IHM : Interface ou Interactions homme machine

Les interfaces (ou interactions) homme-machine (IHM) définissent les moyens et outils mis en œuvre afin qu’une personne puisse contrôler et communiquer avec un système informatique ou un automatisme.
Cet article s’intéresse tout particulièrement aux IHM tactiles industrielles.

Les différentes familles de technologies proposées par les écrans tactiles IHM industriels

La FTIR (Fourier Transform InfraRed spectroscopy)
Une rangée de LED émet un faisceau lumineux infrarouge dans l’épaisseur de la dalle de manière à couvrir de façon homogène toute sa surface. C’est le phénomène de réflexion totale. Lors du contact, on brise la réflexion à un point précis qui est détecté par une caméra disposée derrière l’écran (robuste, peu coûteuse et sensible à tous types de contact mais nécessite un entretien régulier de la surface de l’écran).
Cette technologie est utilisée pour les terminaux de conduite des machines ou systèmes automatisés…

La NFI (Near Field Imaging)
Le principe consiste à intercaler une couche conductrice entre deux plaques de verre. Un champ électrostatique de faible intensité est alors créé en permanence sur la face externe de la dalle de verre qui va être en contact avec l’utilisateur. Lorsque l’on touche l’écran, le champ est perturbé et la localisation du point de contact se fait (très robuste, bonne luminosité, mais technologie coûteuse).

Utilisation également pour les terminaux de conduite en milieux industriels sévères (risque de projection d’eau, humidité, poussière, huile, produits chimiques, etc.).

IHM industriel

Les fonctions principales des IHM industriels :
– Commander et régler des équipements d’automatisme.
– Diagnostiquer.
– Transmettre et recevoir des informations distantes.
– Consigner les événements.
– Exploiter les données.

Les principaux atouts des IHM industriels :
– Facilité de mise en œuvre.
– Conçus pour des milieux sévères.
– Proposer une connectique complète.
– Proposer un dialogue associant opérabilité et sécurité.

IHM Magelis

Schneider Electric développe un large choix de terminaux graphiques tactiles ainsi qu’un logiciel Vijeo Design qui permet de configurer et d’optimiser ses terminaux de la gamme Magelis.



Magelis XBTGT Advanced Panels Tactiles

Caractéristiques :
– Écrans tactiles monochrome ou couleur (3.8″, 5.7″, 7.5″, 10.4″, 12.1″ et 15″) sous différentes versions (couleur, STN ou TFT).
– Support externe de données (carte mémoire Compact Flash et USB Memory Stick) pour stockage des informations de production et sauvegarde application.
– Données multimédia avec gestion de l’image et du son intégrée (caméra numérique ou analogiques).
– Gestion de périphériques : imprimantes, lecteurs codes barres, haut-parleurs, …

Communication :
– Une liaison Ethernet intégrée (multi-lien, Serveur Web et FTP) et la possibilité de gestion simultanée de plusieurs voies de communication.

Les terminaux communiquent avec les automates programmables par une ou deux liaisons séries intégrées, sous les protocoles de communication :
– Schneider Electric (Uni-TE, Modbus).
– Tiers : Mitsubishi Electric, Omron, Allen-Bradley et Siemens).
Ils se connectent, selon modèle, sur les réseaux Ethernet TCP/IP avec protocole Modbus TCP ou protocole tiers et sur Bus de terrain (FIPWAY, Modbus Plus, Device Net, Profibus DP).

Ils sont configurables avec le logiciel Vijeo Designer dans l’environnement Windows 32/64 bits.

Fonctions

– Affichage de synoptiques animés selon 8 types d’animation (appui sur dalle tactile, changement de couleur, remplissage, déplacement, rotation, taille, visibilité ou affichage valeur).
– Commande, modification de variables numériques ou alphanumériques.
– Affichage heure et date courantes.
– Courbes temps réel et courbes de tendance avec historique, affichage alarme, historique d’alarmes et gestion de groupes d’alarmes.
– Gestion de multi-fenêtrage.
– Appels de pages à l’initiative de l’opérateur.
– Gestion application en multilingue (10 langues simultanées).
– Gestion de recettes.
– Traitement de données via script Java.
– Support de l’application et des historiques dans carte mémoire application externe au format Compact Flash (gamme multifonction) ou clé USB.
– Gestion d’imprimantes séries, de lecteurs codes barres (gamme multifonction).
– Gestion des messages sonores (gamme multifonction).
– Gestion des signaux vidéo composite en sortie de caméra ou caméscope sur XBTGT et signaux vidéo numériques (Webcam) sur Magelis GTW.

La dernière version de Vijeo Designer permet ainsi aux terminaux Advanced Panels Tactiles Magelis de naviguer sur des pages HTML et d’envoyer des e-mail.
Les terminaux tactiles ouverts Advanced Panels Tactiles Magelis GTW, grâce à Windows permettent simultanément :
– D’avoir une application Vijeo Designer.
– D’utiliser Internet Explorer ou les Readers Office (documents .pdf, .doc, .xls, et .ppt).

Modes de fonctionnement

Mode édition

(1) Avec XBTGT..30/XBTGT..40/XBTGK..30/XBTGTW…/HMIGTW…. et XBTGH246…

Mode exploitation

(1) Avec XBTGT..30/XBTGT..40/XBTGK..30/XBTGTW…/HMIGTW…. et XBTGH246…
(2) Qualifié avec lecteur code barres Gryphon de marque DataLogic.
(3)Qualifié avec imprimante modèle Hewlett Packard via convertisseur USB/PIO.
(4) Avec XBTGT/GK/GTW écran 7,5” mini et HMIGTW
(5) Avec XBTGT multimédia 7,5” à 15”: XBTGT.340
(6) Avec XBTGT et XBTGK écran 5,7” mini.

Description

Les XBTGT comportent en face avant :
– Un écran tactile d’affichage de synoptiques (x” monochrome ou couleur).
– Un voyant multi-couleur (vert, orange et rouge) indiquant le mode de fonctionnement du terminal.

XBTGT2.20 & XBTGT2.30

5.7” monochrome ou couleur.
Face arrière :
1 Un bornier à vis débrochable pour alimentation 24 V DC.
2 Un connecteur USB type A maître pour connexion périphérique et transfert d’application et communication prise terminal Modicon M340.
3 Un connecteur mâle type SUB-D 9 contacts pour liaison série RS 232C ou RS 422/485 vers automates (COM1).
4 Une interface d’unité d’extension pour carte de communication bus de terrain (Device Net, Profibus DP).
5 Un commutateur pour polarisation de la liaison série COM2, utilisé en Modbus.
6 Un connecteur type RJ45 pour liaison série RS 485 (COM2).
7 Un emplacement pour carte mémoire Compact Flash, avec cache.

Sur XBTGT2330 et GT2930 uniquement :
8 Un connecteur type RJ45 pour liaison Ethernet TCP/IP, 10BASE-T/100BASE-TX.
Sur XBTGT2430 uniquement :
8 Un connecteur type RJ45 pour liaison Ethernet TCP/IP, 10BASE-T/100BASE-TX.
9 Un connecteur mini-jack pour sortie audio.

XBTGT43.0

7,5” couleur TFT.
Face arrière :
1 Un bornier à vis débrochable pour alimentation 24 V DC.
2 Un connecteur mâle type SUB-D 9 contacts pour liaison série RS 232C ou RS 422/485 vers automates (COM1).
3 Un connecteur type RJ45 pour liaison série RS 485 (COM2) avec commutateur pour polarisation de la liaison utilisé en Modbus.
4 Une interface d’unité d’extension pour carte de communication bus de terrain (Device Net, Profibus DP).
5 Un connecteur type RJ45 pour liaison Ethernet TCP/IP, 10BASE-T/100BASE-TX avec une LED d’activité.
6 Un connecteur USB type A maître pour connexion de périphérique, transfert d’application et communication prise terminal Modicon M340.
7 Un emplacement pour carte mémoire Compact Flash, avec cache pivotant.
8 Un connecteur débrochable d’entrées/sorties, 12 bornes à ressort pour connexion haut-parleur, une entrée (RAZ) et 3 sorties (alarme, buzzer, marche).
Sur XBTGT4340 uniquement :
9 Un connecteur type mini-jack pour connexion d’un microphone.
10 Un connecteur type RCA pour connexion d’une caméra numérique ou analogique vidéo (codage NTSC/PAL).

XBTGT53.0 et XBTGT5430

10.4” couleur STN ou 10,4” couleur TFT, selon modèle.
Face arrière :
1 Un bornier à vis débrochable pour alimentation 24 V DC.
2 Un emplacement pour carte mémoire Compact Flash, avec cache pivotant.
3 Un connecteur débrochable d’entrées/sorties, 12 bornes à ressort pour connexion haut-parleur, une entrée (RAZ) et 3 sorties (alarme, buzzer, marche).
4 Une interface d’unité d’extension pour carte de communication bus de terrain (Device Net, Profibus DP).
5 Un connecteur type RJ45 pour liaison Ethernet TCP/IP, 10BASE-T/100BASE-TX avec une LED d’activité.
6 Deux connecteurs USB type A maître pour connexion de périphérique, transfert d’application et communication prise terminal Modicon M340.
7 Un connecteur type RJ45 pour liaison série RS 485 (COM2) avec commutateur pour polarisation de la liaison utilisé en Modbus.
8 Un connecteur mâle type SUB-D 9 contacts pour liaison série RS 232C ou RS 422/485 vers automates (COM1).
Sur XBTGT5340 uniquement :
9 Un connecteur type mini-jack pour connexion d’un microphone.
10 Un connecteur type RCA pour connexion d’une caméra numérique ou analogique vidéo (codage NTSC/PAL).

XBTGT63.0 & XBTGT7340

12.1” ou 15” couleur TFT, selon modèle.

Face arrière :
1 Un bornier à vis débrochable pour alimentation 24 V DC.
2 Un emplacement pour carte mémoire Compact Flash, avec cache pivotant.
3 Un connecteur débrochable d’entrées/sorties, 12 bornes à ressort pour connexion haut-parleur, une entrée (RAZ) et 3 sorties (alarme, buzzer, marche).
4 Une interface d’unité d’extension pour carte de communication bus de terrain (Device Net, Profibus DP).
5 Un connecteur type RJ45 pour liaison Ethernet TCP/IP, 10BASE-T/100BASE-TX avec une LED d’activité.
6 Deux connecteurs USB type A maître pour connexion de périphérique, transfert d’application et communication prise terminal Modicon M340.
7 Un connecteur type RJ45 pour liaison série RS 485 (COM2) avec commutateur pour polarisation de la liaison utilisé en Modbus.
8 Un connecteur mâle type SUB-D 9 contacts pour liaison série RS 232C ou RS 422/485 vers automates (COM1).
Sur XBTGT6340 et XBTGT7340 uniquement :
9 Un connecteur type mini-jack pour connexion d’un microphone.
10 Un connecteur type RCA pour connexion d’une caméra numérique ou analogique vidéo (codage NTSC/PAL).

Vijeo Designer

Vijeo Designer est le logiciel de configuration pour les IHM Magelis : Vijeo Designer Lite pour les afficheurs compacts et Vijeo Designer pour les terminaux graphiques et PC industriels.

– Atelier de conception convivial multi-fenêtre.
– Fonction visualisation et enregistrement vidéo.
– Éditeur graphique proposant une interface pour les objets simples et les objets sophistiqués.
– Simulation du terminal et des automates sur PC.

Logiciel de configuration Vijeo Designer Lite

Le logiciel de configuration Vijeo Designer Lite permet de réaliser les applications de dialogue opérateur destinées à la conduite d’automatismes simples pour les terminaux de dialogue Small Panels Magelis XBTN/R/RT.

Le logiciel est prévu pour concevoir le contenu de pages au format WYSIWYG (What You See Is What You Get) ) : tout ce qui est créé avec le logiciel est affiché de la même manière sur l’écran du terminal de dialogue.
Les applications de dialogue opérateur créées sont indépendantes du protocole de communication utilisé ; il est possible d’utiliser la même application avec les différents automates proposés par les principaux constructeurs du marché. Le logiciel fonctionne sous Windows.

Une application Vijeo Designer Lite se compose de divers types de pages :
– Pages applications, qui peuvent être liées entre elles.
– Pages d’alarmes.
– Pages système pré-configurées,
Les pages peuvent contenir du texte ou du bitmap et toutes sortes de variables et d’objets graphiques.
La configuration de l’application ne nécessite aucune boite de dialogue. A la place des boîtes de dialogue, des listes pré-configurées de paramètres sont proposées.

Vijeo Designer Lite apporte un ensemble d’outils :
– Éditeur graphique.
– Bibliothèque de pictogrammes et symboles.
– Éditeur de lien vers les variables automates.
– Simulateur.
– Impression d’application.

Protocoles de communication entre l’application IHM et les automates
La communication entre l’application de dialogue opérateur et l’équipement d’automatisme connecté est établie grâce à un protocole de communication (pilote), sélectionné lors de la création de l’application dans Vijeo Designer Lite.

Protocoles Schneider Electric
– Modbus RTU maître ou esclave.
– Unitelway.
– Zelio Logic.

Protocoles tiers
– Mitsubishi : vbProtocole Melsec FX (CPU).
– Omron : vbProtocoles Sysmac.
– Rockwell Automation : vbProtocoles Allen-Bradley : DF1-Full Duplex, RS DataHighway 485.
– Siemens : vbProtocoles Simatic PPI.

Logiciel de configuration Vijeo Designer

Le logiciel de configuration multi-plateforme Vijeo Designer permet de réaliser les applications de dialogue opérateur destinées à la conduite d’automatismes pour :
– Les terminaux Magelis STO et STU.
– Les terminaux Magelis GTO.
– Les terminaux Magelis GTU.
– Les terminaux Magelis XBTGT et XBTGK.
– Les terminaux portables Magelis XBTGH.
– Les terminaux ouverts Magelis GTW.
– Les PC industriels Magelis Panel PC et BOX PC.

Capable d’exploiter les flux d’images vidéo, ce qui donne accès à de nouveaux types d’applications. Les utilisateurs tirent parti de la vision immédiate ou différée de leur procédé, sur le même écran que le dialogue homme machine.
Utilisation la connectivité Ethernet TCP/IP en offrant un accès à distance WEB Gate, le partage des données applicatives entre terminaux, le transfert des recettes et historiques des variables.
Vijeo Designer est le composant HMI de SoMachine et fonctionne sur PC avec Windows.

Configuration
Le logiciel permet de traiter de façon simple et rapide des projets de dialogue opérateur grâce à sa conception multi-fenêtrée jusqu’à 5 fenêtres) :
1 Fenêtre Navigateur
2 Fenêtre Liste des objets
3 Fenêtre Recettes
4 Fenêtre Librairies d’objets graphiques animés et d’objets images
5 Fenêtre Compte-rendu.

Gestion des applications :
– Création de projets, un projet étant constitué de une ou plusieurs applications pour terminaux Magelis GT/GTO/GK/GTW/GTU, Panel PC et BOX PC, avec partage des variables entre terminaux (entre 8 terminaux maxi et 300 variables maxi).
– Éditeur de recettes (32 groupes de 256 recettes de 1024 ingrédients maxi).
– Éditeur de références croisées des variables applicatives.
– Documentation des synoptiques de l’application.
– Mode simulation complet pour le test de l’application en bureau d’études.
– Support des lecteurs code barres via :
> port USB des terminaux XBTGT multifonctions, des terminaux clavier Magelis GT/GTO/GK/GTW/GTU et PC industriels Magelis.
> port série COM1 ou COM2 sur Magelis GT/GK/GTW (Sauf.terminaux..XBTGT11).
– Support des claviers et souris USB sur l’ensemble des terminaux possédant un connecteur USB (un seul périphérique connectable à la fois).
– Impression de rapports.
– Impression de code-barres.

Éditeur graphique
– Objets simples à configurer : points, lignes, rectangles,ellipses, arcs, bargraphes, vumètres, cuves, cuves “éclatées”, camemberts, courbes, polylignes, polygones, polygones symétriques, courbes de Bézier, échelles, textes, images ou sommaire d’alarmes…
– Objets évolués préconfigurés : commutateurs, radio boutons, voyants, boutons, cuves, bargraphes, potentiomètres, sélecteurs, zones de textes ou numériques, listes énumérées, ..
– Masques d’écrans et squelettes d’applications types.

Fonctions des données
– Gestion de données multimédia aux formats les plus standard :
> Affichages d’images (fichiers jpeg, bmp, emf et png).
> Affichages et traitement de textes (fichiers txt).
>Ttraitement de messages sonores (fichiers wav).
> Historiques d’alarmes ou de courbes enregistrées.
– Zoom in/out sur les courbes de tendance pour une analyse fine.
– Gestion des alarmes. Toutes les variables peuvent être typées “Alarme” et sont personnalisables pour leur visualisation et leur acquittement. Ces alarmes de type booléenne et analogique sur seuil, sont imprimables au fil de l’eau.
– Transfert application multimode : par liaison série, USB, via réseau Ethernet, et par carte mémoire Compact Flash des terminaux multifonctions.
– Sauvegarde des fichiers sources applications sur le terminal ou l’iPC pour la maintenance.
– Echange de données entre PC et terminal avec “Data Manager”.
– Serveur FTP intégré pour le téléchargement via réseau Ethernet TCP/IP des recettes et la récupération des historiques dans les terminaux Magelis GT/GTO/GK/GTW/GTU et Magelis iPC.
– Communication multiport avec les terminaux multifonctions, 2 liaisons séries et 1 réseau Ethernet peuvent être activés simultanément.
– Table d’action, permettant d’associer un comportement à un événement.
– Utilisation d’un memory stick USB, jusqu’à 4 Go pour télécharger une application, récupérer des données ou échanger des recettes.
– Email sur action et événement (le texte de l’email peut contenir jusqu’à 1000 caractères).
– Connexion à distance WEB Gate à toute plateforme disposant d’un point de connexion Ethernet.
– Diagnostic à distance WEB Maintenance.

Animations sur objet
8 types d’animations sur objet graphique permettent de réaliser rapidement des synoptiques animés par :
– Appui sur dalle tactile.
– Changement de couleur.
– Remplissage.
– Déplacement.
– Rotation.
– Taille.
– Visibilité.
– Affichage valeur associée.

Librairie d’objets graphiques animés
La librairie d’objets graphiques rend la création des synoptiques à l’aide d’objets “prêts à être animés”. Elle comporte plus de 4000 images vectorielles orientées “industrie” en 2 ou 3 dimensions. Par simple “glisser-déposer” avec la souris, l’objet se positionne sur le synoptique en création.
Cette librairie peut être enrichie par des objets de l’utilisateur.

Scripts Java
Vijeo Designer permet de traiter l’information grâce à des scripts écrits en langage Java. Cette fonction permet de compléter des animations complexes, d’automatiser des tâches dans le terminal et de gérer des calculs pour délester les programmes automates.
Ces scripts (50 lignes maxi) peuvent être associés à :
– Des variables.
– Des actions opérateurs.
– Des écrans.
– L’application elle-même.

Protocoles de communication entre l’application IHM et les automates
La communication entre l’application de dialogue opérateur et l’équipement d’automatisme connecté est établie grâce à un protocole de communication (pilote), sélectionné lors de la création de l’application dans Vijeo Designer.

Protocoles Schneider Electric
– Modbus RTU Master.
– Modbus TCP/IP Master.
– Modbus Plus (Via les passerelles.USB.Modbus.Plus…).
– Modbus 32 bits extensions.
– ELAU PacDrive (ELAU C00x / LMCx00).
– Unitelway.
– UniTE TCP/IP.
– Prise console USB des UC Modicon M340.
– FIPIO et FIPWAY (Via la passerelle USB FIPIO).

Protocoles tiers
– Emerson : Sous les protocoles ROC Plus (SIO) et ROC Plus TCP/IP.
– Mitsubishi : Sous les protocoles Melsec : A/Q CPU (SIO), A/Q Ethernet (TCP), QnU Ethernet (TCP), A /Q Link (SIO), QnA CPU (SIO), Q Ethernet (UDP), QnU Ethernet (UDP), FX (CPU), QUTE pour Q00JCPU.
A l’exception du protocole Melsec-A Link (SIO), les protocoles liaison série Mitsubishi ne fonctionnent pas sur le port RJ45.
– Omron : Sous les protocoles Sysmac : FINS (SIO), LINK (SIO), FINS (Ethernet) et Trajexia.
Les protocoles liaison série OMRON ne fonctionnent pas sur le port RJ45.
– Rockwell Automation : Sous les protocoles Allen-Bradley : DF1-Full Duplex, RS DataHighway 485, Ethernet IP (PLC5, SLC500, MicroLogix, ControlLogix), Ethernet IP native (ControlLogix) , Ethernet IP High Speed access, DeviceNet Slave, Ethernet IP Explicit.
– Siemens : Sous les protocoles Simatic : MPI (S7-300/400), MPI Direct, RK512/3964R (S7-300/400), PPI, Siemens Ethernet (ISO-on-TCP / Profinet), MPI fonction Passthrough.
Les protocoles liaisons série S7-300/400 MPI Adapter et RK512/3964R-connection RS485 ne fonctionnent pas sur port RJ45.
Sous le protocole Profibus DP.
– Toyoda : Sous les protocoles Toyopuc Ethernet PC3J (TCP/IP) et Toyopuc Link (SIO).

Applications pour tablettes et smartphones Vijeo Design’Air

Vijeo Design’Air est une application pour tablettes et smartphones Android et iOS.
Elle permet de se connecter à distance à un terminal IHM via un réseau WiFi et d’afficher une vue graphique du même contenu sur une tablette ou un smartphone.
Lors de la phase de conception, il est possible de faire en sorte que Vijeo Design’Air détecte le terminal IHM. Le niveau d’accessibilité du terminal IHM peut être configuré de plusieurs façons.
Il est possible d’activer le mode de consultation seul ou le mode de contrôle total, et de sécuriser le terminal IHM en activant la demande d’authentification d’utilisateur pour la connexion.

Vijeo Design’Air prend en charge les fonctionnalités suivantes :
– Détection automatique IHM : recherche et détecte les terminaux IHM disponibles sur un réseau proche.
– Surveillance à distance : connecte les tablettes et les smartphones aux terminaux IHM, et permet de consulter et de contrôler l’exécution des projets IHM.

Dans cette configuration, le terminal IHM joue le rôle du serveur, alors que la tablette ou le smartphone joue le rôle du client.
Le serveur et le client communiquent grâce à un réseau WiFi, 3G, 4G ou LTE.

Liste des terminaux IHM Magelis compatibles avec Vijeo Design’Air :
– Terminaux Magelis STO et STU.
– Terminaux Magelis GTO et GTU.
– Terminaux Magelis XBTGT et XBTGK.
– Terminaux Magelis XBTGH portables.
– Magelis SCU.
– PC industriels Magelis Panel PC et BOX PC.

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