Glossaire IIoT et connexion des machines.

IIoT

Industrial Internet of Things, internet industriel des objets

L’IIoT est le réseau des capteurs, automates et machines de l’industrie qui envoient des données vers d’autres systèmes. C’est la branche industrielle de l’internet des objets, le réseau plus large des appareils connectés.

Ce qui le distingue de l’IoT grand public est le coût d’une erreur : une machine arrêtée par un problème réseau ou une valeur mal lue a des conséquences sur la production et la sécurité. C’est pourquoi les protocoles industriels comme OPC UA et MQTT insistent sur la fiabilité de la livraison, la structure des données et la sécurité.

Automate programmable

Automate programmable industriel, PLC

Un automate programmable est l’ordinateur industriel qui conduit une machine : il lit ses entrées, exécute le programme de commande en cycle rapide et pilote ses sorties. C’est la source la plus courante de données machine.

Son programme a été écrit pour faire tourner la machine, pas pour en rendre compte : les valeurs dont un système de production a besoin (un compteur de cycles, un état, une alarme) n’existent pas forcément sous forme de variables propres. Lire les données d’un automate commence souvent par convenir des variables à exposer, et de la façon de le faire.

Capteur

Détecteur

Un capteur convertit une grandeur physique en signal : présence, position, température, pression, vibration, débit. C’est le premier maillon entre un procédé physique et tout système qui l’enregistre.

La plupart des données de production viennent des capteurs à travers l’automate de la machine plutôt que directement. Ajouter un capteur à un équipement qui n’en a pas est souvent le moyen le plus simple de compter des cycles ou de détecter un état sur une machine ancienne, le signal étant amené par une passerelle.

SCADA

Supervisory Control and Data Acquisition, supervision

Un SCADA est un logiciel qui supervise et commande des procédés sur de nombreuses machines ou un site entier : il recueille les valeurs des automates, les affiche, déclenche des alarmes et permet aux opérateurs d’envoyer des commandes.

Il se situe au niveau 2 de l’ISA-95, centré sur le procédé en cours. Un MES se situe au-dessus et raisonne en ordres, produits et personnes plutôt qu’en variables et alarmes ; sur beaucoup de sites les deux coexistent, et le MES lit une partie de ses données par les mêmes connexions.

IHM

Interface homme-machine, HMI

Une interface homme-machine est l’écran ou le pupitre par lequel un opérateur surveille et commande une machine ou un procédé. Ce peut être un pupitre sur la machine elle-même ou un poste qui en supervise plusieurs.

L’IHM d’une machine montre le monde de la machine : ses états, ses alarmes et ses réglages. Un terminal opérateur MES montre le monde de la production : l’ordre, les comptages, la cause de l’arrêt. Les réunir sur un même écran est possible ; garder des usages distincts évite la confusion sur la ligne.

OPC UA

OPC Unified Architecture

OPC UA est un standard ouvert et indépendant de la plateforme pour échanger des données industrielles de façon sécurisée, avec des modèles d’information qui décrivent ce que signifie chaque valeur en plus de la valeur elle-même. Il succède à l’OPC d’origine, lié à Windows.

Beaucoup d’automates récents intègrent un serveur OPC UA : un système de production peut parcourir leurs variables et s’y abonner directement. Ses modèles d’information sont sa force et son coût : plus riches qu’un simple registre, et plus longs à bien mettre en place. VZIAM MES lit OPC UA en natif.

MQTT

Message Queuing Telemetry Transport

MQTT est un protocole de messagerie léger dans lequel les équipements publient des messages sur des sujets nommés auprès d’un broker, et où les autres systèmes s’abonnent aux sujets dont ils ont besoin. Il a été conçu pour des réseaux peu fiables et de petits équipements.

Le broker découple l’émetteur des récepteurs : un nouveau consommateur s’ajoute sans toucher à la machine. MQTT définit le transport, pas le sens du message : une usine qui l’utilise doit convenir des noms de sujets et des formats. VZIAM MES lit MQTT en natif.

Publication et abonnement

Pub/sub

La publication et l’abonnement est un modèle de messagerie dans lequel les émetteurs publient sur un sujet sans savoir qui recevra le message, et où les récepteurs s’abonnent aux sujets qui les intéressent. Un broker entre les deux remet chaque message à chaque abonné.

Son contraire est l’interrogation cyclique, où un client demande ses valeurs à chaque équipement tour à tour. Le pub/sub envoie les valeurs quand elles changent, ce qui convient aux événements comme un arrêt ou un comptage ; l’interrogation convient aux équipements qui ne savent pas publier. Beaucoup d’usines utilisent les deux.

Envoi HTTP

HTTP push, webhook

L’envoi HTTP consiste pour un équipement ou un système à transmettre ses données à un serveur par requête HTTP dès qu’il a quelque chose à signaler, au lieu d’attendre d’être interrogé. Un webhook est la même idée entre applications.

Il s’appuie sur le protocole le plus largement pris en charge qui soit : boîtiers de données, passerelles et scripts savent tous l’émettre. Il convient aux événements et aux bilans périodiques ; pour des valeurs à haute fréquence venant de nombreuses machines, un broker est en général plus efficace. VZIAM MES accepte l’envoi HTTP en natif.

Modbus

Modbus RTU, Modbus TCP

Modbus est un protocole simple et ancien pour lire et écrire des registres dans des équipements industriels, sur liaison série (RTU) ou sur Ethernet (TCP). Beaucoup d’automates, de compteurs et de variateurs le prennent en charge.

Ses registres sont des nombres sans nom : exploiter ses données suppose de savoir, d’après la documentation de l’équipement, ce que contient chaque adresse. Il fonctionne par interrogation et non par événement. VZIAM MES se connecte aux équipements Modbus par une passerelle qui traduit leurs registres en MQTT ou en HTTP.

Siemens S7

Protocole S7

S7 est le protocole de communication des automates Siemens SIMATIC S7, utilisé pour lire et écrire leurs blocs de données sur Ethernet. Il est propriétaire, mais largement pris en charge par des pilotes tiers.

Les automates S7 récents proposent aussi un serveur OPC UA, qui est en général la voie la plus propre pour un système de production. Pour les plus anciens, une passerelle lit les données S7 et les transmet. VZIAM MES se connecte aux automates S7 par une telle passerelle.

Passerelle protocolaire

Boîtier d’acquisition, passerelle

Une passerelle protocolaire est un équipement ou un logiciel qui lit des données dans un protocole et les transmet dans un autre, par exemple de registres Modbus ou d’un automate propriétaire vers MQTT. C’est ainsi qu’un équipement qui ne parle pas un protocole moderne rejoint un système connecté.

Node-RED et les boîtiers d’acquisition dédiés sont des passerelles courantes. Chacune est une configuration à maintenir, et la correspondance entre chaque registre et chaque valeur nommée mérite d’être documentée. VZIAM MES passe par des passerelles pour Modbus, S7 et les automates propriétaires.

Variable

Tag, point de donnée

Une variable est un point de donnée nommé dans un système industriel : une valeur, comme une température, un état ou un compteur, avec son nom, son type et son adresse source. Automates, SCADA et historiens sont organisés en variables.

Les noms de variables sont là où passe l’essentiel du temps d’intégration : la même grandeur porte un nom différent sur chaque machine, chez chaque intégrateur, chaque année. Une convention de nommage arrêtée avant de connecter les machines fait gagner plus que n’importe quel outil de correspondance ensuite.

Historien de données

Historien de procédé

Un historien de données est une base conçue pour conserver les valeurs de nombreuses variables dans le temps, efficacement et dans l’ordre, et pour les restituer par variable et par plage de temps. C’est la mémoire longue d’un procédé.

Il enregistre ce que valaient les valeurs, pas ce qu’elles signifiaient : un historien sait qu’un compteur a augmenté, mais pas quel ordre tournait ni pourquoi la machine s’est arrêtée. Un MES ajoute ce contexte, et beaucoup d’usines gardent les deux, l’historien pour le procédé et le MES pour la production.

Série temporelle

Données horodatées

Une série temporelle est une suite de valeurs enregistrées avec leur horodatage, comme l’état, la vitesse ou la température d’une machine sur un poste. La plupart des données machine ont cette forme.

Sa qualité dépend autant des horodatages que des valeurs : des horloges qui dérivent d’une machine à l’autre empêchent de dire quel arrêt est venu en premier. Conserver les changements d’état plutôt que des valeurs échantillonnées garde un historique exact et compact pour les questions de production.

Informatique en périphérie

Edge computing

L’informatique en périphérie traite les données près de l’endroit où elles sont produites, sur les machines ou à côté, au lieu de tout envoyer à un serveur central ou dans le cloud. Elle réduit la latence et le volume de données à transporter.

En usine, la périphérie est souvent une passerelle ou un PC industriel à côté de la ligne, qui traduit les protocoles, filtre ou fait des calculs simples. Quand le système central tourne lui-même sur le réseau de l’usine, une bonne partie de ce qui se vend comme informatique en périphérie est déjà locale.

Espace de noms unifié

Unified namespace, UNS

Un espace de noms unifié est une architecture dans laquelle chaque système publie ses données courantes dans une structure partagée et nommée de façon hiérarchique, en général sur un broker MQTT, et où chaque autre système les y lit. La hiérarchie suit en général l’usine : site, zone, ligne, machine.

Il remplace les interfaces point à point par un seul endroit où publier et s’abonner. Sa réussite dépend presque entièrement de la hiérarchie de nommage et de la discipline à la respecter, ce qui est une décision d’organisation plus que de technique.