Etude des Systèmes de Contrôle Commande YOKOGAWA sur le plan technique :

Etude  des  Systèmes de Contrôle Commande YOKOGAWA sur le plan technique 

1. Généralités sur les Systèmes Numériques de Contrôle Commande

2. DCS (Distributed Control System)

3. Etude du Système Numériques de Contrôle Commande de YOKOGAWA installés

3-1 Introduction

3-2 Evolution des systèmes YOKOGAWA

3-4 Présentation de CS

3-5 Architecture de base

3-6 Capacité du CS3000

3-7 Principaux éléments

3-7-1 Caractéristiques du HIS

3-7-2 Caractéristiques du Bus VNET

3-7-3 Caractéristiques du FCS

1. Généralités sur les Systèmes Numériques de Contrôle Commande 

Parmi les solutions, basées sur la logique programmée, possibles nous citons :

•  Le CCS (Centralized Control System)
• Le DCS (Distributed Control System)

Ces solutions sont toutes les deux une représentation du SNCC (Système Numérique de Contrôle Commande). La première permet un contrôle centralisé du procédé de production cela veut dire qu’une seule machine d’automatisation se charge d’exécuter toutes les tâches de l’usine. Par contre, la seconde repose sur une autre philosophie qui adopte et matérialise la division du travail.

Du fait que le grande industriel  plusieurs unités de production, il est préférable d’opter pour le choix du DCS qui est d’ailleurs une technique d’automatisation très moderne et assure l’autonomie d’une unité par rapport à l’autre.

Il convient donc de dédier le paragraphe suivant à la description du DCS pour mieux assimiler son mode de fonctionnement

2. DCS (Distributed Control System) :

Le DCS est souvent lié au système de contrôle d’un processus industriel de production ou n’importe quel autre système dynamique, dans lequel les éléments de contrôle ne sont pas centralisés comme l’est le cerveau humain mais sont dispatchés sur tout le système formant des sous-systèmes. Les composants de chaque sous-système peuvent être contrôlés par un ou plusieurs contrôleurs. Le système en entier est rassemblé par un réseau pour la communication et la supervision.

Le DCS requiert dans sa structure interne la présence de ces composants:

•  Les contrôleurs: Ce sont des processeurs spécifiques, pour l’interconnexion et la communication, qui représentent l’unité ou les unités de traitement.
•  Les cartes ou modules d’entrées-sorties: Ce sont des cartes appropriées à l’interfaçage et l’adaptation des signaux entrants et/ou sortants des contrôleurs.

En ce qui concerne la supervision, le DCS dialogue avec les ordinateurs de supervision via un réseau adapté. Cette communication a pour ultime tâche l’archivage des informations et aussi avertir l’agent superviseur de l’état d’avancement du processus industriel.

Pour réaliser ce choix, en l’occurrence le DCS, nous devons étudier la ou les technologies permettant d’atteindre cette finalité. Pour ce, nous décrirons deux systèmes numériques de contrôle-commande pouvant satisfaire et accomplir pleinement leurs rôles au sein d’une structure de travail modulaire. Nous citons, alors :

•  SNCC de YOKOGAWA
•  SNCC d’EMERSON

3. Etude du Système Numériques de Contrôle Commande de YOKOGAWA

3-1 Introduction :

YOKGAWA veut offrir des solutions en adéquation avec :

•  les besoins des CLIENTS
•  Les TECHNOLOGIES les plus RECENTES

3-2 Evolution des systèmes YOKOGAWA :

• Concept : cohérent
• Architecture : simple
• Système : modulaire

3-3 Présentation de CS 

Ils offrent une solution sur les procédés continus ou discontinus.

•  CS1000 : petites et moyennes applications (~ <1000 E/S)
•  CS3000 : moyennes et grosses applications

Ils s’appuient sur trois grands principes :

•  Intégrer toutes les caractéristiques d’un SNCC (modularité, redondance, sécurité, …..)
•  Profiter de l’expérience YOKOGAWA des systèmes (plus de 25 ans)
•  Prendre en compte les évolutions technologiques les plus récentes (Windows 2000/ XP, DDE, OLE 

3-4 Architecture de base :

3-5 Architecture globale :

3-6 Capacité du CS3000

• Base de données : 100 000 repères instrument max
• Nombre d'abonnés : 64 par domaine
• Nombre de domaines : 16 maximums et 256 abonnés

3-7 Principaux éléments:

3-7-1 Caractéristiques du HIS:

Principalement utilisée comme poste de conduite de l’opérateur. Cette station peut également supporter les fonctions ingénieur de configuration et de maintenance. Grâce aux interfaces DDE ou OLE intégrées dans son système d’exploitation, elle peut également transférer toutes sortes d’informations ou de données à un ordinateur de supervision ou à une station de travail.

3-7-1-1 Caractéristiques Fonctionnelles :

•  100 000 Repères Instruments
•  2500 Fenêtres graphiques
•  Hiérarchisation des vues
•  Vues de défaut système à base d’icônes
•  Sécurité d’accès par mot de passe
•  Historisation d’évènements
•  Fenêtre Fonction Procédé
•  Historique longue durée
•  Liaison DDE / OPC (Ole for Process Control)

3-7-1-2 Environnement Matériel :

3-7-2 Caractéristiques du Bus VNET :

•  Type de Bus : Bus à Jeton conforme IEEE 802.4
•  Vitesse : 10 Mb/s
•  Redondance : active (utilisation alternée)
•  Longueur : Max 20 Km (Electrique+Optique)
•  Media : Coaxial/Fibre Optique
•  Nombre max de répéteurs : 4

3-7-3 Caractéristiques du FCS:

3-7-3-1 FCS : Architecture globale :

3-7-3-2 FCS : Architecture externe d’un FCS :

Ce système possède deux CPUs physiquement redondants. Ces deux CPUs possèdent une batterie chacun pour garantir une alimentation séparée de ces CPUs.

Les cartes de sorties envoient les commandes logiques du CPU aux équipements qui sont sous sa commande tels que les moteurs, vérins … tandis que les commandes analogiques sont transmises à d’autres équipements telle que la vanne régulatrice.

Les cartes d’entrées reçoivent les états logiques provenant des équipements, capteurs T.O.R et les grandeurs analogiques acquises par les instruments de mesure situés au chantier.

Le nœud placé entre le CPU et les cartes d’entrées/sorties sert à convertir les signaux émis par le CPU pour les adapter aux matériels du chantier et inversement il assure la séparation galvanique du CPU comme il permet aussi de redimensionner les grandeurs analogiques acheminées vers le CPU pour les traiter.

Les cartes d’entrées analogiques se divisent en deux catégories :

•  Les cartes monovoies: elles sont utilisées pour les instruments de mesure et les boucles de régulation.
•  Les cartes multiplexées: sont souvent utilisées pour l’instrumentation et les boucles ouvertes.

3-7-3-3 FCS : Redondance :

Le FCS possède un système redondant physique ceci veux dire que lorsque le premier CPU tombe en panne il transmet un signal physique au second pour l’avertir de cet événement. Le second qui était en veille devient actif et continue le processus.

Il est à noter que le nœud joue le rôle d’un tampon qui enregistre l’état du chantier à la fois dans le CPU1 et dans le CPU2.

• Redondance active
• Pas d’interruption du traitement
• Transfert sans à-coups
• Remplacement en ligne