SUPERVISION INDUSTRIELLE...La supervision P. Guérineau 3Supervisory Control surveillance...

SUPERVISION

INDUSTRIELLE

1P. Guérineau

La supervision

P. Guérineau 2

La supervision est le plus souvent centralisée

La supervision concerne tous les métiers

IUT de Cergy - Dept GEII N

La supervision

3P. Guérineau

Supervisory Controlconduite (commande)surveillance (maintenance)

une assistance à l'opérateur dans ses actions de commande du processus de production,

la visualisation de l'état et de l'évolution d'une installation automatisée de contrôle de

processus , avec une mise en évidence des anomalies (alarmes),

la collecte d'informations en temps réel sur des processus depuis des sites distants (machines,

ateliers, usines...) et leur archivage,

l' aide à l'opérateur dans son travail (séquence d'actions/batch , recette) et dans ses décisions

(propositions de paramètres, signalisation de valeurs en défaut, aide à la résolution d'un

problème ...),

- fournir des données pour l'atteinte d'objectifs de production (quantité, qualité, traçabilité,

sécurité...),

Tâches de transition (arrêt, démarrage, changement de consigne)

Contrôle et suivi de l’installation (anticiper les défaillances, optimiser la production)

Détection de défauts et diagnostic Compensation et correction.

La supervision permet :

Les taches essentielles de la supervision


Supervision : historique

P. Guérineau 4

<1960

1960

Visualisation sur machine

Panneaux synoptiques

1970 Panneaux synoptiques avec

Écrans de Visualisations


Historique : suite

P. Guérineau 55

1990

PC + Écran

Imprimantes

Base de donnée

Réseau LAN +

Logiciels spécialisés

2000PC

PC +

Internet pour des applications

délocalisés (à distance)

Tout ceci au précédent millénaire


GTC et GTB

P. Guérineau 6

La GTC (Gestion Technique centralisée) est un mode de supervision par système d'automate

centralisé, gérant un très grand nombre de paramètres et de fonctions différentes, à partir des

données envoyées par des capteurs au sein de grandes structures. Elle apporte une sécurité

accrue des infrastructures et une gestion économique de l’énergie.

la GTB (Gestion Technique du Bâtiment) : permet au gestionnaire d'avoir une vue globale du

fonctionnement et des automatismes d'un bâtiment ou d'une installation industrielle.

Les données recueillies sont de diverses natures :

• des alarmes (Panne, arrêt anormal, mesure dépassant un seuil…) ;

• des états (fonctionnement d’un équipement, position, retour de commande…) ;

• des mesures (température, temps de fonctionnement, nombre de pannes…).

L'intérêt de la GTB (Gestion Technique du Bâtiment) est aussi d'améliorer la performance

énergétique du bâtiment en réalisant des économies d'énergies, grâce aux fonctions suivantes :

• la régulation du chauffage,

• la régulation du refroidissement,

• la régulation de la ventilation et de la climatisation,

• la commande de l'éclairage,

• la commande des stores.

On entend parler de GTE (Gestion Technique de l’Environnement), …


Les fonctions de la GTC / GTB

P. Guérineau 7

Informer, consigner, surveiller, transmettre, c'est la fonction d'une gestion

technique centralisée des bâtiments.• la régulation du chauffage,

• la régulation du refroidissement,

• la régulation de la ventilation et

de la climatisation,

• la commande de l'éclairage,

• la commande des stores.

=> Les alarmes techniques

=> Les alarmes incendie

=> Les alarmes intrusion

=> Le contrôle d'accès


GTB

P. Guérineau 8IUT de Cergy - Dept GEII N

IHM GTB


Ecran de GTB


Ex1 : GTB / GTC


Ex2 : GTB / GTC


Ex3 : GTB


Ex4 : GTB


Ex5 : GTB


L’énergie


La pétrochimie


La chimie


L’environnement


Le transport


La production


La chimie


La santé - hôpitaux


La santé - Hôpitaux


Position de la supervision Pyramide CIM : computer-integrated manufacturing

P. Guérineau 31

Interne

t

0

SCADA : Supervisory Control And Data AcquisitionSNCC : système numérique de contrôle-commande


Infrastructure de la supervision

P. Guérineau 32

Internet R.Informatique

R.L. Industriel

Bus de terrain

Bus Capteurs

SupervisionSupervision

Supervision

Serveurs

Bureautiques

Serveurs de

Données

Industrielles

MES

ERP

Supervision

Accès

sécurisé

Clients

légers


ERP

P. Guérineau 33

Entreprise Ressource Planning

(Gestion Bureautique)

Gestion des ressources humaines,

Gestion de la production,

Gestion des ressources financières.

Gestion des ventes et de la distribution,


MES

P. Guérineau 34

Manufacturing Execution System

(Gestion Industrielle)


ERP et MES

P. Guérineau 35

L’ERP et le MES se situent à un niveau supérieur de la supervision

La supervision prend en charge une partie des besoins du MES

La supervision doit s’intégrer au système informatique de l’entreprise


Les fonctionnalités de la supervisionSupervisory Control & Data Acquisition (SCADA)

P. Guérineau 36

Industrial networkControllers

BarcodeActuators Analyzers I/O

Field bus

Sensors

HistoriqueTraitementVisualisation

Acquisition de

données

Commande des

équipements

=> Acquisition de données=> Commande des équipements=> Visualisation=> Traitement=> Historiques


Structure de la supervision

P. Guérineau 37

Visualisation (et actions)

API, régulateurs,

commandes numériques,

robots, capteurs…

Gestion de Données

Temps réel

Acquisitions Commandes

TraitementArchivage

Base de

Données

Historiée

Vers ERP, MES

SGBD


La surveillance

P. Guérineau 38

La partie surveillance d'un superviseur a pour objectifs :

• La détection d'un fonctionnement ne correspondant plus à ce qui est

attendu,

• La recherche des causes et conséquences d'un fonctionnement non prévu

ou non contrôlé,

• L'élaboration de solutions permettant de pallier le fonctionnement non prévu,

• La modification des modèles utilisés pendant le fonctionnement prévu pour

revenir à ce fonctionnement : changement de la commande, réinitialisations,

etc.,

• La collaboration avec les opérateurs humains pour les prises de décision

critiques, pour le recueil d'informations non accessibles directement et pour

l'explication de la solution curative envisagée ou appliquée.


La surveillance (suite)

P. Guérineau 39

La partie surveillance:

• recueille en permanence tous les signaux en provenance du procédé

et de la commande,

• reconstitue l'état réel du système commandé,

• fait toutes les inférences nécessaires pour produire les données

utilisées pour dresser des historiques de fonctionnement,

• met en œuvre un processus de traitement de défaillance le cas

échéant.

Dans cette définition, la surveillance est limitée aux fonctions qui

collectent des informations, les archivent, font des inférences, sans agir

réellement ni sur le procédé ni sur la commande.

La surveillance a donc un rôle passif vis-à-vis du système de

commande et du procédé.


La commande

P. Guérineau 40

Le rôle de la commande est de faire exécuter un ensemble

d'opérations (élémentaires ou non suivant le niveau d'abstraction

auquel on se place) au procédé en fixant des consignes de

fonctionnement en réponse à des ordres d'exécution.

Il s'agit de réaliser généralement une séquence d'opérations

constituant une gamme de fabrication dans le but de fabriquer un

produit en réponse à une demande d'un client.

La commande regroupe toutes les fonctions qui agissent

directement sur les actionneurs du procédé qui permettent d ’assurer :

• le fonctionnement en l'absence de défaillance,

• la reprise ou gestion des modes,

• les traitements d'urgence,

• une partie de la maintenance corrective.


La commande (suite)

P. Guérineau 41

Les fonctions de commande en marche normale sont:

• L'envoi de consignes vers le procédé dans le but de provoquer son

évolution,

• L'acquisition de mesures ou de compte-rendu permettant de vérifier que

les consignes envoyées vers le procédé produisent exactement les effets

escomptés,

• L'acquisition de mesures ou d'informations permettant de reconstituer

l'état réel du procédé et/ou du produit,

• L'envoi vers le procédé d'ordres prioritaires permettant de déclencher

des procédures de sécurité (arrêts d'urgence par exemple).


Historisation

P. Guérineau 42

Historisation du procédé :

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

• permet la sauvegarde d'événements horodatés (archivage sélectif)

• fournit les outils de recherche dans les données archivées

• fournit la possibilité de refaire fonctionner le synoptique avec les

données archivées( fonction de magnétoscope ou de replay)

• permet de garder une trace validée de données critiques (traçabilité de

données de production)


Supervision : récapitulatif

P. Guérineau 43

Concentrer les données, déporter ou centraliser le pilotage du procédé,

Apporter une vision temps réel des états, permettant aux opérateurs de

réagir et de décider rapidement,

Apporter les premiers outils d’analyses nécessaires aux contrôles des

équipements concernés (historiques, courbes, alarmes, journal de bord,

login)....

Les principaux objectifs des systèmes de supervision sont :


Echelle de temps


Les données de la supervision

P. Guérineau 45

Supervision Équipements

- Chaque équipement possède un protocole de communication propre

=> d’où une prolifération des protocoles

- Dépendance des utilisateurs avec les matériels à utiliser

=> d’où un problème de pérennisation

La communication entre équipement et superviseur.

Il est très souvent utile (tant du point de vue conception qu’utilisation) de

travailler avec plusieurs postes actifs simultanément.

Dans ce cas la liaison directe équipement risque de poser problème :


Communication DDE (Dynamic Data Exchange)

P. Guérineau 46

Aucune prise en compte des particularités du milieu industriel

Communication complexePerformances non optimales

Réseaux propriétaires

Application W Application X Application Y Application Z


Communication DDE

P. Guérineau 47

Inconvénients de la solution DDE

Conflits d’accès : deux logiciels ne peuvent pas accéder simultanément

à la même ressource matérielle.

Incompatibilité entre différents vendeurs : des ressources matérielles

peuvent ne pas être pas supportées par certains logiciels.

Évolutions matérielles difficiles : une évolution des spécifications d’un

matériel peut bloquer le fonctionnement d’un logiciel qui demande une écriture.

Duplication des efforts de développement : chaque logiciel doit s’interfacer

avec chaque matériel.


P. Guérineau 48

Standardiser la communication avec n’importe quel périphérique.

Communication : Client <>Serveur

Le rôle du serveur OPC est de collecter et/ou distribuer des données

Communication OPC (Objet Linking and Embedding for Process Control)


Standard OPC

P. Guérineau 49

Avec OPC, il existe une relation Client Serveur, qui permet de

remplacer ou ajouter des applications clientes sans toucher aux serveurs

et sans altérer les autres clients.

Objectif du standard OPC

Standardiser les échanges de flux entre équipements

hétérogènes communicants

Limiter la prolifération des protocoles

Faciliter la maintenance des communications

Pérenniser les installations

Donner le choix des fournisseurs aux utilisateurs

Permettre aux exploitants de se concentrer sur leur métier

L'architecture définie par OPC est maintenue depuis 1997 par la fondation OPC


Architecture : Mono Poste

P. Guérineau 50

Réseau Industriel

Automates

Poste

d’acquisition et

d’exploitation

Le superviseur gère les protocoles de communication

véhiculant les données et leur horodatage (précision 1ms)

Le superviseur gère l'ensemble des données automates ainsi

que les opérations de contrôle commande opérateur

Base de données de plusieurs dizaines de milliers

de variables sur un seul poste


Architecture : Multi Postes en Parallèle

P. Guérineau 51

Association de postes d’acquisition et d’exploitation assurent la supervision et la

commande du procédé.

Des applications identiques s'exécutent en parallèle sur chaque poste.

Les actions opérateurs et les acquits d'alarmes sont diffusés vers tous les

postes de l'Association en messagerie TCP/IP via le réseau local informatique.

Réseau Industriel

<= Automates

Poste d’acquisition et

d’exploitation

Réseau Informatique – Messagerie TCP/IP

Poste d’acquisition

et d’exploitation

Mode redondant


Architecture : Client - Serveur

P. Guérineau 52

Réseau Industriel

Automates =>


Poste

d’exploitation

Poste

d’exploitationServeur

d’acquisition

• Solution pour les applications nécessitant plusieurs postes opérateurs,

• Une seule connexion aux réseaux industriels,

• Le Serveur est un producteur de données qui est le seul à communiquer avec les

Automates,

• Le Serveur diffuse les informations vers les postes d’exploitation (Clients ou

Consommateurs) ,

• La communication inter postes TCP/IP fonctionne en mode événementiel

et transmet par paquets les informations significatives

• Le poste Serveur peut exécuter tous les traitements communs à l’application.


Architecture : Client –Serveurs multiples

P. Guérineau 53

• Deux ou plusieurs Serveurs, fonctionnant en parallèle, sont dédiés à la communication

avec des automates différents, chacun gérant des parties distinctes de l’application.

• Chaque Client est pré abonné à chacun des Serveurs et peut s’abonner à l’ensemble des variables

de l’application,

• Une liaison par ligne téléphonique spécialisée, RTC ou même satellite est possible.

Réseau Industriel

Automates =>


Poste

d’exploitationPoste

d’exploitation

Serveur

d’acquisitionServeur

d’acquisition

Accès distant


Architecture :

Client-serveur Actif Unique

P. Guérineau 5454

• Pour des raisons de sécurité et de disponibilité des informations chaque Serveur

de communication peut être redondé,

groupe de Serveurs

redondants (cluster)

• Le Serveur en Stand-by de cette Association est Client du Serveur actif et ne communique pas

avec les automates,

• Lors d'une panne du Serveur actif, le Serveur en Stand By démarre la communication avec les

automates et devient Serveur actif ,

• Le basculement est transparent pour les postes Clients .

Réseau Industriel

Automates =>


Poste

d’exploitation

Poste

d’exploitation

Serveur

d’acquisition

ACTIF

Serveur

d’acquisition

en STAND BY


Architecture :

Client-serveur sécurisé

P. Guérineau 55

Le réseau local informatique et/ou le réseau industriel sont doublés.

Un poste Client peut accéder aux informations des automates via deux chemins

entièrement différents.

Le poste client change de serveur si les 2 connexions du premier sont

devenues mauvaises.

Automates =>

Réseau Informatique doublé

Messagerie TCP/IP

Poste d’exploitation

Serveur

d’acquisition

ACTIF

Serveur

d’acquisition

en STAND BY

Réseau Industriel doublé

Poste d’exploitation


Principe : client - serveur

P. Guérineau 5656

Remote Desktop Connexion

TCP/IP

ServeurClient


Logiciels de développement

d’application de supervision


PCVUE : système intégré

P. Guérineau 58

ARS (4) : SUPERVISION 58

VAR : Base de Données Temps Réel structurée

OPC Client

OPC Serveur

PcVueFrontVue

Consignations Alarmes

Tendances

Alarmes

Historique

CIMWAYMoteur de communication

Réseau d’automatisme

LAN

WEBVUE-WEBSERVICES


Présentation : PCVUE

P. Guérineau 59

Éditeurs graphique (FrontVue)

Les objects

Les animations


Développement d’un objet

P. Guérineau 60

Configuration par variable « a plat »

Avant…

Simple Mais :

Fastidieux

Long

Risque d’erreurs

Variable 1

Variable 2

Variable 3

Equipement 1

Equipement 2

Equipement 3

Synoptique 1

Synoptique 2Synoptique 3

Script 1

Script 2

Script 3

Alarme 1

Alarme 2

Alarme 3

Archivage 1

Archivage 2Archivage 3

60IUT de Cergy - Dept GEII N

Objet générique

P. Guérineau 61

Configuration et maintenance optimisées

Maintenant…

Objets

(Composants)

. . .

Variable

Equipement

Synoptique

Script

Alarme

Archivage

« Instanciation »

(au moment de l’utilisation)

Variable 1

Equipement 1

Synoptique 1

Script 1

Alarme 1

Archivage 1

« Instance » 1

« Instance » 2

Variable 1

Equipement 1

Synoptique 1

Script 1

Alarme 1

Archivage 1

avantages

Approche Fonctionnelle

Configuration logique et

Structurée

Configuration unique

Déploiement plus rapide

Propagation des

modifications

61


PCVUE : journal de bord et Magnétoscope

P. Guérineau 62

Journaux de bord

Magnétoscope

La fonction magnétoscope vous permet de rejouer les

évènements historisés dans vos synoptiques, sans perturber

l'exploitation, en pas à pas ou en continu.

Bilans, rapports


Alarmes


Tendances


Consignations


Droits d’accès

P. Guérineau 66

Organisation hiérarchique Users / Profiles / Stations

Limitation des droits de commande d’acquittement d’alarmes, de masquage d’alarmes, d’envoi de recette, d’accès aux synoptiques, de visibilité de calques…

Droits d’accès conformes 21 CFR part 11 : Audit trail

Hiérarchisation des profils, signatures électroniques, doubles signatures

Activation, inhibition, sécurisation et durée de vie de mot de passe

Cryptage des données


Utilisateurs avec droit d’accès


Organigramme de développement

P. Guérineau 68

Cahier des Charges

Définition de la

communication

Définition de la

base de donnée

Réalisation du Fond de plan

Réalisation des

animations de base

Réalisation des animations

et fonctions spécifiques

lien

Modifications possibles


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