Glossaire IHM / SCADA / P&ID
La référence rapide pour les ingénieurs qui achètent, conçoivent ou migrent une IHM / un SCADA. Chaque terme en 2 à 4 phrases, avec renvois croisés et exemples tirés de vrais équipements d'installation. Rédigé et maintenu par un technicien en automatisme, pas récupéré automatiquement ; si une définition est erronée ou manquante, signalez-le sur le forum.
Navigation rapide
- IHM
- SCADA
- DCS
- PLC
- P&ID
- ISA-101
- ISA-5.1
- ISA-5.5
- ISA-18.2
- Priorités d'alarme P1-P4
- Rafale d'alarmes
- BPCS
- HART
- IHM sobre
- Conscience de la situation
- Tag (tag d'instrument)
- Symbole de montage
- Voyant multi-états
- ESD
- SIS / Système instrumenté de sécurité
- Bus de terrain
- OPC UA
- Modbus
- RTU
- Profibus
- PROFINET
- EtherNet/IP
- FOUNDATION Fieldbus
- Vue opérateur
- Niveaux de vue
- MCC
- VFD / VSD
- Verrouillage
- Permissif
- Déclenchement
- Boucle de régulation PID
- Consigne
- Bande morte
- Hystérésis
- Régulation en cascade
- Unités physiques
- Logique à contacts
- Façade
- Chien de garde
- Redondance
- Courbe de tendance (historien)
- TRS
- Guide de style IHM
IHM /aʃ ɛm i/
Interface homme-machine (HMI en anglais). La couche graphique avec laquelle un opérateur interagit pour surveiller et commander un procédé. Les IHM modernes sont généralement des pupitres web (Weintek cMT, Siemens WinCC Unified, Ignition Perspective) ou du matériel dédié (Rockwell PanelView, Pro-face GP). L'IHM affiche les niveaux de cuves, les états de pompes et les alarmes ; l'opérateur voit ce qui se passe et donne des commandes.
SCADA /ˈskeɪdə/
Supervisory Control and Data Acquisition (supervision, contrôle et acquisition de données). Un système à l'échelle de l'installation qui recueille les données de plusieurs PLC / RTU répartis sur de grandes distances (parfois géographiquement dispersés : réseaux d'eau, oléoducs) et les présente sur des postes opérateur. Le SCADA est plus large que l'IHM — il inclut les historiens, la gestion des alarmes, le contrôle par lots et la logique de supervision. Fournisseurs : AVEVA Wonderware, Inductive Automation Ignition, Rockwell FactoryTalk View SE, Schneider Citect.
DCS /diː siː ɛs/
Système de contrôle distribué (Distributed Control System). Un système de contrôle étroitement intégré utilisé dans les procédés continus (raffineries, usines chimiques, papeteries, grands services publics). Contrairement au PLC+SCADA, le DCS est conçu comme un produit unique — contrôleurs, E/S, IHM et historien proviennent d'un seul fournisseur (Honeywell Experion, Yokogawa Centum, ABB Ability System 800xA, Emerson DeltaV). Utilisé quand la fiabilité et l'intégration étroite comptent plus que la flexibilité. L'IHM dans un DCS est appelée vue opérateur.
PLC /piː ɛl siː/
Automate programmable industriel (Programmable Logic Controller). Un ordinateur industriel durci exécutant une logique déterministe sur un cycle de scrutation (typiquement 10-50 ms). Les PLC gèrent le contrôle discret (moteur marche/arrêt, vanne ouverte/fermée) et les séquences par lots. Exemples : Siemens S7-1500, Rockwell ControlLogix, Schneider M580, Mitsubishi MELSEC, Beckhoff TwinCAT. Les PLC sont programmés dans les langages de la norme CEI 61131-3 (langage à contacts, blocs fonctionnels, texte structuré, SFC, liste d'instructions).
P&ID /piː ən aɪ diː/
Schéma tuyauterie et instrumentation (Piping & Instrumentation Diagram). Le plan d'ingénierie maître d'une installation de procédé : chaque tuyau, vanne, instrument et équipement y figure avec son tag, sa connexion et son état d'exploitation. Les P&ID utilisent des symboles normalisés (ISA-5.1, ASME Y32.11, BS 1646) afin que le même plan soit lisible d'un fournisseur et d'un pays à l'autre. Les vues IHM modernes reproduisent souvent l'agencement du P&ID pour que les opérateurs puissent faire le rapprochement rapidement.
ISA-101 /aɪ ɛs eɪ wən oʊ wən/
ISA-101.01-2015 — Human Machine Interfaces for Process Automation Systems. La norme de conception des IHM. Elle définit le cycle de vie (guide de style → conception → mise en œuvre → exploitation → maintenance), la hiérarchie des vues (vue d'ensemble → unité → détail → diagnostic), la philosophie de la couleur (couleur = état, pas décoration), les priorités d'alarme et la typographie. La conformité réduit la fatigue d'alarme et l'erreur opérateur. Guide complet ISA-101.
ISA-5.1 /aɪ ɛs eɪ faɪv pɔɪnt wən/
ISA-5.1-2009 — Instrumentation Symbols and Identification. La norme des lettres de tag et des bulles d'instruments sur les P&ID. Elle définit : les lettres de fonction (P=pression, T=température, F=débit, L=niveau, A=analyse, Z=position…), les modificateurs (I=indicateur, C=régulateur, T=transmetteur, S=détecteur, V=vanne), et les bulles de montage (cercle terrain, cercle DCS avec ligne, hexagone PLC, cercle partagé avec double ligne). Référence complète ISA-5.1.
ISA-5.5
ISA-5.5 — Graphic Symbols for Process Displays. La norme des formes d'équipements (cuves, colonnes, pompes, échangeurs de chaleur) sur les P&ID et les vues IHM. Elle complète l'ISA-5.1 (qui couvre les tags d'instrumentation) en définissant les formes des équipements de procédé eux-mêmes. Largement utilisée conjointement avec l'ASME Y32.11 (États-Unis) et la BS 1646 (Royaume-Uni) / DIN 28004 (Allemagne).
ISA-18.2
ISA-18.2-2016 — Management of Alarm Systems for the Process Industries. Définit le cycle de vie de l'alarme : identification, rationalisation, conception, mise en œuvre, exploitation, surveillance, gestion des modifications, audit. Fixe des limites prescriptives (max. 1 alarme par 10 minutes par opérateur) et distingue les alarmes intempestives des vraies. Souvent référencée aux côtés de l'ISA-101 pour la conception IHM.
Priorités d'alarme P1-P4
La classification à 4 niveaux utilisée par l'ISA-101 / ISA-18.2 :
- P1 Critique (rouge) — action immédiate requise (< 1 min) ; sécurité, environnement ou dommage majeur d'équipement en jeu
- P2 Élevée (orange) — action en quelques minutes ; perte de production ou risque sur équipement secondaire
- P3 Moyenne (jaune) — action en quelques dizaines de minutes ; produit hors spécification, perte d'efficacité
- P4 Faible (bleu) — fin de poste ; diagnostic ou maintenance prédictive
Codage couleur redondant avec la forme (triangle / losange / hexagone / cercle) afin que les opérateurs daltoniens puissent tout de même distinguer. Les badges d'alarme P1-P4 et les badges d'état de la bibliothèque d'icônes officielle suivent exactement ce schéma.
Rafale d'alarmes
Une salve de plus de 10 alarmes en 10 minutes par opérateur (seuil ISA-18.2). Pendant une rafale d'alarmes, l'opérateur ne peut ni lire, ni prioriser, ni agir — la conscience de la situation s'effondre. Causes courantes : déclenchements en cascade, absence de rationalisation, alarmes utilisées comme statut. Le remède est la rationalisation (supprimer, inhiber, relever le seuil) et des règles de mise en attente, pas un écran plus grand.
BPCS · Système de contrôle de procédé de base
Basic Process Control System (système de contrôle de procédé de base). La couche DCS ou PLC+SCADA qui assure le contrôle continu et discret de l'installation dans des conditions normales — le « cerveau » du quotidien. Distinguée du SIS par la CEI 61511, qui impose une indépendance physique, logique et administrative entre les deux afin qu'une défaillance du BPCS ne puisse pas défaire la couche de sécurité.
HART
Highway Addressable Remote Transducer. Superposé à la boucle 4-20 mA classique : le signal analogique porte toujours la grandeur primaire, tandis qu'un signal FSK de faible amplitude porte les diagnostics numériques, la configuration et les grandeurs secondaires. La voie de modernisation pragmatique qui permet aux installations de réutiliser le câblage existant — la plupart des transmetteurs modernes parlent HART, et HART-IP / WirelessHART l'étendent.
IHM sobre
La philosophie de conception IHM de l'ISA-101 / du High Performance HMI Handbook : la majeure partie de l'écran est grise et blanche ; la couleur saturée (rouge, orange, jaune, bleu, vert) est réservée aux conditions anormales et à l'état des équipements. L'opposé des IHM « sapin de Noël » des années 1990 où tout était coloré de façon décorative. Les IHM sobres réduisent la fatigue d'alarme dans une proportion mesurable. Lire le guide de la palette de couleurs sobre.
Conscience de la situation
Le modèle de Mica Endsley (1995) : un opérateur n'est efficace que s'il peut percevoir ce qui se passe, comprendre ce que cela signifie et anticiper ce qui va se passer ensuite. L'ISA-101 rattache explicitement chaque règle de conception à l'un de ces trois niveaux. Une bonne IHM aide l'opérateur à anticiper (pas seulement à réagir).
Tag (tag d'instrument)
L'identifiant unique d'un instrument ou d'un organe de réglage final : FCV-104 = vanne de régulation de débit, boucle 104. Format XX[X]-NNN où les lettres décrivent la fonction (voir ISA-5.1) et les chiffres identifient la boucle précise. Les tags sont sacrés — ils apparaissent sur le P&ID, l'IHM, la logique de contrôle, les synthèses d'alarmes, les ordres de travail de maintenance. Changer un tag est un exercice de gestion des modifications.
Symbole de montage (bulle d'instrument)
La forme de la bulle autour du tag vous indique où réside l'instrument :
- Cercle simple = monté sur le terrain (visible uniquement sur l'équipement)
- Cercle avec ligne horizontale = monté au DCS (visible en salle de contrôle)
- Hexagone dans un cercle = monté au PLC
- Cercle avec double ligne horizontale = affichage partagé / commande partagée
Voyant multi-états
L'objet graphique IHM qui associe un tag PLC unique (typiquement UINT16) à une liste d'images ou de styles. Utilisé pour rendre la matrice à 9 états de chaque équipement motorisé (arrêté / démarrage / en marche / sans retour / manuel / désactivé / +P1 / +P2 / défaut). Dans Weintek EasyBuilder Pro : objet nommé Multi-state Lamp ; dans WinCC : Multi Lamp ; dans FactoryTalk : Multi-state Indicator ; dans Ignition : liez icon à une expression. Les 9 états de moteur expliqués. Construisez vous-même le bloc à 9 états dans le Symbol Builder, ou partez d'un symbole de moteur publié par un autre ingénieur dans la bibliothèque communautaire.
ESD
Arrêt d'urgence (Emergency Shutdown) — le système indépendant qui amène une installation ou une unité à un état sûr lorsque le contrôle normal défaille. Les déclenchements ESD contournent l'IHM / le DCS habituels et actionnent directement des électrovannes de sécurité. Dessinés sur les P&ID avec des vannes ESD en rouge gras. Requis par la CEI 61511 / ISA-84 dans les procédés dangereux.
SIS · Système instrumenté de sécurité
Système instrumenté de sécurité (Safety Instrumented System). L'ensemble des capteurs, du solveur logique et des organes finaux qui mettent en œuvre une fonction instrumentée de sécurité (SIF) pour amener le procédé à un état sûr. Fonctionne indépendamment du système de contrôle de procédé de base (BPCS) — matériel différent, alimentation différente, câblage différent. Régi par la CEI 61511 / ANSI ISA-84.
Bus de terrain
Des réseaux numériques qui remplacent le câblage analogique 4-20 mA au niveau du terrain : Profibus DP/PA, Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus TCP, FOUNDATION Fieldbus, HART. Les bus de terrain transportent plusieurs grandeurs par appareil (signal + statut + diagnostic), réduisant le coût de câblage et permettant la maintenance prédictive.
OPC UA
OPC Unified Architecture — la norme de communication industrielle moderne de l'OPC Foundation. Remplace OPC Classic (fondé sur DCOM). Indépendant de la plateforme, sécurisé (TLS par défaut), prend en charge les spécifications compagnon (PackML, MTConnect). La langue commune pour connecter PLC, IHM, MES, ERP et services cloud IoT.
Modbus
Le plus ancien protocole industriel encore pertinent (1979). Deux variantes : Modbus RTU (sur série RS-485) et Modbus TCP (sur Ethernet). Simple, omniprésent, pris en charge par quasiment tous les appareils. Les codes de fonction 03 (lecture de registres de maintien) et 06 (écriture d'un registre unique) représentent 90 % des cas d'usage.
RTU
Unité terminale distante (Remote Terminal Unit). Un contrôleur de terrain durci qui collecte les données des capteurs et actionne les équipements sur un site distant, souvent non gardé, et rend compte à un maître SCADA central via une liaison longue distance (cellulaire, radio, satellite, ligne louée). Les RTU dominent les infrastructures géographiquement dispersées — réseaux d'eau/eaux usées, pipelines, postes électriques — où une armoire PLC complète serait surdimensionnée. La frontière entre RTU et PLC s'est estompée ; de nombreux appareils modernes font les deux.
Profibus
Process Field Bus. Un bus de terrain série normalisé dans la CEI 61158, historiquement dominant dans les installations basées sur Siemens. Deux profils : Profibus DP (périphériques décentralisés) pour les E/S cycliques rapides sur RS-485, et Profibus PA (automatisation de procédés) pour les instruments en zones dangereuses avec câblage alimenté par le bus et à sécurité intrinsèque. Largement supplanté par PROFINET pour les nouvelles installations mais toujours répandu dans le parc installé.
PROFINET
La norme Ethernet industriel de PROFIBUS & PROFINET International (PI), le successeur Ethernet de Profibus. Fait tourner du TCP/IP standard pour la configuration aux côtés de canaux temps réel (RT) et temps réel isochrone (IRT) pour des E/S et du contrôle de mouvement déterministes et à faible gigue. Le bus de terrain par défaut sur les systèmes Siemens S7-1500 et un choix de premier plan pour l'Ethernet en atelier.
EtherNet/IP
Ethernet industriel qui transporte le Common Industrial Protocol (CIP) sur Ethernet standard et TCP/UDP — le « IP » signifie Industrial Protocol, pas Internet Protocol. Géré par l'ODVA et bus de terrain dominant sur les plateformes Rockwell/Allen-Bradley ControlLogix et CompactLogix. Utilise des connexions implicites (E/S cycliques) et explicites (messagerie à la demande).
FOUNDATION Fieldbus
Un bus de terrain de procédé tout-numérique et bidirectionnel (désormais géré par le FieldComm Group, qui pilote également HART). Sa couche H1 (31,25 kbit/s, alimentée par le bus, à sécurité intrinsèque) connecte les instruments dans les installations de procédés continus et peut distribuer la logique de contrôle dans les appareils de terrain eux-mêmes (Control in the Field). Concurrence Profibus PA dans les applications de raffinage et de chimie.
Vue opérateur
Le terme DCS pour ce que l'on appelle IHM dans les architectures PLC+SCADA. Même concept, vocabulaire fournisseur différent.
Niveaux de vue (Niveaux 1-4)
Hiérarchie à quatre niveaux des vues IHM selon l'ISA-101 :
- Vue d'ensemble — site ou zone d'installation entière sur un seul écran, KPI uniquement
- Unité / Zone — une unité de procédé ; vue de travail opérateur de routine
- Détail — un équipement unique avec toutes les boucles, verrouillages, commandes
- Diagnostic / Maintenance — données au niveau instrument, course de vanne
MCC
Centre de commande de moteurs (Motor Control Center) — l'armoire qui abrite les contacteurs, relais de surcharge, démarreurs progressifs, VFD et circuits de commande des moteurs de l'installation. Reliée au PLC pour les commandes marche/arrêt et les retours. Le MCC est le lieu d'origine de la matrice à 9 états du moteur.
VFD / VSD
Variable Frequency Drive (États-Unis) ou Variable Speed Drive (Europe) — convertit l'alimentation secteur à fréquence fixe en fréquence variable, permettant le contrôle de la vitesse du moteur. Économise de l'énergie (pompes, ventilateurs à la demande) et réduit l'usure mécanique. Marques courantes : ABB ACS, Siemens Sinamics, Schneider Altivar, Yaskawa A1000, Rockwell PowerFlex.
Verrouillage
Une logique de sécurité qui empêche une commande (typiquement démarrage moteur, ouverture de vanne) tant que les préconditions ne sont pas remplies : par exemple, une pompe ne peut pas démarrer si la vanne d'aspiration n'est pas ouverte. Implémenté en langage à contacts dans le PLC ; visible sur l'IHM sous forme de commandes verrouillées ou de bandeaux rouges. À distinguer des déclenchements, qui sont réactifs.
Permissif
Même idée que le verrouillage mais décrivant généralement la condition positive : « tous les permissifs sont remplis, démarrage autorisé ». Les opérateurs voient un panneau « Permissifs » sur les vues de détail.
Déclenchement
L'arrêt réactif d'un équipement lorsqu'une alarme ou une condition de sécurité se déclenche. Un déclenchement moteur coupe immédiatement l'alimentation du contacteur. Différent du verrouillage (qui bloque la commande en amont).
Boucle de régulation PID
Proportionnel-Intégral-Dérivé — l'algorithme de rétroaction incontournable du contrôle de procédé. Il calcule en continu l'écart entre la grandeur de procédé mesurée (PV) et la consigne (SP), puis pilote une sortie (CO) au moyen de trois termes réglés : proportionnel (réagit à l'erreur présente), intégral (élimine l'écart statique permanent) et dérivé (anticipe les variations). La plupart des boucles fonctionnent en PI seul, le dérivé étant réservé aux procédés de température lents. Les opérateurs règlent et surveillent chaque boucle depuis sa façade.
Consigne
La valeur cible qu'un opérateur ou un programme de supervision veut faire tenir à une grandeur régulée — par exemple une consigne de niveau de cuve de 60 %, une consigne de température de réacteur de 180 °C. La boucle de régulation manipule sa sortie pour amener la grandeur de procédé mesurée vers la consigne. Sur l'IHM, la consigne est le champ de saisie sur la façade d'une boucle ; en régulation en cascade, la sortie d'une boucle devient la consigne d'une autre.
Bande morte
Une bande autour de la consigne (ou d'un seuil d'alarme) à l'intérieur de laquelle aucune action de régulation ni aucun changement d'état ne se produit. La bande morte empêche les actionneurs et les alarmes de « claquer » sur de petites fluctuations ou du bruit de capteur — par exemple une pompe réglée pour démarrer à 80 % et s'arrêter à 20 % a une bande morte de 60 %. En gestion des alarmes, c'est l'écart dont la grandeur doit repasser sous un point de déclenchement avant que l'alarme ne s'efface, ce qui évite la ré-annonciation répétée.
Hystérésis
La propriété selon laquelle un seuil de commutation dépend du sens de variation : le point d'enclenchement diffère du point de déclenchement. Étroitement liée à la bande morte et souvent employée de façon interchangeable en pratique, l'hystérésis est ce qui donne à un thermostat ou à un détecteur de niveau ses deux points de déclenchement distincts, afin qu'il ne cycle pas rapidement autour d'une valeur unique.
Régulation en cascade
Une stratégie de régulation où la sortie d'une boucle externe (maître/primaire) fixe la consigne d'une boucle interne (esclave/secondaire), plutôt que de piloter directement une vanne. La boucle interne rapide rejette les perturbations avant qu'elles n'atteignent la grandeur externe lente — par exemple une boucle de température de réacteur cascadant sur une boucle de débit de double enveloppe plus rapide. Sur l'IHM, l'opérateur peut mettre la boucle interne en mode « cascade » (pilotée par le maître) ou rompre la cascade pour passer en manuel.
Façade
Le panneau contextuel normalisé qu'un opérateur ouvre pour interagir avec un objet unique — une boucle de régulation, un moteur ou une vanne. Il expose la grandeur de procédé, la consigne et la sortie, les boutons de mode auto/manuel/cascade, l'état d'alarme et le réglage. Comme chaque boucle d'un type donné utilise une façade identique, les opérateurs développent une mémoire musculaire ; la définition des façades est un livrable central du guide de style. Équivalent fournisseur du voyant multi-états pour la commande interactive.
Unités physiques
Les unités réelles dans lesquelles un signal brut est mis à l'échelle pour l'affichage — bar, °C, m³/h, % — par opposition aux comptes bruts qu'un PLC lit sur la carte d'E/S (par exemple 0-27648 pour un canal analogique Siemens, ou 4-20 mA). La mise à l'échelle des comptes bruts en unités physiques (et la définition de la plage EU, ou étendue) est une étape de configuration de base pour chaque tag analogique ; l'IHM et les courbes de tendance présentent toujours des unités physiques à l'opérateur.
Logique à contacts
Le langage de programmation de PLC le plus répandu, l'un des cinq définis par la CEI 61131-3. Les programmes sont dessinés en réseaux (rungs) entre deux « barres d'alimentation » verticales, avec des contacts (entrées) et des bobines (sorties) qui reprennent visuellement les schémas à relais qu'il a remplacés — ce qui le rend lisible aux électriciens et au personnel de maintenance. Idéal pour la logique booléenne de verrouillage et de permissif ; moins adapté au calcul, pris en charge par le texte structuré ou les blocs fonctionnels.
Chien de garde
Un temporisateur qui doit être réarmé (« kické ») à intervalles réguliers par un logiciel sain ou un partenaire de communication ; si le réarmement cesse d'arriver, le chien de garde expire et force une action sûre — redémarrer un contrôleur, ou amener les sorties à un état de repli sûr. En SCADA/IHM, un chien de garde à battement de cœur (heartbeat) détecte une liaison PLC morte et marque chaque tag de cet appareil comme périmé plutôt que d'afficher des valeurs figées, faussement « bonnes ».
Redondance
La duplication de composants critiques — contrôleurs, alimentations, chemins réseau, serveurs — afin qu'une défaillance unique n'arrête pas le procédé. Les schémas courants sont le secours à chaud (hot standby : un contrôleur de secours reflète l'état et prend le relais en un cycle, utilisé dans les DCS et les systèmes de sécurité) et les anneaux réseau redondants. La redondance augmente la disponibilité ; elle est distincte de l'indépendance fonctionnelle que la CEI 61511 exige entre le BPCS et le SIS.
Courbe de tendance (historien)
La vue graphique d'un ou plusieurs tags dans le temps. Alimentée par l'historien (une base de données de séries temporelles stockant chaque valeur de tag avec un horodatage). Essentielle pour le réglage des boucles, l'analyse des causes profondes et le calcul du TRS. Exemples : AVEVA PI System (anciennement OSIsoft), Honeywell PHD, Wonderware Historian, InfluxDB.
TRS
Disponibilité × Performance × Qualité, exprimé de 0 à 100 %. Le KPI de production le plus cité (OEE en anglais). Le niveau de classe mondiale est d'environ 85 % ; les installations typiques sont à 60-70 %. Souvent affiché sur les vues d'ensemble IHM sous forme de tuile KPI.
Guide de style IHM
Le document propre au projet qui verrouille la palette, les polices, la bibliothèque de symboles, les priorités d'alarme et les conventions de nommage avant que les vues ne soient dessinées. Livrable de la phase 1 de l'ISA-101. Un bon guide de style est ce qui fait que 50 vues ressemblent à un seul produit plutôt qu'à 50 expériences visuelles différentes. Essayez l'éditeur de style en direct sur la bibliothèque d'icônes officielle (palette, typographie, format de tag) et dessinez les symboles du projet avec les mêmes réglages dans le Symbol Builder.