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Le choix d'un écran IHM est soumis à six contraintes simultanées et contradictoires. Une luminosité accrue augmente la température interne, une vitre de protection plus épaisse améliore la durabilité mais réduit la sensibilité tactile, et une dalle plus grande privilégie une interface série. Les acheteurs qui résolvent ces conflits dans le bon ordre – contraintes d'abord, dalle ensuite, interface en dernier – obtiennent une interface machine robuste, adaptée à son environnement, et non une simple solution de repli.
Il s'agit de l'ensemble écran et tactile qu'un opérateur utilise pour faire fonctionner une machine.
Un écran IHM combine un module d'affichage, un capteur tactile, une vitre de protection et l'interface mécanique qui les fixe au panneau de commande. Il ne constitue pas le contrôleur : l'automate programmable ou la carte de commande de la machine génère l'interface, et l'écran l'affiche et reçoit les données. Cette distinction est importante lors du choix, car elle détermine quelles décisions relèvent du fournisseur du panneau et lesquelles relèvent du fournisseur du système de contrôle.
Pour un acheteur, la définition pratique est celle d'un ensemble qui doit être scellé dans un boîtier, lu à la distance de travail de l'opérateur, manipulé avec les gants utilisés et connecté à un hôte dont la sortie est déjà fixe.
Six conditions déterminent les spécifications avant même l'ouverture de toute fiche technique.
Les conditions importantes sont la luminosité ambiante au niveau de l'écran, la température de l'air interne à cet endroit, la distance de vision de l'opérateur et la lisibilité du moindre détail, le port de gants et le protocole de nettoyage, la distance du câble jusqu'à l'unité centrale, ainsi que le cycle de fonctionnement et sa durée de vie prévue. Chacune de ces conditions est mesurable ou estimable, et chacune d'elles réduit les options disponibles.
Les acheteurs qui partent d'une dimension de panneau reviennent généralement sur ces conditions plus tard, une fois la conception mécanique finalisée, lorsque les modifications sont coûteuses. Les intégrer dès le départ dans le cahier des charges ne prend qu'une heure et permet d'éviter ce problème.
La hauteur des caractères détermine la taille, et le contenu détermine la résolution.
Dans la plupart des installations, la distance de lecture d'une interface homme-machine (IHM) est comprise entre 500 et 1 000 mm, voire davantage lorsqu'une commande suspendue ou un grand poste de contrôle est utilisé. La spécification utile correspond à la hauteur du plus petit caractère à cette distance, qui se convertit en nombre de pixels une fois le pas de pixel de l'écran connu. Une résolution supérieure n'est pertinente que pour les contenus comportant des détails fins : graphiques de tendance, tracés de formes d'onde, superpositions de caméra ou tableaux de diagnostic denses.
Une démarche pratique consiste à fixer la taille en fonction des exigences de lisibilité, puis à vérifier si la résolution choisie offre la meilleure densité d'affichage possible dans l'interface sans mise à l'échelle. La mise à l'échelle représente un coût caché : une interface conçue pour une résolution et adaptée à une autre perd en netteté et subit souvent une latence accrue.
La lisibilité est un ratio, et non une valeur de luminance.
Dans un atelier bien éclairé, une machine doit rivaliser avec l'éclairage zénithal et, à l'extérieur, avec la lumière directe du soleil. L'œil de l'opérateur perçoit la lumière émise par l'écran ainsi que celle réfléchie par sa surface avant ; par forte luminosité ambiante, la composante réfléchie est prédominante. Un traitement antireflet diffuse la réflexion, un revêtement antireflet la réduit et le collage optique élimine les réflexions internes entre l'écran et la vitre de protection.
Il en résulte qu'un écran de qualité moyenne doté d'une surface avant adaptée peut surpasser un écran plus lumineux avec une surface avant brillante et non collée, et ce, à une consommation d'énergie et une température interne inférieures. Lorsque le niveau de luminosité ambiante est réellement élevé, les spécifications doivent indiquer le contraste requis dans ces conditions plutôt qu'une valeur en nits.
Le gant détermine plus souvent la technologie tactile que l'interface.
L'écran tactile capacitif projeté, avec son profil optimisé, est compatible avec les gants d'examen fins ou en nitrile et offre un rendu optique optimal. Cependant, les gants de travail épais, les mains mouillées et une forte contamination réduisent le couplage en deçà des capacités de compensation de l'optimisation. Dans ce cas, un panneau résistif ou une conception hybride avec touches physiques s'avère plus pratique. Lorsque la machine est utilisée en fonctionnement, la conception la plus sûre privilégie les commandes physiques pour les fonctions les plus fréquemment utilisées et réserve la surface tactile à la configuration et aux écrans secondaires.
Valider avec les gants du client et avec la surface humide, sur l'épaisseur du verre de production, plutôt qu'avec un doigt nu sur un échantillon d'évaluation.
Choisissez l'interface à partir de la sortie hôte et du cheminement du câble.
Lorsque l'hôte fournit une sortie vidéo standard, un écran doté d'un contrôleur de synchronisation intégré élimine l'étape de conversion et sa latence. Si l'écran est situé à un mètre ou plus, une liaison différentielle telle que LVDS ou une liaison sérialisée sur une seule paire est la solution la plus fiable ; le RGB parallèle convient aux courtes distances internes. Le connecteur doit être à verrouillage positif et le câble présenter un rayon de courbure défini, car un panneau de commande est entretenu plus fréquemment qu'un appareil grand public.
Il convient de confirmer les choix d'interface et leurs limites de distance avant la publication du design mécanique, car la position du connecteur et le cheminement du câble en dépendent.
Le panneau mesure le climat de l'enceinte, et non celui de la pièce.
Un panneau de commande étanche peut fonctionner à une température de 10 à 20 degrés supérieure à la température ambiante, et le rétroéclairage génère encore plus de chaleur. Les spécifications doivent indiquer la température de l'air interne au niveau de l'écran, les exigences de démarrage à froid et le cycle de service prévu, car ces éléments déterminent les variations de température et la durée de vie du rétroéclairage. L'étanchéité est une propriété du panneau avant assemblé : le joint ou la face avant collée, le cadre et la surface du boîtier contribuent ensemble à l'indice de protection IP, essentiel pour le nettoyage.
Lorsque la machine est nettoyée au jet d'eau ou avec des produits chimiques, les matériaux de la face avant sont aussi importants que la puissance nominale, et les agents de nettoyage doivent être spécifiés dans le cahier des charges. Le système qualité du module est documenté sur la page des certifications qualité , et les instructions d'installation sont disponibles dans la FAQ.
Concevoir le chemin de remplacement pendant que la conception est ouverte.
On s'attend à ce qu'une interface homme-machine (IHM) fonctionne pendant une décennie, voire plus. Par conséquent, ses spécifications doivent indiquer le seuil de luminance après un certain nombre d'heures d'utilisation à la luminosité réelle, et sa conception doit permettre le remplacement de la face avant sans démontage du boîtier. La continuité d'approvisionnement est également un critère de sélection : sur dix ans, un panneau standard bénéficiant d'une date d'arrêt de production est plus avantageux qu'une spécification légèrement supérieure associée à un composant provenant d'un fournisseur unique.
L'accès pour la maintenance, la position du connecteur et le mou du câble font partie de la même décision, car le coût d'une intervention de réparation représente généralement le poste de dépense le plus important en cas de panne sur le terrain.
Ce sont l'outillage et le rendement qui prédominent, et non le prix des panneaux.
Les principaux facteurs de coût visibles sont l'écran, le capteur tactile et la vitre de protection. Les éléments qui impactent le budget d'un programme sont l'outillage pour la vitre de protection, le rendement de collage, le nombre de références différentes générées par la variation de la conception au sein d'une même famille de machines, et l'effort de validation multiplié par les variantes. Standardiser l'écran, la pile tactile et l'interface, tout en ne faisant varier que la forme et l'impression de la vitre de protection, est généralement la solution la plus économique pour une famille de produits.
La conception énergétique et thermique a également un coût : un panneau plus lumineux nécessite une alimentation plus importante et un meilleur système de dissipation de la chaleur, et ces deux éléments apparaissent plus tard dans le programme s'ils n'étaient pas inclus dans l'estimation initiale.
Veuillez confirmer ces dix points avant de figer la conception.
Lumière ambiante au niveau de l'écran et exigences de contraste dans ces conditions.
Température de l'air interne affichée et exigences de démarrage à froid.
Distance de vision et plus petit caractère devant être lisible.
Type de gants, produits de nettoyage et méthode de scellage.
Sortie hôte, longueur du câble et position du connecteur.
Classe de taille et de résolution de l'écran, la mise à l'échelle étant effectuée sur l'écran le plus dense.
Technologie tactile intégrée aux gants, avec des touches physiques pour les fonctions essentielles.
Matériaux de la face avant, y compris le revêtement et l'impression, et leurs exigences en matière de durabilité.
Objectif de durée de vie exprimé en seuil de luminance à la luminosité de service.
Plan de service et d'approvisionnement, comprenant un avis d'arrêt et une procédure de remplacement.
Les normes qui sous-tendent cette spécification comprennent le cadre de sécurité électronique interne de la norme CEI 62368-1 et la directive européenne CEM pour la machine finie. Les exigences de qualité d'assemblage sont publiées par l'IPC , les conventions relatives aux boîtiers et aux équipements par la NEMA , et les recommandations concernant les plateformes de contrôle par des fournisseurs tels que Rockwell Automation et Siemens . Les bonnes pratiques de contrôle statique pour la manipulation des modules sont publiées par l' association EOS/ESD.
Qu'est-ce qu'un écran IHM ?
Il s'agit de l'ensemble écran et tactile utilisé par l'opérateur pour faire fonctionner une machine : un module d'affichage, un capteur tactile, une vitre de protection et une interface de montage, intégrés au panneau de commande. Le contrôleur génère l'interface ; l'écran l'affiche et reçoit les entrées, c'est pourquoi ces deux éléments sont spécifiés séparément.
Quelle est la différence entre un automate programmable et une interface homme-machine (IHM) ?
L'automate programmable (PLC) exécute la logique de la machine ; l'interface homme-machine (IHM) affiche l'état et reçoit les entrées de l'opérateur. En termes de sélection, l'automate détermine la sortie hôte et l'interface disponible, tandis que l'IHM gère les choix relatifs au panneau, au tactile et à l'étanchéité.
Combien coûte un écran IHM industriel ?
Le prix unitaire dépend de la taille et de la résolution de l'écran, de sa luminosité, de sa sensibilité à la température, de la technologie tactile et de l'assemblage frontal. Les coûts les plus importants sur l'ensemble d'un programme concernent l'outillage pour la vitre de protection, le rendement de collage, le nombre de variantes et leur validation. Par conséquent, la standardisation de la pile technologique au sein d'une même famille de machines permet généralement de réduire le coût total.
Une interface homme-machine (IHM) a-t-elle besoin d'un écran haute luminosité ?
Uniquement lorsque la luminosité ambiante est réellement élevée. La lisibilité dépend de la luminance émise par rapport à la lumière réfléchie ; ainsi, une face avant collée et antireflet peut offrir une meilleure lisibilité qu'un écran brillant plus lumineux, à consommation et température interne moindres. Privilégiez le contraste en fonction des conditions d'installation plutôt qu'une valeur en nits.
Veuillez envoyer à CDTech les conditions de la machine (lumière ambiante, température interne, distance de vision, gants et longueur du câble) ; la réponse proposera la combinaison panneau, tactile et interface et précisera les implications en matière d’outillage.
Contactez [email protected] ou utilisez la page de contact ; les classes d'écrans industriels sont répertoriées sous Écrans LCD industriels.
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