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Comment assurer des communications transparentes avec l'automatisation d'usine

À mesure que l’intérêt pour les concepts de l’industrie 4.0 grandit, il est devenu évident que le réseau de communication de l’usine sera le principal catalyseur. L'industrie 4.0 repose sur l'intégration et l'optimisation des communications entre les appareils de terrain, les systèmes de contrôle de la production, les systèmes informatiques d'entreprise et au-delà. Le principal défi consiste à assurer des communications transparentes entre ces mondes disparates.

John Browett, directeur général de CLPA Europe, examine comment la technologie de réseau ouvert gigabit Ethernet CC-Link IE résout ces problèmes.

Dans tous les secteurs d'activité, la concurrence devient de plus en plus intense et de plus en plus mondiale. Dans le même temps, les différents besoins des marchés régionaux et le besoin croissant de niveaux de personnalisation supérieurs pour répondre aux attentes des utilisateurs modernes signifient que les entreprises doivent être en mesure de produire de manière plus économique des lots de taille réduite. Là où autrefois la production de masse était une donnée, la «personnalisation de masse» est en train de devenir la nouvelle norme.

Ce changement dans la nature de la production impose une nouvelle charge à l’infrastructure de communication des entreprises de fabrication et a entraîné une évolution des principales tendances au cours des dernières années. Dans une structure traditionnelle, les entreprises n'avaient pas à s'inquiéter d'adopter une approche globale de la fabrication. Une seule installation aurait eu son propre réseau de contrôle en usine, un réseau de contrôle de la production au niveau de l'entreprise et une couche de gestion au sommet de la pyramide. À mesure que la société ouvrirait davantage de sites dans une région, les fonctions de gestion auraient été centralisées au siège.

Déjà, des problèmes de communication se posaient au sein de l’entreprise, mais la mondialisation a exacerbé le problème: les usines ne sont pas situées dans une seule région, mais sont potentiellement dispersées dans le monde entier. Les systèmes informatiques personnalisés conçus pour prendre en charge ces nouvelles structures sont coûteux à développer et à prendre en charge, et trop souvent obsolètes avant même la fin de la mise en œuvre.

Il est donc facile de voir l’attrait des services basés sur le cloud qui sont apparus ces dernières années, ce qui permet d’associer les opérations commerciales à des services qui améliorent l’efficacité et la souplesse de la gestion. Des normes telles que OPC UA facilitent la liaison des systèmes de gestion via le cloud aux systèmes de contrôle de la production des usines du monde entier, alliant la simplicité de l’intégration verticale à la sécurité intrinsèque des systèmes.

Les réseaux d’usines doivent également être pris en compte pour faciliter l’intégration à ces nouvelles structures verticales. Ils doivent prendre en compte divers facteurs tels que le fonctionnement en temps réel, la productivité constante, la sécurité garantie des machines et le renforcement de la cyber-sécurité. Ce sont des défis compliqués par les différentes couches de communication entre de simples capteurs et des actionneurs situés à une extrémité du spectre et par les réseaux avancés de contrôle des machines et de contrôle entre homologues, qui nécessitent une connectivité transparente pour chevaucher ces différentes couches de réseaux.

En outre, l’accroissement des données générées dans l’ensemble de l’usine doit également être accessible dans les systèmes d’entreprise de niveau supérieur, ce qui met un accent particulier sur l’intégration transparente du réseau vertical. Ce n'est qu'en transformant ces données en informations utiles au niveau de l'entreprise que des décisions de production et de gestion pertinentes peuvent être prises. De plus en plus, ces décisions commerciales doivent également prendre en compte la chaîne d’approvisionnement au sens large, liant efficacement la capacité de production à la disponibilité des matières premières d’une part avec les demandes du client de l’autre.

Répondre aux demandes commerciales clés

Des stratégies de solutions efficaces pour tous ces défis commerciaux et technologiques, tenant compte des exigences de l'industrie 4.0, ne peuvent provenir que d'architectures de réseau qui s'intègrent de manière transparente à tous les niveaux de l'entreprise. De nombreux protocoles de réseau ont des points forts dans un ou peut-être deux de ces niveaux différents, mais les utilisateurs doivent ensuite compter sur les passerelles et les convertisseurs de protocole pour déplacer les données plus haut ou plus bas. Cela introduit des coûts et de la complexité et n'est certainement pas propice à des opérations 4.0 de l'industrie efficaces.

Une solution améliorée consiste en un protocole unique couvrant tous les niveaux de l'entreprise. L’Ethernet industriel gigabit ouvert IE de CC-Link est une telle solution, qui englobe les réseaux de terrain, les réseaux de contrôle et la connectivité de niveau supérieur. Les produits et les systèmes compatibles CC-Link IE peuvent transférer les données de manière transparente à partir de capteurs situés à la périphérie du réseau, via des contrôleurs situés dans les ateliers et jusqu'aux systèmes d'exécution de fabrication de niveau supérieur et au-delà.

Dans l’usine, CC-Link IE Field répond à toutes les exigences en matière de contrôle général de la machine, de contrôle du mouvement et de sécurité avec une infrastructure Ethernet gigabit unique et robuste reliant les appareils de terrain aux contrôleurs. C'est également une technologie à l'épreuve du temps, avec une bande passante gigabit offrant de nombreuses possibilités pour des opérations de plus en plus intensives en données sans sacrifier les performances. Enfin, comme il s’agit d’un standard ouvert, de nombreux fournisseurs réputés proposent des produits prenant en charge cette technologie.

Pour une communication de niveau supérieur, par exemple entre des contrôleurs situés dans différentes cellules de production, CC-Link IE Control fournit un réseau fédérateur à fibre optique de plus grande capacité, également basé sur la technologie Ethernet gigabit standard. Tandis que les performances en temps réel sont caractérisées par des communications cycliques ou synchrones à grande vitesse, d'autres données de fabrication, telles que le contrôle des recettes ou les alarmes, sont généralement transmises de manière transitoire ou asynchrone. Dans les architectures de réseau classiques, l’une peut perturber l’autre, compromettant la réponse globale du réseau et, partant, l’intégrité de la fabrication ou la qualité du produit. La bande passante gigabit IE de CC-Link IE signifie que même un flot soudain de messages d'alarme n'aura aucun impact sur l'exécution courante du processus.

Répondant aux exigences de la sécurité des machines, le protocole de sécurité certifié SIL3 de CC-Link IE a été développé pour réaliser des communications de sécurité entre les appareils de sécurité sur le terrain et un automate de sécurité, ainsi que la transmission et la réception de données de sécurité entre automates de sécurité. De plus, l'intégration transparente dans CC-Link IE des communications de sécurité aux données de contrôle standard signifie qu'un seul réseau peut gérer la sécurité, le contrôle de processus (et de mouvement), réduisant ainsi les coûts d'installation, simplifiant la maintenance et améliorant la visibilité.

Pour une intégration verticale avec des réseaux de niveau supérieur, le CLPA propose le protocole SLMP (Seamless Message Protocol). Cela permet de former des liaisons de données transitoires (asynchrones) point à point à partir de périphériques 100Mbit en implémentant simplement un logiciel sur un périphérique donné. Ainsi, presque tous les périphériques Ethernet existants peuvent être intégrés à un système CC-Link IE.

Déjà, ces développements combinés au sein de l'IE de CC-Link répondent à la réflexion actuelle sur les implémentations d'Industry 4.0, mais d'autres sont à venir. Par exemple, dans les concepts Industry 4.0, il est question de chaînes de production qui se reconfigurent en fonction du produit fabriqué ou qui permettent d'optimiser la productivité en optimisant l'utilisation de la capacité disponible d'une station donnée à un moment donné.

Cependant, rien de tout cela ne se produira sans une gamme complète de périphériques et de fournisseurs avec lesquels construire de tels systèmes. La CLPA développe constamment le catalogue des produits CC-Link IE en partenariat avec ses nombreux membres (actuellement, plus de sociétés 300 proposent des produits CC-Link IE et / ou des bus de terrain CC-Link). CLPA a également récemment introduit CC-Link IE Field Basic, une nouvelle version de CC-Link IE destinée aux périphériques 100Mbit existants. Cela signifie que le nombre de périphériques capables de prendre en charge la technologie est maintenant pratiquement illimité.

Nous pouvons donc constater qu’au fur et à mesure que Industry 4.0 gagne du terrain et que de plus en plus d’entreprises cherchent à tirer parti des avantages qu’une implémentation de Industry 4.0 peut apporter, l’intégration réseau deviendra un facteur clé. CC-Link IE offre non seulement la technologie la plus performante au monde, mais aussi le futur pour répondre aux exigences de demain.

Industrie de process Informer

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