Cours : Supervision Industrielle Par : Brahim NAJIMILa Supervision Industrielle B. NAJIMI - 2013 Les entreprises industrielles Point de vue de la Gestion de l’automatisation Deux grandes catégories : Les entreprises de procédé continu (Process Industries) Les entreprises manufacturières (Manufacturing Industries) Page 2/41 B. NAJIMI 2013 1 Evolution du marché de l’industrie Peu de concurrence Peu de produits Consommateur pas difficile Concurrence accrue Grande variété de produits Consommateur plus critique Produire vite, bien et bon marché, S'adapter rapidement à l'évolution des produits. Page 3/41 B. NAJIMI 2013 Les règles de production Juste à temps (JIT) C’est un principe d’organisation industrielle apparu au début des années 80, qui consiste à acheter 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 ou d’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 une meilleure gestion à tous les niveaux de l’entreprise: achats, fabrication, etc. il s’applique à toutes les formes de production. Page 4/41 B. NAJIMI 2013 2 Règles de production La philosophie du zéro 0 stock 0 panne 0 défaut 0 Délai La philosophie du zéro 0 papier 0 accident ... 0 mépris Page 5/41 B. NAJIMI 2013 Règles de production La philosophie du zéro - besoin Flexibilité Fiabilité de production 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. Page 6/41 B. NAJIMI 2013 3 NAJIMI 2013 Processus de production intégré ou CIM (Computer Integrated Management) Intégration des moyens informatiques l’effet recherché: Unicité et la disponibilité des informations Page 8/41 B.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 travail à chercher des réponses 75% de ces réponses existent déjà au sein de l’entreprise Page 7/41 B. NAJIMI 2013 4 . et issus des systèmes de contrôles commandes. NAJIMI 2013 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. NAJIMI 2013 La pyramide CIM : Computer Integrated Manufacturing Compagnie Usine Atelier Flux de production Cellule Terrain Capteur / actionneur 5 4 3 2 1 0 B.Eléments à interconnecter pour réaliser le CIM Page 9/41 B. Page 10/41 Flux de gestion 5 . NAJIMI 2013 Volume des informations Vitesse de transmission Production 4 3 2 1 0 Flux de gestion Messages longs (Mbits) Echanges long (Min) 6 . NAJIMI 2013 Architecture typique de contrôle/commande Page 12/41 B. Page 11/41 B. Flux de Production: L’ensemble des informations liés au procédé de production.La pyramide CIM : Computer Integrated Manufacturing Gestion (ERP) (MES) Supervision (SCADA) Flux de production Cellule (Automatismes) Terrain (Capteurs et Actionneurs) Messages courts (bits) Echanges rapides (ms) Flux de Gestion: Liés directement à la gestion et à l’organisation de la production. et issus des systèmes de contrôles commandes. NAJIMI 2013 Pourquoi un système SCADA ? Piloter. là où le contrôle humain est impraticable. en vue de maitriser un équipement. courbes. Apporter une vision temps réel des états des équipements Apporter les premiers outils d’analyses nécessaires aux contrôles des équipements concernés (historiques. Maîtriser les process industriels complexes.Le niveau 2 : La Supervision (SCADA) Définition: La supervision est un système informatique interactif qui se situe entre les automatismes d’atelier et la gestion de la production visant à fournir aux opérateurs les informations leurs permettant de prendre. surveiller . au bon moment. Page 13 Supervision Industrielle B. alarmes…) Page 14 Supervision Industrielle B. les bonnes décisions pour assurer la conduite d’une production complexe. Supervisory Control And Data Acquisition Télésurveillance et acquisition de données SCADA est une classe de programmes applicatifs dédiés au contrôle de processus et à la collecte d’informations en temps réel depuis des sites distants. NAJIMI 2013 7 . Objectifs: Concentrer les données. Le poste de supervision traite ces informations. NAJIMI 2013 8 . Page 16 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 Comment fonctionne un système SCADA ? Les éléments matériels « hardware » assurent la collecte des informations pour le poste de supervision.Domaine d’application Le pilotage des grandes installations industrielles automatisées La gestion des postes électriques Le pilotage d'installation réparties Gestion Technique de Bâtiment Page 15 Supervision Industrielle B. et donne une représentation graphique réactualisée de ces informations. NAJIMI 2013 Fonctions d’un système SCADA Acquisition de données Dialogue avec les automates et équipements du terrain. E/S déportées… Gestionnaire d’interface logique Serveurs de données industriels .Comment fonctionne un système SCADA ? Organisation logicielle d’un système de supervision Interface IHM Base de données Surveillance Signalisation Gestion des acquittements Gestion graphique Archivage Alarmes Rapports Gestionnaire de variables Calculs Gestionnaire d’interface physique API. Enregistrements des événements et mesures. NAJIMI 2013 9 . OPC… Page 17 Supervision Industrielle B. Représentation des données Visualiser les informations dans une interface HMI du type graphique. Pilotage Traitement des alarmes et défauts. Paramétrage Communication des données Poste de conduite locale et déportée. Page 18/41 B. potentiomètres.) Il existe plusieurs types d’OP: Certains comme l’OP17 possèdent un écran et un clavier. Il remplace avantageusement les anciens pupitres (à boutons. roue codeuse. etc. NAJIMI 2013 10 .Supervision au pieds de machine Le panneau opérateur Le pupitre opérateur (OP) fait partie de la famille des HMI. … Le prix est souvent relatif à la taille de l’écran et des fonctions de dialogue qu’il offre. NAJIMI 2013 Salle de contrôle : La supervision est souvent centralisée dans une salle de contrôle Supervision en pieds de machines Page 20 Supervision Industrielle B. Certains offrent l’affichage uniquement en mode texte alors que d’autres offrent une interface de type graphique. voyants. Certains offrent une liaison avec une imprimante. alors que d’autres comme le TP170 possèdent un écran tactile couleur ou monochrome. Page 19 Supervision Industrielle B. interpréter les informations. Page 21 Supervision Industrielle B.L’intelligence humaine fait que l’operateur humain est capable d’assurer une supervision intelligente sans cesse enrichie par l’expérience. avec une mise en évidence des anomalies (alarmes) Page 22 Supervision Industrielle B.La présence humaine s’avère nécessaire pour réagir face à des situations de dysfonctionnement imprévues. NAJIMI 2013 11 .L’opérateur Humain : L’opérateur humain demeure indispensable en salle de contrôle . NAJIMI 2013 Les logiciels de supervision : Les logiciels de supervision sont une classe de programmes applicatifs dédiés dont les buts sont: La collecte d'informations en temps réel sur des processus depuis des sites distants La visualisation de l'état d'une installation automatisée de contrôle de processus . raisonner sur celles-ci et à agir à travers l’interface pour piloter le système. . l’efficacité de l’IHM est très liée à la capacité de l’utilisateur à percevoir. NAJIMI 2013 Synoptique : Page 24 Supervision Industrielle B.Fonctionnalités des logiciels de supervision : Rapports Synoptique Affichage multilingue Alarme Gestion utilisateur Archivage Recette Page 23 Supervision Industrielle Paramétrage B. NAJIMI 2013 12 . NAJIMI 2013 Page 25/41 Synoptique : Champ de saisie Lecture des mesures (Barre-graphe. moyens de Permet à l'opérateur d'interagir avec le processus. champs numériques…) Bouton de commande: -Envoi d’ordre -Explorer les vues Page 26 Supervision Industrielle B. d'en visualiser le comportement normal ou anormal B. NAJIMI 2013 13 .Synoptique : Fonction essentielle de la supervision. Fournit une représentation dynamique de l'ensemble des production de l'unité synthétique. NAJIMI 2013 Alarmes : Calcule en temps réel déclenchement des alarmes. mode de marche…) Page 27 Supervision Industrielle B.Paramétrage : Permet d’introduire les paramètres nécessaires à la bonne conduite du process (Consigne. Page 28 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 14 . les conditions de Affiche l'ensemble des alarmes selon des règles de couleurs paramétrables. temporisation. Archivage : 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) Page 29 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 15 . NAJIMI 2013 Courbes : Donne une représentation graphique de différentes données du processus Donne les outils d'analyse des variables historiés Page 30 Supervision Industrielle B. RAM. port PCI. Serveurs OPC* (Standard de communication) * OPC : OLE for Process Control Page 32 Supervision Industrielle B. Port série. ouverte) Protocoles de communication dédiés (Fipway. Communication Type de communication (propriétaire.Recettes : Donne un outil de gestion des lots de fabrication (batchs) Gère les paramètres de réglage des machines pour chacun des lots (recettes) Page 31 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 16 . NAJIMI 2013 Caractéristiques opérationnelles : Poste de supervision: Compatibilité du système d’exploitation avec le logiciel de supervision Compatibilité opérationnelle avec le PC utilisé (Taille disque dur.. Vnet. …) Protocoles profinet…) de communications ouverts (Modbus. NAJIMI 2013 Caractéristiques fonctionnelles: 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) Page 34 Supervision Industrielle B. Page 33 Supervision Industrielle B. Client-Serveur Le serveur est un producteur de données qui communique avec les automates et diffuse les informations vers les postes clients ou consommateurs.Caractéristiques fonctionnelles: Type de supervision Monoposte le superviseur gère l'ensemble des données automates. NAJIMI 2013 17 . Des applications identiques s'exécutent en parallèle sur chaque poste. Multiposte Plusieurs postes se partagent la supervision et la commande du procédé. Caractéristiques fonctionnelles: Fonctions de base • Richesse des bibliothèques d’objets … • Type d’animations (visibilité. ANA) • Gestions d’alarmes.bibliothèque de composants • Développement de traitements spécifiques (éditeurs de script) Performance / prix •Prix de la solution complète (matériel + logiciel) • Mise à jour. Acess…) Programmation •Editeur graphique . couleur. documentation Page 36 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 18 . Déplacement…) • Type de commande (TOR. événements. courbes… Fonctions spéciales • Gestions des comptes utilisateurs et droits d’accès • Gestions des recettes • Edition des rapports •… Page 35 Supervision Industrielle B. assistance. NAJIMI 2013 Caractéristiques fonctionnelles: Traitement graphique • Dimensionnement des vues •Affichage multilingue • Affichage des courbes Archivage • Mode d’archivage • Structure d’archivage (SQL Server. NAJIMI 2013 Quelques constructeurs… Constructeur Siemens Rockwell Software Schneider Electric GE Fanuc Logiciel WinCC RSView Monitor .Quelques éditeurs… Editeur Arc Informatique Wonderware Codra Elutions Ordinal Technologies Logiciel PCVue32 IN TOUCH Panorama Wizcon Induscreen Page 37 Supervision Industrielle B.Pro Cimplicity Page 38 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 19 . NAJIMI 2013 20 . Page 40 Supervision Industrielle B.2013 Qu’est ce que WINCC ? WinCC (Windows Control Center) est un système HMI performant qui est utilisé sous Microsoft Windows 2000 et Windows XP WinCC offre des fonctionnalités SCADA complètes sous Windows pour tous les secteurs.Cours : Supervision Industrielle Par : Brahim NAJIMI Introduction à WinCC V7 B. NAJIMI . l'affichage est mis à jour. A partir de l'interface utilisateur graphique. il peut par ex. NAJIMI 2013 21 . PowerTags désignent les variables ayant une liaison avec l'automate ou d'autres sources de données par le biais d'un canal de communication WinCC. 150k ou 256k PowerTags. 100k. 512. le process est visualisé par un graphisme à l'écran. NAJIMI 2013 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. WinCC permet à l'opérateur de commander le process. Lorsqu'un état de process devient critique. une alarme est déclenchée automatiquement. 2k. WinCC permet à l'opérateur de surveiller le process. Ceci vous permet de documenter la marche du process et d'avoir accès ultérieurement aux données de production du passé.Quelques fonctionnalités de base du logiciel de supervision WinCC WinCC permet de visualiser le process et de concevoir l'interface utilisateur graphique destinée à l'opérateur. entrer une valeur de consigne ou ouvrir une vanne. Page 41 Supervision Industrielle B. 64k. Pour ce faire. 8k. Page 42 Supervision Industrielle B. Dès qu'un état du process évolue. Les alarmes et valeurs de process peuvent être imprimées et archivées sur support électronique par WinCC. 2. 2.5 GHz / Dual Core 2 Go 2 Go 32 Mo La plus élevée (32 bits) 1024 * 768 B. 1 GHz Intel Pentium 4. NAJIMI 2013 22 . Page 44 Supervision Industrielle B.La configuration matérielle requise pour l’installation de WINCC V7 Système d’exploitation Windows XP Windows 7 Configuration XP Professionnel Service Pack 3 Windows 7 Professionnel Windows 7 Entreprise Windows 7 Ultimate Minimale CPU Windows XP Windows 7 Mémoire de travail Windows XP Windows 7 Carte graphique Nombre de Couleurs Résolution Page 43/41 Recommandée Intel Pentium 4. NAJIMI 2013 Intel Pentium III.5 GHz Intel Pentium 4. une instance WinCC est créée avec Mircosoft SQL Server 2005. SQL Server Instance « WinCC » Lors de l’installation.5 GHz 1 Go 2 Go 16 Mo 256 800 * 600 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. 3. SQL Server est installé automatiquement lors de l’installation de WinCC. La structure de WinCC: WinCC est un système modulaire. NAJIMI 2013 Le logiciel de configuration CS: WinCC Explorer est le noyau du logiciel de configuration. Supervision Industrielle B. La communication se configure directement sous WinCC Explorer. Chaque éditeur permet de configurer un soussystème particulier de WinCC. Page 45 Supervision Industrielle B. WinCC Explorer affiche la structure complète du projet et permet de gérer le projet. La configuration s'effectue à l'aide d'éditeurs spécifiques que vous pouvez ouvrir à partir de WinCC Explorer. (ex: Le système graphique est géré par l’éditeur Graphics Designer). NAJIMI 2013 Page 46 23 . Le logiciel Runtime RT: Le logiciel runtime permet à l'opérateur d'assurer la conduite du process. mise en marche/arrêt) Page 47 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 Editeurs de WinCC Explorer Objet Ordinateur Gestion des variables Utilisation Nom de l'ordinateur et propriétés. propriétés du projet Gestion des variables : Création et édition de variables et de pilotes de communication Création et édition de vues de process Configuration d'alarmes et archivage d'événements Acquisition et archivage de valeurs de mesure Configuration de journaux et de modèles de journaux Dynamisation de projet par des fonctions et actions en C Gestion des droits d’accès des groupes d’utilisateurs et utilisateurs Graphics Designer Alarm Logging Tag Logging Report Designer Global Script User Administrator Page 48 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 24 . Conduite du process (spécification de consignes. Affichage des vues à l'écran Communication avec les automates programmables Archivage des données actuelles de runtime ( archivage des valeurs de process). NAJIMI 2013 25 . Le composant « Stock de variables » : • établir la connexion aux automates programmables • définir les variables requises pour les échanges de données avec les automates programmables. Page 50 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 Gestion de projet : Le composant « Ordinateur » : • • Configurer des différents postes de conduite Définir des composants runtime à démarrer lors de l'activation du projet.Présentation de l’explorateur WINCC Page 49 Supervision Industrielle B. Les autres composants disposent d'éditeurs spécifiques pour exécuter toutes les tâches de configuration restantes. Les variables dont la valeur n'est pas fournie par le process.Configuration de l’OS définition d’un système monoposte Page 51 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 26 . sont créées dans le répertoire « Variables internes ». Page 52 Supervision Industrielle B. appelées "variables internes". NAJIMI 2013 Le stock de variables Les variables dont la valeur est fournie par le process sont appelées dans WinCC "variables de process" ou "variables externes". NAJIMI 2013 Stock de variables (Gestion des variables) Page 54 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 27 . Page 53 Supervision Industrielle B.Le stock de variables Le stock de variables gère les variables et canaux de communication utilisés dans le projet. vous définirez les composants runtime à activer et les fonctions à mettre à disposition au runtime. n'utilisez pas le caractère "@" en début de nom. il vous faudra définir les propriétés de runtime. NAJIMI 2013 Exécution et test de projet : Le logiciel WinCC Runtime est nécessaire pour l'exécution de vos projets. n'activez que les composants dont vous avez effectivement besoin. Dans l'onglet "Démarrage". Lors de la création d'une variable. NAJIMI 2013 28 . Pour profiter des meilleures performances possibles. Page 56 Supervision Industrielle B. Les noms de variables ne doivent pas contenir plus de 128 caractères.Les variables : Règles de nomenclature Les noms de variables doivent être univoques dans tout le projet. Page 55 Supervision Industrielle B. Avant d'activer votre projet pour la première fois. Les variables avec un préfixe en @ sont uniquement celles créées par WinCC. Page 57 Supervision Industrielle B. Vous trouverez la commande "Activer" dans le menu "Fichier" sous WinCC Explorer ou cliquez sur l'icône dans la barre d'outils. vous pourrez activer le projet.Activation du projet Après avoir défini les propriétés du runtime. NAJIMI 2013 Désactivation du projet Pour désactiver votre projet. Page 58 Supervision Industrielle B. NAJIMI 2013 29 . Cliquez sur le bouton "Désactiver" de la barre d'outils de WinCC Explorer pour arrêter le runtime. basculez dans le logiciel de configuration. NAJIMI 2013 30 .Réalisation d’un projet WinCC Création du projet WinCC Explorer Création du projet Spécification de la configuration de l’ordinateur Etablir la connexion avec les automates programmables Définition des variables Création des vues Insertion de textes et de graphiques statiques Insertion d’éléments de vue dynamiques Liaison des éléments de vue dynamiques aux variables Visualisation du process Graphics designer Permettre les entrées opérateurs Insertion d’éléments de vue actifs Graphics designer Liaison des éléments de vue actifs à des actions Archivages Droits d’accès Projets multilingues Recettes Configurations facultatives Systèmes d’alarmes Documentation Définition des propriétés RT et activation du projet WinCC Explorer Page 59/41 Sélection des modules Runtime à activer Sélection de la présentation de la fenêtre et de la vue de démarrage Activation du projet B.