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Hilscher netPI – Raspberry Pi en version industrielle pour vos applications d’automatisme sur PROFINET.

Vous avez pu découvrir les fonctionnalités de la passerelle netPI dans la Profinews 35...

 

https://www.profibus.fr/fr/actualite/561-2019-06-25-21-29-15.

Cette plateforme modulaire, polyvalente et flexible est le fruit d’une évolution d’un Raspberry Pi en version industrielle qui a été conçue pour l’acquisition des données dans les ateliers de fabrication.

 

D’un point de vue fonctionnel, il s’agit plus précisément d’une solution ‘’Edge Computing’’ très économique pour connecter les technologies de l’information (IT) avec l’opérationnel (OT) et gérer localement des données en provenance des chaines de fabrication automatisées afin de les trier, les agréger et les mettre en forme.

Pour le traitement de ces données, il est possible d’utiliser le logiciel open source Node-RED ainsi que tous les langages disponibles dans Linux (C, Python, Java…).

Par ailleurs, grâce à l’apport de la technologie Docker, les capacités du netPI sont décuplées, notamment lorsqu’il y a besoin de mettre en œuvre une solution de contrôle-commande pour le pilotage de machines spéciales.

Par exemple, la mise en œuvre d’un container logiciel sécurisé permettant l’exécution d’un runtime ‘CoDeSyS Control’’ est simple et rapide comme l’atteste ce tutoriel vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=cXIHu3-4-eg

Le travail de l’automaticien est ainsi grandement facilité. De surcroit, son programme CoDeSyS peut être associé à du code développé avec un langage de programmation de bas niveau, par exemple pour l’écriture de pilotes permettant la gestion d’entrées-sorties, la programmation de fonctions métiers ou encore pour l’écriture de firmwares permettant la gestion de protocoles spécifiques.

Le netPI permet par exemple d’échanger des données cycliques sur PROFINET avec un automate de ligne Siemens S7-1500 tout en ayant la capacité de faire tourner des applications dans plusieurs containers simultanément, de piloter des entrées-sorties raccordées sur un réseau modbus TCP et de lire des étiquettes RFID en provenance d’un lecteur.
Il offre également la possibilité d’historiser des variables horodatées dans une base de données de séries temporelles puis de les afficher dans un tableau de bord avec Node-RED ou Ignition.

De surcroit, il offre une connectivité OPC UA et MQTT pour la remontée des donnés sécurisées vers le cloud.

Au niveau matériel, des modifications majeures ont été apportées à la carte de base du Raspberry Pi qui confèrent au netPI des qualités intrinsèques le rendant ‘’full’’ compatible avec les exigences du monde industriel, notamment :  

 

  • Une compatibilité électromagnétique et une dissipation thermique nettement améliorées grâce au circuit imprimé à 8 couches de la carte mère.
  • Une conception du système de refroidissement permettant d’utiliser la CPU (Quad-core @ 1.2 GHz) à pleine performance jusqu’à 50°C sans aucunes limitations.
  • L’utilisation d’une mémoire vive ferroélectrique (FRAM) de 8 Ko pour le stockage des données non volatiles à haute fréquence ce qui est très appréciable pour les applications d’automatisme.
  • Un condensateur haute performance pour la sauvegarde de l’heure en cas de coupure d’alimentation prolongée jusqu’à 7 jours permettant de préserver l’horodatage des données durant cette période. 

Concernant les fonctionnalités liées à la sécurité, cette plateforme a été conçue pour contrer les cyber-attaques potentielles.

Au niveau matériel, vous disposez d’une séparation physique entre les données process qui transitent via l’interface pris en charge par le netX 51 et celles qui remontent vers le cloud via l’interface LAN pris en charge par le processeur Broadcom du Raspberry Pi.
 
L’image sur laquelle la CPU ‘’boot’’ est signée par Hilscher puis celle-ci est copiée sur une clé USB qui vient se loger dans le slot idoine de la passerelle. Celle-ci détecte l’image, vérifie son intégrité et s’assure qu’elle a bien été signée par Hilscher.

L’authentification obligatoire est réalisée par un mot de passe sécurisé et la gestion des utilisateurs et des rôles interdisent l'accès non autorisé aux logiciels préinstallés.
Une application NGINX pour la gestion des certificats SSL permet aux utilisateurs d’avoir la garantie d’être connectés sur la bonne machine. Concernant le serveur SSH, celui-ci n’est pas installé par défaut afin d’interdire l’accès à distance depuis une console.

Concernant la configuration du netPI, une interface web est accessible via https.

Les données qui sont transmise via OPC UA ou MQTT vers des fournisseurs de services cloud sont cryptées (support du protocole TLS). 

Une démonstration avec le netPI RTE 3 et CoDeSyS a été présentée sur le stand Hilscher au salon SPS à Nuremberg lors de son introduction sur le marché en 2017.

Pour de plus amples informations : https://www.youtube.com/watch?v=DE4NV2AbLOY

En résumé…
Avec l’apport de la technologie Docker embarquée sur la plateforme netPI, celle-ci constitue un écosystème idéal pour l’hébergement de tout type d’application d’automatisme devant s’exécuter dans un environnement sécurisé.
Elle intègre de nombreuses interfaces de communication pour des besoins de connectivité Ethernet industriel et IIoT (LAN, Wi-Fi, RS 232/422/485, CAN, PROFINET, OPC UA/MQTT…).   
De surcroit, elle permet d’associer un programme automate conforme à la norme IEC 61131-3 avec du code développé avec un langage de programmation de bas niveau pour couvrir des besoins spécifiques.

netPI est une plateforme modulaire, polyvalente et flexible qui offre une connectivité exhaustive vers tous les bus de terrain et réseaux Ethernet industriels du marché tout en offrant la possibilité de transmettre des données de production pertinentes et sécurisées vers le cloud, via les interfaces intégrées OPC UA et MQTT, pour le ‘’Machine Learning’’ ou bien dans le cadre de la maintenance prédictive.  

Christophe Levra
CEO Hilscher France
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Pour de plus amples informations sur les solutions IIoT Hilscher :
https://www.netiot.com/
https://netfield.io/

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