Guide de l'interface homme-machine (IHM) : types, critères de sélection et applications industrielles

Un opérateur se tient devant une ligne de production dans une usine textile. La machine est en marche, mais l'opérateur ne peut pas voir la vitesse réelle de la ligne, la température à l'intérieur de la chambre de séchage ni laquelle des huit alarmes possibles s'est déclenchée il y a cinq minutes. Le seul retour d’information provient d’une rangée de voyants lumineux et d’un petit clavier. C'est exactement le problème d'un Interface homme-machine (HMI) est conçu pour résoudre.

Qu’est-ce qu’une interface homme-machine ?

Une IHM est la combinaison matérielle et logicielle qui permet à une personne d'interagir avec une machine, un système ou un appareil. Il peut être aussi simple qu'un panneau de commande physique avec des boutons et des voyants lumineux, ou aussi avancé qu'un écran tactile couleur affichant des données de processus en temps réel, des graphiques de tendance et des messages d'alarme. Dans l'automatisation industrielle, l'IHM se situe entre l'opérateur et le contrôleur, généralement un automate programmable (PLC) ou un variateur de fréquence. Il traduit les signaux bruts de la machine en informations visuelles et renvoie les commandes de l'opérateur à l'équipement.

Cette définition est importante pour une raison pratique. Lorsque vous évaluez une IHM, vous ne comparez pas seulement les tailles d’écran. Vous décidez dans quelle mesure l'état de la machine peut être compris d'un seul coup d'œil et avec quelle rapidité un opérateur peut réagir à un défaut. Notre Gamme de produits IHM couvre les besoins simples et avancés, des panneaux de texte aux écrans tactiles couleur.

Pourquoi l'IHM est importante dans les opérations industrielles

Le principal avantage d’une IHM est une prise de décision plus rapide. Au lieu de se rendre à une armoire et d'interpréter les lumières clignotantes, un opérateur peut voir un graphique de l'ensemble de la ligne, identifier l'emplacement du défaut et accuser réception de l'alarme en un seul endroit.

• Temps d'arrêt réduits : des alarmes en langage clair et des écrans intuitifs aident les équipes de maintenance à détecter les pannes plus rapidement.
• Fonctionnement plus cohérent : la même visualisation et la même procédure de fonctionnement sur plusieurs machines empêchent les variations dépendant de l'opérateur.
• Enregistrement de données intégré : les tendances et les enregistrements d'événements facilitent grandement l'analyse des causes profondes et la maintenance préventive.
• Temps de formation plus court : une interface graphique est plus facile à apprendre qu’un clavier matériel avec des codes cryptés.

Dans l’automatisation industrielle moderne, l’IHM est également le point de départ de la transformation numérique. Même une modeste mise à niveau d'un panneau de texte vers une IHM à écran tactile peut changer la façon dont une entreprise collecte les données d'exploitation et forme son personnel.

Types d'IHM et comment elles répondent à différents besoins

Il existe trois grandes catégories d’IHM industrielles. Le bon choix dépend de la complexité de la machine, de l'environnement et du budget.

Les IHM textuelles restent utiles dans les environnements difficiles ou à budget limité. Ils sont robustes, faciles à lire en plein soleil et ne nécessitent aucun étalonnage tactile. Les panneaux à écran tactile dominent dans les équipements modernes car ils peuvent afficher plus d'informations sur un seul écran et réduire l'encombrement des boutons physiques. Les IHM connectées à l'IoT sont de plus en plus populaires là où les opérateurs ont besoin de voir les machines depuis plusieurs emplacements.

Critères de sélection clés pour une IHM

Le choix de la bonne IHM commence par une vision claire de la tâche quotidienne de l'opérateur et des exigences de communication de la machine. Voici les critères qui comptent en pratique.

1. Taille et résolution de l'écran : décidez combien de valeurs de processus doivent être visibles en même temps et le degré de détail des graphiques.
2. Protocole de communication : vérifiez la prise en charge des protocoles Modbus RTU/TCP, CANopen, Ethernet/IP ou spécifiques au variateur. Un protocole manquant peut forcer une passerelle inutile.
3. Indice environnemental : vérifiez l'indice du panneau avant, comme IP65, et la plage de température de fonctionnement en fonction de l'emplacement de la machine.
4. Méthode de saisie : choisissez entre le toucher résistif pour une utilisation avec des gants et le toucher capacitif pour une sensation semblable à celle d'un smartphone.
5. Environnement logiciel : réfléchissez à la facilité avec laquelle les écrans peuvent être créés, à la manière dont l'enregistrement des données est configuré et si l'accès à distance est pris en charge.

Pour les tâches d’automatisation de milieu de gamme, une IHM à écran tactile équilibrée avec une communication fiable constitue souvent le meilleur point de départ. L'IHM Raynen UH400 offre un écran tactile solide, plusieurs ports de communication et un environnement de configuration facile à utiliser pour de nombreux types de machines courants.

IHM Raynen série UH400 avec écran tactile et plusieurs ports de communication IHM à écran tactile équilibré pour les tâches d'automatisation de milieu de gamme, avec des options de 4,3 à 10 pouces, une connectivité série et Ethernet et une intégration facile avec les systèmes existants. Voir le produit →

Lorsque le processus est plus complexe, comme le contrôle de mouvement multi-axes ou la gestion étendue de recettes, un écran plus grand et une capacité de traitement plus forte font la différence. L'IHM UH500A est positionnée pour ces applications exigeantes, offrant plus d'espace d'écran et des performances réactives.

IHM UH500A avec plateforme A8 pour le contrôle de mouvement complexe et la gestion des recettes IHM avancée avec un écran plus grand, 256 Mo de mémoire Flash et 128 Mo de DDR3, adaptée aux applications exigeantes nécessitant des performances réactives et une gestion étendue des recettes. Voir le produit →

Pour les utilisateurs qui ont besoin d’une visibilité à distance et d’une gestion de flotte, une IHM connectée à l’IoT ajoute de la valeur au-delà du panneau de commande. Les opérateurs peuvent recevoir des alarmes sur un téléphone mobile, comparer les données de production de plusieurs usines et mettre à jour la disposition des écrans à distance. La gamme de produits Internet des objets de Raynen répond à ce besoin et s'intègre à la famille HMI existante.

Gamme de produits Raynen IoT pour la surveillance à distance et la gestion de flotte Passerelles IoT et IHM qui permettent une visibilité à distance, des alarmes, une comparaison de données et des mises à jour d'écran via haut débit, WiFi ou 4G, s'intégrant de manière transparente à la famille d'IHM existante. Voir le produit →

Lorsque vous comparez les spécifications, faites attention au coût total de possession, y compris les licences logicielles, les accessoires montés sur panneau et le temps nécessaire à l'ingénierie. Un coût matériel légèrement plus élevé peut être rapidement justifié par un moindre effort de mise en service.

IHM dans un écosystème d'automatisation complet

La valeur d'une IHM augmente considérablement lorsqu'elle est connectée à d'autres composants d'automatisation. Dans un système typique, l'automate gère la logique, les variateurs de fréquence contrôlent la vitesse du moteur, les servomoteurs assurent un positionnement précis et l'IHM offre à l'opérateur un point de commande et de visibilité unique.

Cette intégration étroite réduit le temps de mise en service car l'IHM peut échanger des données directement avec l'API et les variateurs sans matériel supplémentaire. Cela simplifie également le dépannage car l'opérateur voit à la fois l'état de la machine et les paramètres du variateur dans un seul environnement.

La gamme de produits Raynen comprend des automates programmables, des variateurs de fréquence, des démarreurs progressifs, des servovariateurs et des servomoteurs. Cela signifie qu'un utilisateur peut acheter la couche de contrôle, la couche de lecteur et la couche d'exécution auprès d'un seul fournisseur, puis demander à l'IHM de les contrôler toutes de manière cohérente.

Applications pratiques dans tous les secteurs

Les systèmes IHM apparaissent dans presque tous les secteurs industriels, mais la manière dont ils sont utilisés diffère. Dans les applications de ventilateurs et de pompes, une IHM affiche souvent les points de consigne de débit, de pression et de fréquence, permettant aux opérateurs de basculer entre les modes de pression constante et de débit constant. Dans le domaine de l'approvisionnement en eau municipal et du traitement des eaux usées, les IHM surveillent plusieurs pompes et contrôlent l'ensemble de la station à partir d'un seul endroit.

Dans les applications de machines-outils, les IHM affichent les parcours d'outils, les vitesses de broche et les positions des axes, et permettent aux opérateurs de charger et de sélectionner des programmes. Dans l'industrie du levage, les IHM gèrent les mouvements des grues, les limites de charge et les diagnostics de pannes. Dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, ils résument la température, l’humidité et l’état de l’équipement.

Beaucoup de ces applications nécessitent des paramètres de communication et des stratégies d'alarme différents. C'est pourquoi Raynen propose solutions spécifiques à l'industrie qui combinent le bon matériel, la logique de contrôle et la configuration IHM pour chaque secteur. L’impact pratique est un temps de configuration plus court et une expérience opérateur plus intuitive.

L'avenir des interfaces homme-machine

La technologie IHM évolue vers des systèmes plus connectés et intelligents. La connectivité IoT devient la norme, permettant la surveillance à distance et l'accès mobile. L'informatique de pointe permet d'effectuer une analyse de données de base à proximité de la machine, réduisant ainsi la dépendance à l'égard de serveurs distants et rendant le système plus réactif.

Une autre direction concerne les interfaces adaptatives. Au lieu d'une disposition d'écran fixe, l'IHM peut modifier son affichage en fonction du rôle de l'opérateur, de l'état actuel du processus ou de l'état de la machine. La maintenance prédictive s'appuiera également largement sur les données IHM, en utilisant les tendances historiques et les modèles d'alarme pour suggérer un service avant qu'une panne n'arrête la production.

Ces tendances ne remplacent pas le travail fondamental d’une IHM. Ils permettent de mieux informer les opérateurs, de garantir la fiabilité des machines et de faciliter la gestion des lignes de production.