L'automatisation industrielle comme nous le savons désormais, est une itération moderne d'un mouvement plus ample qui a eu des effets depuis des décennies. Le contrôleur à programmation logique (Programmable Logic Controller, PLC) a été créé en 1968 comme remplaçant des systèmes de relais câblés traditionnels qui contrôlaient les systèmes d'automatisation industrielle à l'époque. La flexibilité du PLC a permis l'automatisation de processus électromécaniques typiquement industriels, tels que le contrôle des machines sur des lignes d'assemblage d'usine, dans des parcs d'attractions, et la fiabilité de la production d'électricité.
Au niveau du contrôle
Alors que le mouvement d'automatisation industrielle est en marche, les ingénieurs trouvent des moyens flexibles d'ajouter à leurs systèmes des capacités accrues de calcul, ce qui autorise dès la conception un comportement plus intelligent. À l'épicentre de la conception PLC moderne se trouve la famille des MCU XBMC 32 bits d'Infineon. Cette famille évolutive offre des périphériques flexibles à signaux mixtes numériques et analogiques et des performances exceptionnelles en temps réel dans un paquet économique. Les solutions XMC combinent un noyau ARM 32 bits à des périphériques avancés ciblant des applications spécifiques. En incorporant des processus flash intégrés state of the art et des languettes de connexion supportant des volumes élevés, Infineon offre des produits de haute performance tout en atteignant les objectifs ambitieux de coût du client.
Les ingénieurs innovent désormais au-delà du système de contrôle traditionnel en mettant l'accent sur l'élargissement des options de communication au sein du système. Des protocoles de réseau fonctionnant à des vitesses plus élevées incorporés dans des solutions plus compactes et plus simples réalisent déjà des incursions dans les réseaux industriels - Infineon propose déjà le premier MCU basé sur une mémoire flash, doté d'un périphérique EtherCAT permettant une connexion facile à un réseau EtherCAT sans recours à des ASIC ou à une mémoire externe. EtherCAT® se caractérise par une utilisation efficace des PHY Ethernet et des câbles pour les applications d'automatisation comme le contrôle et la régulation des processus physiques, où l'intégrité élevée des données, la sécurité et la synchronicité sont nécessaires. Le périphérique MCAN des MCU XMC permet une connexion à un maximum de six réseaux CAN. Le XMC4800 prend en charge l'EtherCAT, le CAN, l'OTG USB, l'Ethernet, SPI, I2C, I2S, l'UART (par exemple RS232 et RS485) et le LIN, constituant un choix idéal pour les entrées/sorties et les contrôles industriels.
Le contrôle prend de nombreuses formes dans l'automatisation industrielle moderne, pour laquelle l'intégrité élevée des données, la sécurité et la synchronicité sont nécessaires.
La flexibilité intégrée à la conception du contrôle
Permettre la flexibilité dans le contrôle est à la pointe de la conception des PLC. L'utilisation du XMC1400, du XMC4300 ou du XMC4800 comme noyau de divers modules E/S permet la réutilisation de la conception et la capitalisation sur des aspects communs entre les modules. La possibilité de réutiliser le code au travers d'une architecture cohérente raccourcit la durée et accroit la fiabilité du développement.
Dans le même temps, les concepteurs veulent contrôler tout ce qu'il est possible de contrôler. « Les solutions Infineon permettent de réaliser des interrupteurs d'alimentation compacts protégés qui accueillent désormais jusqu'à 8 canaux contrôlés individuellement. Ils sont conçus pour des charges inductives, capacitives ou résistives, afin que les ingénieurs n'aient plus à se soucier du type de charge spécifique. Les charges résistives sont utilisées pour les appareils de chauffage, les inductives pour les moteurs et les transformateurs, et les capacitives pour des applications telles que les ampoules flash et les défibrillateurs. Quelle que soit l'application, plusieurs de ces solutions disposent de protections intégrées pour aider le système à surmonter des situations extrêmes comme la surcharge, le court-circuit, la polarité inverse ou la perte de la terre, qui pourraient autrement compromettre la conception du réseau » -. Karthi Gopalan, Infineon Technologies
Pièces apparentées : ITS42008-SB/D, ITS4200S-ME-O
Au niveau du terrain
Les systèmes d'automatisation industrielle au niveau du terrain reposent sur l'auto-préservation, l'auto-évaluation, et l'intercommunication. Des composants de capteurs de qualité font partie intégrante du travail de terrain, et l'automatisation industrielle a grandement bénéficié de la révolution des capteurs en cours. Les capteurs d'effet hall et d'angle comme le TLI / TLV496x et le TLE5012B d'Infineon, et les capteurs 3D comme le TLV / TLI493D-x1B6, permettent un contrôle précis du couple et de la vitesse, et fournissent des informations générales de positionnement. Les systèmes modernes utilisent de plus en plus des moteurs CC sans balais, car ils offrent une plus grande efficacité, une plus grande fiabilité et une plus grande densité de puissance, mais ils rendent également difficile de déterminer la position actuelle, ce qui est important pour l'évaluation de l'état du système, la sécurité et les systèmes de contrôle les plus efficaces. L'ajout de capteurs d'angle à votre solution, de capteurs comportant en particulier une résistance aux champs magnétiques parasites et de ceux disposant d'un calibrage intégré, rend plus facile d'incorporer davantage d'informations dans la conception globale, pour atteindre une plus grande efficacité et fiabilité.
« Les mesures analogiques traditionnelles utilisant des solutions à base de potentiomètres ou optiques ont une durée de vie limitée, de grands facteurs forme, et sont souvent coûteuses. Le TLV493D-A1B6 offre une alternative sans contact, à haute performance, de faible coût, pour les applications nécessitant des mesures 3D précises en combinaison avec une faible consommation d'énergie. Cette nouvelle gamme de capteurs 3D magnétiques réalise des mesures de manière fiable en trois dimensions, linéaires et des mouvements de rotation le long de trois axes, dans un petit paquet, à 6 broches. L'utilisation de capteurs 3D ouvre également des perspectives pour détecter les mouvements et les vibrations parasites qui pourraient endommager le système au fil du temps, ce qui facilite l'entretien et la prévention des pannes » -. Karthi Gopalan, Infineon Technologies
Les solutions de commande de moteur Infineon réalisent plus avec moins. La famille NovalithIC™ en particulier, permet aux ingénieurs de créer des solutions extrêmement compactes de contrôle moteur avec des capacités de puissance élevées. Avec des protections intégrées contre les sous et surintensités, contre les températures excessives, ainsi qu'un diagnostic intégré sur le sens du courant analogique et un indicateur d'état, le NovalithIC™ apporte des capacités d'entrainement de moteur de courants forts dans un paquet compact - avec une résistance de chemin bas aussi faible que 6 mOhm et une capacité de courant fort jusqu'à 68 A.
Pièces apparentées : NovalithIC™, IFX9201, TLV493D-A1B6
NovalithIC™ permettent aux microcontrôleurs de régler le moteur pour des applications spécifiques, tout en surveillant les problèmes qui peuvent se produire ; la solution possède de la puissance et de l'intelligence, ce qui constitue la marque de l'automatisation industrielle moderne. Les solutions doivent aller au-delà de hautes performances dans un petit facteur forme ; les systèmes doivent désormais travailler intelligemment. Outre le NovalithIC™, Infineon propose une gamme de modules de puissance intelligents qui intègrent des pilotes de barrières, des bootstraps, et des composants d'interrupteur dans un paquet unique qui offre une protection contre les court-circuits, le captage de courant, et la protection contre les températures excessives. Ces types de solutions d'auto-diagnostic sont certifiées UL et semblent faire partie des composants intégrés de la prochaine vague d'innovation de l'automatisation industrielle en matière de contrôle moteur et d'interrupteurs de puissance.
La simplification est primordiale pour la conception de systèmes de moteur - elle augmente la fiabilité et réduit le temps de mise sur le marché. Les familles de modules de puissance (IPM) et iMotion™ sont mises au point pour aider les concepteurs de systèmes à améliorer les performances du système et l'efficacité énergétique en offrant une densité de puissance accrue, une meilleure robustesse et fiabilité du système. Le système d'évaluation compacte et flexible fournit une plate-forme de conception évolutive pour des pilotes de moteur triphasés dans la gamme des 20 W à 300 W. Il comprend des cartes de contrôleur et d'alimentation disponibles avec ou sans capteurs. Ce kit vous permet de concevoir un système de moteur fonctionnant pleinement en une heure en seulement quelques étapes : il suffit de brancher les cartes dans votre PC, d raccorder le moteur et la grille, puis de télécharger, d'installer et de paramétrer le logiciel.
Sécurité et protection
Les progrès de l'automatisation industrielle ont été réalisés avec une telle rapidité et se sont avérés si innovants que leurs applications sous-tendent désormais la plupart des produits de base de la société moderne. En fait, la plupart des solutions qui rendent la société moderne « moderne », de la fabrication et de la production d'énergie aux systèmes de purification et de filtration, n'existent sous leur forme actuelle qu'en raison des progrès de l'automatisation industrielle. Malheureusement, l'innovation a été plus rapide que la sécurité. L'automatisation industrielle est intimement liée à des applications qui ont été historiquement isolées et pour lesquelles la sécurité numérique n'a pas été une priorité, si tant est qu'elle ait été prise en compte. Même des protocoles aussi simples que faire en sorte que le mot de passe par défaut des systèmes ait été modifié ne sont pas garantis dans certains cas.
Lorsque ces systèmes d'automatisation industrielle, jadis isolés, sont mis en ligne et exposés à la connectivité, ils sont également exposés à davantage de risques. Les menaces ont évolué pour tirer parti de cet environnement en mutation rapide. Les virus Stuxnet et Flame sont des exemples de programmes d'attaque sophistiqués qui peuvent détourner des systèmes entiers, et il est prouvé que, dans certains cas, ce type de logiciel malveillant est parrainé par des états. Le virus Stuxnet a été particulièrement efficace - et dommageable - car il a été en mesure de saboter le système PLC de l'usine d'enrichissement d'uranium à Natanz en Iran à un point tel qu'il a détruit des centrifugeuses tout en se dissimulant aux yeux des techniciens. Stuxnet a depuis continué à infecter un énorme pourcentage de systèmes, soulignant la faiblesse de la sécurité générale autour des installations industrielles.
Récemment, les fabricants ont mis les bouchées doubles pour boucher les failles de la sécurité. L' OPTIGA™ TRUST P d'Infineon est une de ces solutions et nécessite une authentification unique pour s'assurer que les messages sont sécurisés et proviennent d'un expéditeur connu avant que les utilisateurs n'aient la possibilité de les charger. Les solutions OPTIGA™ prévoient des mécanismes de mises à jour sécurisées pour éviter des modifications de codes malveillantes et comportent des contrôles d'intégrité de la mémoire pour empêcher les attaques de dépassement de tampon qui permettent aux pirates de modifier d'autres parties du code. Puisque ces solutions ont la capacité de crypter les données stockées, les administrateurs système sont en mesure d'empêcher les informations confidentielles ou le code de configuration de tomber dans de mauvaises mains.
L'OPTIGA™ TPM d'Infineon est une solution dotée de multiples facettes qui offre une sécurité à tous les niveaux.
L'automatisation industrielle est parmi les domaines les plus dynamiques de l'électronique d'aujourd'hui, mais l'innovation au sein des applications d'automatisation industrielle n'a rien de nouveau. Les ingénieurs ont mis au point des solutions d'automatisation industrielle flexibles depuis des décennies. Récemment, l'accent est passé de la simple création de solutions de plus en plus efficaces au développement de solutions intelligentes. Infineon continue de relever les défis de l'amélioration de l'intelligence de l'automatisation industrielle de tous les aspects d'un système grâce à des solutions qui sont puissantes et compactes, mais aussi connectées et sécurisées.
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