleur, signal sonore, protection contre les reflets, etc. n COMPRENDRE : Pour éviter tout risque d'action préjudiciable à la sûreté, l'information perçue par l'opérateur doit être suffisamment lisible et précise pour être immédiatement comprise et exploitable. L'ergonomie de lecture des constituants intervient ici tout autant que la conception de la fonction : o o o Pour un voyant lumineux : respect de la couleur prescrite par la norme, cadences de clignotement lent ou rapide nettement différenciées, . . . Pour un afficheur : textes précis dans la langue de l'utilisateur, distance de lisibilité appropriée, . . . Pour un écran : emploi de symboles normalisés, zoom offrant une vue détaillée de la zone concernée par le message, . . . n REAGIR : Selon la teneur du message transmis par la machine, l'opérateur peut être amené à intervenir rapidement en agissant sur un ou plusieurs boutons-poussoirs ou touches de clavier. Cette action est facilitée par : o o un repérage clair pour identifier aisément boutons et touches, par exemple par marquage des poussoirs à l'aide de symboles normalisés, une ergonomie soignée avec des surfaces de poussoirs importantes, des touches à effet tactile, . . .
CONSTITUANTS DE DIALOGUE n Le dialogue homme-machine est la fonction par laquelle un opérateur reçoit l'information sur l'état d'une machine et peut lui transmettre des ordres et des consignes basées sur des échanges de messages numériques et alphanumériques et sur la représentation de machines ou d'installations par de l'imagerie animée, elles apportent non seulement une aide significative pour la conduite d'exploitation, mais aussi une aide au diagnostic et de larges possibilités de suivi de production et de contrôle de qualité.
CONSTITUANTS TOR n Ce sont des interfaces de dialogue parfaitement adaptées quand les informations échangées entre opérateur et machine sont peu nombreuses et limitées à des signaux tout ou rien.
TERMINAUX D’EXPLOITATION n L'évolution des unités de fabrication vers une plus grande flexibilité impose de plus en plus fréquemment des changements rapides et aisés des programmes de production, des contrôles et des réglages précis, des modifications de données. Cela entraîne par conséquent des échanges d'informations nombreuses et variées entre l'opérateur et la machine.
LA SUPERVISION n Assure la communication entre les équipements d'automatismes et les outils informatiques d'ordonnancement et de gestion de la production, pour lancer et gérer les différents programmes de fabrication, n Coordonne le fonctionnement d'un ensemble de machines enchaînées constituant un îlot ou une ligne de production, en assurant l'exécution d'ordres communs (marche, arrêt, . . . ) et de tâches telles que la synchronisation, le pilotage de marches dégradées. . . n Assure une gestion qualitative et quantitative de la production, cette tâche nécessitant la collecte en temps réel de nombreuses informations, leur archivage et leur traitement immédiat ou différé, n Assiste l'opérateur dans les opérations de diagnostic et de maintenance préventive et corrective.
Organes de service n Clairement visibles, identifiables et, le cas échéant, marqués de manière appropriée (les boutons, leviers et commutateurs seront placés là où l'opérateur s'attend à les trouver, suivant une disposition logique avec leur fonction, en utilisant les recommandations de l'ergonomie. n Placés pour permettre une manœuvre sûre, sans hésitation ni perte de temps et sans équivoque (le bouton "montée" au-dessus du bouton "descente". . . ). n Conçus pour que leur mouvement soit cohérent avec l'effet commandé (un basculement de levier à gauche fait bouger un axe dans le même sens par rapport à l'opérateur…). n Disposés en dehors des zones dangereuses, sauf si nécessaire pour certains organes tels qu'un arrêt d'urgence ou une console d'apprentissage pour les robots. n Situés de façon que leurs manœuvres ne puissent engendrer de risques supplémentaires. n Conçus ou protégés de telle façon que l'effet voulu, s'il peut entraîner un risque, ne puisse se produire sans une manœuvre intentionnelle (attention au levier qu'on accroche, au bouton en saillie qui s'enfonce parce qu'on pose un cahier ou une pièce sur la console opérateur). n Fabriqués de façon à résister aux efforts prévisibles, notamment en ce qui concerne les dispositifs d'arrêt d'urgence qui risquent d'être soumis à des efforts importants. Lorsqu'un organe de service est conçu et construit pour permettre plusieurs actions différentes, c'est-àdire que son action n'est pas univoque, notamment en cas d'utilisation d'un clavier, l'action commandée doit être affichée en clair et, si nécessaire, faire l'objet d'une confirmation. n Les organes de service doivent avoir une configuration telle que leur disposition, leur course et leur effort résistant soient compatibles avec l'action commandée, compte tenu des principes de l'ergonomie. Les contraintes dues à l'utilisation, nécessaire ou prévisible, d'équipements de protection individuelle doivent être prises en considération.
Signalisation et contrôle n La machine doit être munie des dispositifs de signalisation tels que cadrans, signaux, et des indications dont la connaissance est nécessaire pour qu'elle puisse fonctionner de façon sûre. Depuis le poste de commande, l'opérateur doit pouvoir percevoir les indications de ces dispositifs. Depuis le poste de commande principal, l'opérateur doit pouvoir s'assurer de l'absence de personnes exposées dans les zones dangereuses. n Si cela n'est pas possible, le système de commande doit être conçu et construit de manière que toute mise en marche soit précédée d'un signal d'avertissement sonore ou visuel. Les personnes exposées présentes dans la zone dangereuse doivent avoir le temps et les moyens de s'opposer rapidement au démarrage de la machine. Pour faciliter l'interruption de la signalisation, on évitera la surabondance d'informations inutiles. Si on utilise un superviseur, on fera une hiérarchie des écrans pour en faciliter la lecture. Le code des couleurs définies par la norme EN 60204 (rouge : alarme, vert : OK. . . ) doit être utilisé.
Sélecteurs de modes de marche n Le mode de commande sélectionné doit avoir priorité sur tous les autres systèmes de commande, à l'exception le la commande d'arrêt d'urgence. Cela implique l'on doit considérer le mode affiché au sélecteur comme un ordre vis-à-vis de la commande et non pas comme une demande. Le passage du mode automatique au mode manuel par exemple doit générer un arrêt immédiat de la séquence en cours. n Si la machine a été conçue et construite pour permettre son utilisation selon plusieurs modes de commande ou de fonctionnement présentant des niveaux de sécurité différents, tels que les modes de fonctionnement permettant le réglage, l'entretien, l'inspection, elle doit être munie d'un sélecteur de mode de marche verrouillable dans chaque position. Chaque position du sélecteur ne doit correspondre qu'à un seul mode de commande ou de fonctionnement. n Compte tenu qu'il semble bien difficile de concevoir une machine avec les mêmes niveaux de sécurité suivant les modes de marche, le sélecteur de mode doit être un commutateur à clef ou à code. n Le sélecteur peut être remplacé par d'autres moyens de sélection permettant de limiter l'utilisation de certaines fonctions de la machine à certaines catégories d'opérateurs, tels que codes d'accès à certaines fonctions de commandes numériques.
Sélecteurs de modes de marche n Si, pour certaines opérations, la machine doit pouvoir fonctionner avec ses dispositifs de protection neutralisés, le sélecteur de mode de marche doit simultanément : o Exclure le mode de commande automatique. o N'autoriser la commande des mouvements que par des organes de service nécessitant une action maintenue o N’autoriser le fonctionnement des éléments mobiles, dangereux que dans des conditions limitant le danger telles que marche à vitesse réduite, à effort réduit, par à -coups ou autre disposition adéquate et en évitant tout risque découlant d'un enclenchement de séquences ; o Interdire tout mouvement susceptible de présenter un danger que pourrait déclencher une action volontaire ou involontaire sur les capteurs internes de la machine. En outre, au poste de réglage, l'opérateur doit avoir la maîtrise du fonctionnement es éléments sur lesquels il agit.
Dispositifs d’alerte n Si la machine est munie de dispositifs d'alerte, ils doivent être compris sans ambiguïté et facilement perçus. La permanence de l'efficacité de ces dispositifs d'alerte doit pouvoir être vérifiée par l'opérateur. n Un dispositif d'alerte ne doit pas tolérer une panne dormante. Il doit aussi être fiable sinon il ne remplit pas son rôle par perte de confiance.
Supervision de procédés q Introduction à la supervision Dans une architecture d ’automatisme, le terme « supervision » désigne la fonctionnalité qui consiste à mettre à la disposition d ’un opérateur une interface graphique, généralement de type « écran/clavier » , lui permettant de suivre et de contrôler à distance une installation automatisée. SUPERVISION INSTALLATION AUTOMATISEE Suivre et contrôler AUTOMATISME
Supervision de procédés q Rôle et limite de la supervision La supervision ne doit en aucun cas intervenir dans le traitement de l ’automatisme. Son rôle doit se limiter à : SUPERVISION cher des informations dans l’automatisme pour renseigner l ’opérateur Communiquer avec l ’automatisme AUTOMATISME envoyer des informations à l ’automatisme à partir des ordres donnés par l ’opérateur
Supervision de procédés q Le logiciel de supervision Un logiciel de supervision est souvent désigné par le terme SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Un SCADA s’installe et s’utilise sur un micro-ordinateur de type PC Windows. Un SCADA permet de créer une application graphique qui reproduit à l’écran le procédé à automatiser. Un SCADA met à disposition des outils et des fonctionnalités intrinsèques au logiciel. Ses outils graphiques permettent de définir une interface utilisateur à partir d’objets graphiques qui sont une représentation graphique d’un procédé. Un SCADA permet de créer une application par simple paramétrage. Il permet d ’utiliser des langages de programmation. Mais attention, ce n’est pas un langage de programmation. Un SCADA gère également les fonctionnalités telles que les alarmes, les consignations, les tendances ( courbes temps réel ou historiques), le stockage de données, … Un SCADA communique avec l ’automatisme via des réseaux ou des bus
Supervision de procédés q Les liens entre le procédé et la supervision Dans l’ordinateur PC Le logiciel de supervision SCADA Réparti sur le site Zone armoires électriques ou boîtiers Les moyens de communication Les logiciels de communication : protocoles / drivers Les interfaces de communication : port COM (liaisons série), cartes ou interfaces réseaux Les moyens de transport de la communication entre l’équipement et le PC : chemin de câbles de type paires torsadées ou coaxial Les équipements de contrôle/interface avec le procédé : automates, entrées/sorties déportées et leur coupleurs de communication Les équipements électriques de puissance : départ moteurs, commutateurs, variateurs, . . . Zone production Le procédé Les actionneurs et capteurs du procédé : moteurs, fin de course, capteurs vitesse / température / pression, Les organes du procédé : transporteurs, ventilateurs, vannes/tuyauteries, cuves, . . .
Supervision de procédés q Termes et concepts de base Synoptique principal Enregistrement des consignations Liste des consignations Procédé 14 h 10 : Mise en marche moteur 15 h 12 : Apparition défaut moteur 15 h 20 : Arrêt du moteur 15 h 30 : Disparition défaut moteur 15 h 40 : Mise en marche moteur Surveillance et enregistrement d’événements Consignations Alarmes Moteur en marche Moteur à l ’arrêt Moteur en défaut Liste des alarmes 15 h 12 : Apparition défaut moteur 15 h 18 : Défaut moteur acquitté 15 h 30 : Disparition défaut moteur Procédé Courbes Marche Tendance vitesse Arrêt Vitesse en cours : Signalement d’événements exceptionnels Alarmes Courbes Alarmes Enregistrement des tendances 800 Vitesse à atteindre : 1250 Procédé Consignation Surveillance et enregistrement de valeurs Tendances Communication Informations traitées par l ’automatisme Le procédé Moteur à l ’arrêt ( bit %M 100 ) Moteur en marche ( bit %M 101 ) Moteur en défaut ( bit %M 102 ) Mise en marche du moteur ( bit %M 103 ) Arrêt du moteur ( bit %M 104 ) Vitesse de défilement à atteindre ( mot %mw 100 ) Vitesse de défilement en cours ( mot %mw 101 )
Supervision de procédés q Termes et concepts de base - Télé-commande ou Télé-réglage : pour envoyer une information vers l ’automatisme - Télé-signalisation ou Télé-mesure : pour obtenir une information de l ’automatisme A chaque objet graphique est associé un type d ’animation et une variable de l ’automatisme Télé-Signalisation (TS) - visualiser un état de type tout ou rien (TOR) - associé à un bit de l ’automatisme Ex : savoir si le moteur est en marche ou à l ’arrêt Ex : être informé d ’un défaut moteur Télé-Mesure (TM ) Procédé Alarmes Moteur en marche Moteur à l ’arrêt Moteur en défaut - visualiser une valeur de type analogique (ANA) - associé à un mot de l ’automatisme Ex : connaître la vitesse en cours Courbes Bit %M 100 Marche Mot %MW 101 Arrêt Vitesse en cours : 800 Vitesse à atteindre : 1250 Télé-Commande (TC) - commander une action de type tout ou rien (TOR) associé à un bit de l ’automatisme Ex : action opérateur pour mettre en marche ou en arrêt un moteur Consignation Télé-Réglage (TR ) - envoyer une valeur de type analogique (ANA) - associé à un mot de l ’automatisme Ex : saisie opérateur d ’une consigne de vitesse à atteindre Bit %M 103 Mot %MW 100
Supervision de procédés q Termes et concepts de base Types d ’animation utilisés Télé-Mesure (TM ) Télé-Signalisation (TS) Changement de couleur en fonction de l ’état du bit lu dans l ’automatisme. Ex : - Bit %M 100 = 0 - Bit %m 100 = 1 Procédé Alarmes Moteur en marche Moteur à l ’arrêt Moteur en défaut Affichage de la valeur d ’un mot lu dans l ’automatisme, sous forme numérique. Ex : - à T 0 affichage de %MW 101 : 800 - à T 0 + 5 sec affichage de %MW 101 : 725 Mot %MW 101 Courbes Bit %M 100 Marche 800 725 Arrêt Vitesse en cours : T 0 800 T 0 + 5 sec Vitesse à atteindre : 1250 Télé-Commande (TC) Changement de l ’état d ’un bit dans l ’automatisme en fonction de l ’action opérateur sur un « bouton » Ex : - action clic souris sur Marche : %M 103 - action clic souris sur Arrêt : %M 104 Consignation Télé-Réglage (TR ) Changement de la valeur d ’un mot dans l ’automatisme en fonction d ’une saisie opérateur. Ex : - à T 0 saisie de 1000 : %MW 100 = 1000 - à T 0+10 mn saisie de 1250 : %MW 100 = 1250 Mot %MW 100 Bit %M 103 1250 1000 T 0 + 10 mn
Supervision de procédés q Termes et concepts de base Types d ’animation utilisés Visualisation des messages d ’alarmes L ’animation « Liste des alarmes » permet de visualiser les alarmes sous forme de messages Chaînage des synoptiques La navigation entre les synoptiques s ’effectue à partir de « boutons » paramétrés avec l ’animation « Chaînage » . Liste des alarmes Procédé Enregistrement des changements d ’état L ’animation « Consignation » permet d ’enregistrer tout changement d ’état ou de valeur dans une base de données pour la visualiser ultérieurement sous forme de liste. Alarmes Moteur en marche Moteur à l ’arrêt Moteur en défaut Courbes Marche Liste des consignations 14 h 10 : Mise en marche moteur 15 h 12 : Apparition défaut moteur 15 h 20 : Arrêt du moteur 15 h 30 : Disparition défaut moteur 15 h 40 : Mise en marche moteur Visualisation des changements d ’états L ’animation « Liste des consignations » permet de visualiser la liste des changements d ’états qui ont été enregistrés dans la base de données. Arrêt Vitesse en cours : 800 15 h 12 : Apparition défaut moteur 15 h 18 : Défaut moteur acquitté 15 h 30 : Disparition défaut moteur Enregistrement périodique La fonction « Tendance » permet d ’enregistrer une valeur dans une base de données pour la visualiser ultérieurement sous forme de courbes. Vitesse à atteindre : 1250 Consignation Tendance vitesse Visualisation sous forme de courbes L ’animation « Courbes temps réel » permet de visualiser une valeur sous forme de courbes.

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Elle pensait être différente
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