Supervision Industrielle 2013

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B. NAJIMI - 2013

La Supervision Industrielle

Cours : Supervision IndustriellePar : Brahim NAJIMI

B. NAJIMI 2013Page 2/41

Deux grandes catégories :

Les entreprises industrielles

Les entreprises de procédé continu

(Process Industries)

Les entreprises manufacturières(Manufacturing

Industries)

PointdevuedelaGestionde

l’automatisation

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Evolution du marché de l’industrie

Peudeconcurrence

Peudeproduits

Consommateurpasdifficile

Concurrenceaccrue

Grandevariétédeproduits

Consommateurpluscritique

Produirevite,bienetbonmarché,

S'adapterrapidementàl'évolutiondesproduits.


Juste à temps (JIT)

C’est un principe d’organisation industrielle apparu au début des années 80, qui consiste àacheter ou produire seulement ce dont on a besoin, quand on en a besoin.

Principe:

En JIT, il ne doit pas y avoir de stocks, en permanence l’exacte quantité de biens oud’articles nécessaires doit arriver et être livrée à l’endroit souhaité, au moment voulu,pour y être aussitôt utilisée

Le « Juste à temps » ou « flux tendu », diminue le prix global de la qualité en assurant unemeilleure gestion à tous les niveaux de l’entreprise: achats, fabrication, etc. il s’applique àtoutes les formes de production.

Les règles de production

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Règles de productionLa philosophie du zéro

La philosophie du zéro

0

stock

0

papier

0 accident

0

panne

0

défaut

0

mépris. . .

0

Délai


Règles de productionLa philosophie du zéro - besoin

Automatisation permettra d'accélérer la fabrication et/ou de garantir la constance de la qualité.

Informatisation a pour but d'améliorer la manipulation des informations relatives au processus de production.

Flexibilité Fiabilitédeproduction

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Processus de production informatisé et automatisé mais sans intégration

Plus de 80% de l’information n’est jamais

intégrée dans aucun système d’information de l’entreprise

Un employé passe environ 1/3 de son temps de travailà chercher des réponses

75% de ces réponses existent déjà au sein de l’entreprise


Processus de production intégré ou CIM (Computer Integrated Management)

Intégrationdes

moyens

informatiques

Unicitéetla

disponibilitédes

informations

l’effetrecherché:

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Eléments à interconnecter pour réaliser le CIM


La pyramide CIM : Computer Integrated Manufacturing

543210

Flu

x d

e p

rod

uct

ion

Flu

x d

e g

esti

on

Flux de Gestion: Liés directement à la gestion et à l’organisation de la production.

Flux de Production: L’ensemble des informations liés au procédé de production, et issus des systèmes de contrôles commandes.

Cellule

Capteur / actionneur

Atelier

Usine

Compagnie

Terrain

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La pyramide CIM : Computer Integrated Manufacturing

43210 Messages courts (bits)

Echanges rapides (ms)

Messages longs (Mbits)Echanges long (Min)

Vit

es

se

de

tra

ns

mis

sio

n

Vo

lum

e d

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form

atio

ns

Flu

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e p

rod

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Flu

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esti

on

Flux de Gestion: Liés directement à la gestion et à l’organisation de la production.

Flux de Production: L’ensemble des informations liés au procédé de production, et issus des systèmes de contrôles commandes.

Cellule (Automatismes)

Terrain (Capteurs et Actionneurs)

Supervision(SCADA)

Production(MES)

Gestion(ERP)


Architecture typique de contrôle/commande

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Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013

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Le niveau 2 : La Supervision (SCADA)

Définition:

La supervision est un système informatique interactif qui se situe entre lesautomatismes d’atelier et la gestion de la production visant à fournir auxopérateurs les informations leurs permettant de prendre, au bon moment,les bonnes décisions pour assurer la conduite d’une productioncomplexe.

Supervisory Control And Data Acquisition

Télésurveillance et acquisition de données

SCADA est une classe de programmes applicatifs dédiés au contrôle deprocessus et à la collecte d’informations en temps réel depuis dessites distants, en vue de maitriser un équipement.


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Pourquoi un système SCADA ?

Piloter, surveiller , Maîtriser les process industriels complexes,là où le contrôle humain est impraticable.

Objectifs:

Concentrer les données,

Apporter une vision temps réel des états des équipements

Apporter les premiers outils d’analyses nécessaires auxcontrôles des équipements concernés (historiques, courbes,alarmes…)

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Domaine d’application

Le pilotage des grandes installations industrielles automatisées

Gestion Technique de

Bâtiment

Le pilotage d'installation

réparties

La gestion des postes

électriques


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Comment fonctionne un système SCADA ?

Les éléments matériels « hardware » assurent la collectedes informations pour le poste de supervision.

Le poste de supervision traite ces informations, et donneune représentation graphique réactualisée de cesinformations.

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Page 17

Comment fonctionne un système SCADA ?Organisation logicielle d’un système de supervision

Gestionnaire de variables

Calculs

Archivage Alarmes

Gestionnaire d’interface physique

Gestionnaire d’interface

logique

Gestion graphique

Rapports

Interface IHM Base de données

SurveillanceSignalisationGestion des acquittements

API, E/S déportées… Serveurs de données industriels , OPC…


Fonctions d’un système SCADA

Acquisition de données

Dialogue avec les automates et équipements du terrain.

Représentation des donnéesVisualiser les informations dans une interface HMI du type graphique.

Enregistrements des événements et mesures.

PilotageTraitement des alarmes et défauts.

Paramétrage

Communication des données

Poste de conduite locale et déportée.

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Supervision au pieds de machineLe panneau opérateur

Le pupitre opérateur (OP) fait partie de la famille des HMI.

Il remplace avantageusement les anciens pupitres (àboutons, voyants, roue codeuse, potentiomètres, etc.)

Il existe plusieurs types d’OP:

Certains comme l’OP17 possèdent un écran et unclavier; alors que d’autres comme le TP170 possèdentun écran tactile couleur ou monochrome.

Certains offrent l’affichage uniquement en mode textealors que d’autres offrent une interface de typegraphique.

Certains offrent une liaison avec une imprimante.

…

Le prix est souvent relatif à la taille de l’écran et desfonctions de dialogue qu’il offre.


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La supervision est souvent centralisée dans une salle de contrôle

Salle de contrôle :

Supervision en pieds de machines

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L’opérateur humain demeure indispensable en salle de contrôle

- L’intelligence humaine fait que l’operateur humain est capabled’assurer une supervision intelligente sans cesse enrichie parl’expérience.

- La présence humaine s’avère nécessaire pour réagir face à dessituations de dysfonctionnement imprévues.

l’efficacité de l’IHM est très liée à la capacité de l’utilisateur à percevoir,interpréter les informations, raisonner sur celles-ci et à agir à traversl’interface pour piloter le système.

L’opérateur Humain :


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Les logiciels de supervision sont une classe de programmesapplicatifs dédiés dont les buts sont:

La collecte d'informations en temps réel sur des processusdepuis des sites distants

La visualisation de l'état d'une installation automatisée de contrôlede processus , avec une mise en évidence des anomalies (alarmes)

Les logiciels de supervision :

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Synoptique

Alarme

Archivage

ParamétrageRecette

Gestion utilisateur

Affichage multilingue

Rapports

Fonctionnalités des logiciels de supervision :


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Synoptique :

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Synoptique :

Fonction essentielle de la supervision,

Fournit une représentation synthétique,dynamique de l'ensemble des moyens deproduction de l'unité

Permet à l'opérateur d'interagir avec leprocessus, d'en visualiser le comportement normalou anormal


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Synoptique :

Champ de saisie Lecture des mesures (Barre-graphe, champs numériques…)

Bouton de commande:-Envoi d’ordre-Explorer les vues

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Permet d’introduire les paramètres nécessaires à labonne conduite du process (Consigne,temporisation, mode de marche…)

Paramétrage :


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Calcule en temps réel les conditions dedéclenchement des alarmes.

Affiche l'ensemble des alarmes selon des règlesde couleurs paramétrables.

Alarmes :

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Permet la sauvegarde périodique de grandeurs (archivage au fil de l'eau)

Permet la sauvegarde d'événements horodatés (archivage sélectif)

Permet de garder une trace validée de données critiques (traçabilité de données de production)

Archivage :


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Donne une représentation graphique de différentes données du processus

Donne les outils d'analyse des variables historiés

Courbes :

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Donne un outil de gestion des lots de fabrication(batchs)

Gère les paramètres de réglage des machines pourchacun des lots (recettes)

Recettes :


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Poste de supervision:

Compatibilité du système d’exploitation avec le logiciel desupervision

Compatibilité opérationnelle avec le PC utilisé (Taille disque dur,RAM, Port série, port PCI,.

Communication

Type de communication (propriétaire, ouverte)

Protocoles de communication dédiés (Fipway, Vnet, …)

Protocoles de communications ouverts (Modbus,profinet…)

Serveurs OPC* (Standard de communication)

Caractéristiques opérationnelles :

* OPC : OLE for Process Control

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Type de supervision

Monoposte

le superviseur gère l'ensemble des données automates.

Multiposte

Plusieurs postes se partagent la supervisionet la commande du procédé. Desapplications identiques s'exécutent enparallèle sur chaque poste.

Client-Serveur

Le serveur est un producteur de donnéesqui communique avec les automates etdiffuse les informations vers les postesclients ou consommateurs.

Caractéristiques fonctionnelles:


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Gestionnaire des variables du superviseur

Rafraichissement:

Cyclique (mise à jour périodiquement)

Sélectif (mise à jour uniquement des variables des vues de l ’écran actif)

Sur exception (rafraîchissement sur changement d ’état des variables)

Capacité

Nombre max de variables internes et externes (Tags)


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Fonctions de base

• Richesse des bibliothèques d’objets …

• Type d’animations (visibilité, couleur, Déplacement…)

• Type de commande (TOR, ANA)

• Gestions d’alarmes, événements, courbes…

Fonctions spéciales

• Gestions des comptes utilisateurs et droits d’accès

• Gestions des recettes

• Edition des rapports

•…



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Traitement graphique

• Dimensionnement des vues

•Affichage multilingue

• Affichage des courbes

Archivage

• Mode d’archivage

• Structure d’archivage (SQL Server, Acess…)

Programmation

•Editeur graphique - bibliothèque de composants

• Développement de traitements spécifiques (éditeurs de script)

Performance / prix

•Prix de la solution complète (matériel + logiciel)

• Mise à jour, assistance, documentation


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Quelques éditeurs…

Editeur Logiciel

Arc Informatique PCVue32

Wonderware IN TOUCH

Codra Panorama

Elutions Wizcon

Ordinal Technologies Induscreen


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Quelques constructeurs…

Constructeur Logiciel

Siemens WinCC

Rockwell Software RSView

Schneider Electric Monitor - Pro

GE Fanuc Cimplicity

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B. NAJIMI - 2013

Introduction à WinCC V7

Cours : Supervision IndustriellePar : Brahim NAJIMI


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WinCC (Windows Control Center) est un système HMIperformant qui est utilisé sous Microsoft Windows 2000 etWindows XP

WinCC offre des fonctionnalités SCADA complètes sousWindows pour tous les secteurs.

Qu’est ce que WINCC ?

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Quelques fonctionnalités de base du logiciel de supervision WinCC

WinCC permet de visualiser le process et de concevoir l'interface utilisateurgraphique destinée à l'opérateur.

WinCC permet à l'opérateur de surveiller le process. Pour ce faire, leprocess est visualisé par un graphisme à l'écran. Dès qu'un état du processévolue, l'affichage est mis à jour.

WinCC permet à l'opérateur de commander le process. A partir de l'interfaceutilisateur graphique, il peut par ex. entrer une valeur de consigne ou ouvrirune vanne.

Lorsqu'un état de process devient critique, une alarme est déclenchéeautomatiquement.

Les alarmes et valeurs de process peuvent être imprimées et archivées sursupport électronique par WinCC. Ceci vous permet de documenter la marchedu process et d'avoir accès ultérieurement aux données de production dupassé.


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Le logiciel de supervision WinCC

Il existe deux variantes de base du logiciel système WinCC :

• Pack complet WinCC (RC : licence d'exécution et de configuration)

• Pack exécutif WinCC (RT : licence d'exécution)

Tous deux sont échelonnés en 128, 512, 2k, 8k, 64k, 100k, 150k ou 256k PowerTags.

PowerTags désignent les variables ayant une liaison avecl'automate ou d'autres sources de données par le biais d'un canalde communication WinCC.

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La configuration matérielle requise pour l’installation de WINCC V7

Minimale Recommandée

CPU Windows XP Intel Pentium III; 1 GHz Intel Pentium 4; 2,5 GHz

Windows 7 Intel Pentium 4; 2,5 GHz Intel Pentium 4; 3,5 GHz / Dual Core

Mémoire de travail Windows XP 1 Go 2 Go

Windows 7 2 Go 2 Go

Carte graphique 16 Mo 32 Mo

Nombre de Couleurs 256 La plus élevée (32 bits)

Résolution 800 * 600 1024 * 768

Système d’exploitation Configuration

Windows XP XP Professionnel Service Pack 3

Windows 7 Windows 7 ProfessionnelWindows 7 EntrepriseWindows 7 Ultimate


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La configuration logicielle requise pour l’installation de WinCC V7:

WinCC fonctionne sous WIndows XP et Windows 7.

Le service « Microsoft Message Queuing »

SQL Server 2005 Service pack 3, SQL Server estinstallé automatiquement lors de l’installation de WinCC.

SQL Server Instance « WinCC » Lors de l’installation,une instance WinCC est créée avec Mircosoft SQL Server2005.

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Page 45

La structure de WinCC:

WinCC est un système modulaire.


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Le logiciel de configuration CS:

WinCC Explorer est le noyau du logiciel deconfiguration.

WinCC Explorer affiche la structure complètedu projet et permet de gérer le projet.

La configuration s'effectue à l'aide d'éditeursspécifiques que vous pouvez ouvrir à partir deWinCC Explorer.

Chaque éditeur permet de configurer un sous-système particulier de WinCC. (ex: Le systèmegraphique est géré par l’éditeur GraphicsDesigner).

La communication se configure directementsous WinCC Explorer.

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Le logiciel Runtime RT:

Le logiciel runtime permet à l'opérateur d'assurer la conduite duprocess.

Affichage des vues à l'écran

Communication avec les automates programmables

Archivage des données actuelles de runtime ( archivage desvaleurs de process).

Conduite du process (spécification de consignes, mise enmarche/arrêt)


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Editeurs de WinCC Explorer

Objet UtilisationOrdinateur Nom de l'ordinateur et propriétés, propriétés du projet

Gestion des variables Gestion des variables : Création et édition de variables et de pilotes de communication

Graphics Designer Création et édition de vues de process

Alarm Logging Configuration d'alarmes et archivage d'événements

Tag Logging Acquisition et archivage de valeurs de mesure

Report Designer Configuration de journaux et de modèles de journaux

Global Script Dynamisation de projet par des fonctions et actions en C

User Administrator Gestion des droits d’accès des groupes d’utilisateurs et utilisateurs

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Page 49

Présentation de l’explorateur WINCC


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Gestion de projet :

Le composant « Ordinateur » :• Configurer des différents postes de conduite• Définir des composants runtime à démarrer lors de

l'activation du projet.

Le composant « Stock de variables » : • établir la connexion aux automates programmables• définir les variables requises pour les échanges de

données avec les automates programmables.

Les autres composants disposent d'éditeurs spécifiques pour exécuter toutes les tâches de configuration restantes.

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Page 51

Configuration de l’OSdéfinition d’un système monoposte


Page 52

Le stock de variables

Les variables dont la valeur est fournie par leprocess sont appelées dans WinCC "variables deprocess" ou "variables externes".

Les variables dont la valeur n'est pas fournie par leprocess, appelées "variables internes", sont crééesdans le répertoire « Variables internes ».

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Page 53

Le stock de variables

Le stock de variables gère les variables et canaux decommunication utilisés dans le projet.


Page 54

Stock de variables (Gestion des variables)

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Page 55

Les variables : Règles de nomenclature

Les noms de variables doivent être univoques danstout le projet.

Les noms de variables ne doivent pas contenir plusde 128 caractères.

Lors de la création d'une variable, n'utilisez pas lecaractère "@" en début de nom. Les variables avec unpréfixe en @ sont uniquement celles créées parWinCC.


Page 56

Exécution et test de projet :

Le logiciel WinCC Runtime est nécessaire pourl'exécution de vos projets.

Avant d'activer votre projet pour la première fois, il vousfaudra définir les propriétés de runtime.

Dans l'onglet "Démarrage", vous définirez lescomposants runtime à activer et les fonctions à mettre àdisposition au runtime.

Pour profiter des meilleures performances possibles,n'activez que les composants dont vous avezeffectivement besoin.

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Page 57

Activation du projet

Après avoir défini les propriétés du runtime, vous pourrez activer le projet.

Vous trouverez la commande "Activer" dans le menu "Fichier" sous WinCC Explorer ou cliquez sur l'icône dans la barre d'outils.


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Désactivation du projet

Pour désactiver votre projet, basculez dans le logiciel de configuration.

Cliquez sur le bouton "Désactiver" de la barre d'outils de WinCC Explorer pour arrêter le runtime.

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Réalisation d’un projet WinCC

Création du projetSpécification de la configuration de l’ordinateurEtablir la connexion avec les automates programmablesDéfinition des variables

Création des vuesInsertion de textes et de graphiques statiquesInsertion d’éléments de vue dynamiquesLiaison des éléments de vue dynamiques aux variables

Création du projetWinCC Explorer

Visualisation du processGraphics designer

Permettre les entrées opérateursGraphics designer

Insertion d’éléments de vue actifsLiaison des éléments de vue actifs à des actions

Définition des propriétés RT et activation du projetWinCC Explorer

Sélection des modules Runtime à activerSélection de la présentation de la fenêtre et de la vue de démarrageActivation du projet

Configurations facultatives

Archivages

Systèmes d’alarmes

Documentation

Droits d’accès

Projets multilingues

Recettes

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