Introduction Pendant des années, les fournisseurs de systèmes de contrôle ont constamment déployé de nouvelles technologies pour améliorer les capacités de production d'énergie. Pour répondre à la demande croissante de données en temps réel, des composants ouverts et standard ont été intégrés dans des systèmes de contrôle propriétaires. Par exemple: • Bus de terrain. • Interfaces ouvertes pour l'échange de données entre les processus d'entreprise et de production. • Bases de données ouvertes, pour n'en nommer que quelquesunes. À la suite de ces efforts d’intégration, les systèmes DCS sont devenus des structures très complexes, dont on sait qu’elles sont difficiles à maintenir. En outre, la multiplication des interfaces multiples, des composants, des systèmes d’exploitation et des outils de support a compromis la disponibilité et accru les problèmes d’obsolescence. Siemens a adopté une approche innovante: la vision de la libre circulation des données en temps réel, sans qu'il soit nécessaire d'intégrer des interfaces internes dans des architectures logicielles propriétaires. Forts de cette vision et tirant parti de nos forces et de notre expérience en matière de production d'énergie, nous avons mis au point le premier système de contrôle à base de composants véritablement au monde le SPPA-T3000. Tous les composants sont conçus pour que SPPA-T3000 remplisse facilement toutes les fonctions du processus de centrale, y compris l'intégration d'interfaces tierces et une interface transparente pour les applications Web. SPPA-T3000 non seulement maîtrise les exigences des tâches de contrôle de centrale traditionnelles, mais également fournit la plate-forme de données en temps réel nécessaire à l'amélioration de vos processus de production d'énergie. SPPA-T3000 y parvient sans les inconvénients des systèmes de contrôle classiques. Il est conçu en utilisant une approche basée sur les composants qui aboutit à une solution logicielle au lieu d'un ensemble d'éléments "forcés à s'adapter". SPPA-T3000 fournit un environnement d'applications puissant qui vous permet d'adapter les solutions aux besoins spécifiques de votre entreprise. Cela inclut la capacité de coordonner et de gérer chaque aspect de vos processus d’affaires afin d’atteindre l’excellence opérationnelle. SPPA-T3000 vous fournira des avantages concurrentiels substantiels pour l'ingénierie, le démarrage et l'exploitation, ainsi que pour l'administration et la maintenance nécessaires à votre entreprise. .1.1.2 Principales caractéristiques de conception Principales caractéristiques de conception Le concept basé sur les composantsEmbedded Component Services ™ - ECS intègre toutes les données relatives au processus dans chaque composant. Cette approche intégrée aux composants permet à toutes les données d'être intrinsèquement disponibles pour les opérations, l'ingénierie ou les diagnostics. Une architecture de système homogène simplifie la structure du système, offre une interface utilisateur unique pour toutes les tâches et élimine le besoin de sous-systèmes et d'interfaces élaborées que l'on trouve dans les systèmes de contrôle classiques. SPPA-T3000 applique les technologies XML et Java, permettant aux applications d'être exécutées et livrées sans restrictions du système d'exploitation ni problèmes de compatibilité de la plate-forme matérielle. Cela améliore les capacités pour des tâches telles que le support I & C et des initiatives telles que l'optimisation des installations et la modification et le réglage des processus. Toutes ces fonctionnalités sont également disponibles à distance depuis n’importe quel endroit. Les systèmes de contrôle traditionnels contiennent des sous-systèmes cachés avec de nombreuses Vue d'ensemble du système SPPA-T3000, 15 novembre 2007 Page 6 à partir de 62 interfaces de communication, qui doivent toutes être conçues. La cartographie de l'échange de données et de la communication entre sous-systèmes pose un problème de cohérence des données Un temps de traitement supplémentaire, des efforts d'administration et des versions logicielles et matérielles multiples peuvent entraîner de multiples points de défaillance et des efforts de maintenance accrus. SPPA-T3000 élimine ces sous-systèmes. Son architecture système homogène garantit la cohérence intrinsèque des données et un nombre réduit de composants, ce qui entraîne une réduction significative des efforts d'administration et des points de défaillance. L'intégration est la clé pour réduire les coûts. SPPA-T3000 résout ce problème en fournissant une plate-forme exclusivement basée sur des normes ouvertes et des composants standards pour le matériel et les logiciels. L’indépendance et l’ouverture de la plate-forme garantissent une intégration aisée à vos applications métiers. Cela garantit l'infrastructure qui répond le mieux aux besoins de votre entreprise. Les informations sont fournies depuis le plus bas niveau de périphérique de terrain directement au niveau de la salle de contrôle, du bureau ou de l'entreprise. Aucune interface n'est requise, que ce soit via différentes passerelles ou via une adaptation logicielle. De plus, SPPA-T3000 assure une exploitation et une ingénierie cohérentes pour l'automatisation et l'optimisation de base en intégrant les modules d'optimisation de processus SPPA-P3000. SPPA-T3000 offre une interface utilisateur unique pour l’ingénierie, la configuration, la mise en service, l’exploitation, le diagnostic et la maintenance. Chaque objet contient toutes les informations et interfaces nécessaires. Aucun logiciel propriétaire n'est nécessaire: un navigateur standard est la seule chose nécessaire pour afficher l'état de la totalité de l'installation et effectuer toutes les activités d'automatisation. Les menus déroulants, les fenêtres contextuelles, les fenêtres multiples, les fonctions de recherche simples, les informations sur les points et de nombreuses autres fonctionnalités de style Windows rendent les activités des opérateurs et des ingénieurs intuitives et simples. Un flux de travail simultané illimité, même à un seul niveau d'objet, offre une flexibilité pour toutes les tâches. SPPA-T3000 permet des solutions sur mesure. Cela répond non seulement à vos exigences fonctionnelles, mais également à vos préférences personnelles pour différents affichages et paramètres. La simplicité de l’architecture du système permet l’installation plug & play de composants logiciels et matériels. Par exemple, il est facile de connecter des stations opérateur supplémentaires sans avoir à installer de logiciel supplémentaire. La modularité des composants logiciels réduit vos efforts de maintenance et d’administration. Présentation du système SPPA-T3000, 15 novembre 2007 Page 7 sur 62 1.1.1.3 Sécurité Sécurité Solutions ouvertes - mais sûres De nouvelles technologies offrant davantage de communications et de plates-formes ouvertes déplacent de plus en plus l'exigence de fiabilité et de disponibilité absolue vers un accent mis sur la sécurité et la protection de l'alimentation. contrôler les actifs, et donc être exposé aux attaques de l'intérieur comme de l'extérieur. La protection, l’autorisation, l’authentification et l’administration du matériel sont les éléments clés de la gestion des risques potentiels inhérents à l’activation de services permettant l’accès à distance et les opérations, ainsi que pour assurer la continuité des opérations en cas de perturbation. SPPA-T3000 prend en charge diverses mesures de protection et solutions pour garantir un fonctionnement sûr et fiable de l'installation. Dans le contexte de la protection des processus, des informations et des actifs, les concepts de sécurité généraux suivants s’adressent de manière efficace: • Configuration de pare-feu robuste pour la communication client léger (TCP 443) • Communication cryptée (VPN) entre le client léger office et le serveur d’application • Client léger de salle de contrôle protection en verrouillant des clés spéciales, des ports USB, un lecteur de CD / DVD, etc. • Droits d'accès évolutifs gérés par nom d'utilisateur, groupes d'utilisateurs et mot de passe • Activation de la communication OPC via un port de pare-feu sécurisé à l'aide d'un logiciel de tunneling OPC • Accès à distance pour service via un serveur de terminal Ce concept fournit un nombre réduit de ports de pare-feu pour la sécurisation des ports. La sécurité des données est accrue et la protection fiable des commandes de la centrale fournit un accès distant sécurisé. Vue d'ensemble du système SPPA-T3000, 15 novembre 2007 Page 8 sur 62 1.1.2 Architecture du système 1.1.2.1 Introduction Architecture du système Les systèmes de contrôle des processus dans les centrales électriques sont également affectés par les nouvelles tendances du marché de l'automatisation. Les exigences changeantes des clients et les règles gouvernementales influent sur les exigences du secteur de la production d'énergie. Ces exigences peuvent être satisfaites en utilisant les nouvelles technologies ou en les combinant avec celles existantes. L'organisation hiérarchique classique - avec une séparation entre le niveau de terrain, le niveau de contrôle de processus, le niveau de contrôle d'unité et le niveau d'entreprise - découle de l'organisation fonctionnelle du processus métier d'aujourd'hui. La tendance technologique future conduit à un autre aspect: diviser le DCS en deux niveaux seulement, le niveau de terrain et le niveau informatique. Cette simplification est possible grâce à l’introduction de la technologie Internet dans les niveaux de contrôle des entreprises, des unités et des processus d’une part, et de l’autre côté grâce à l’intelligence sans cesse croissante des appareils de terrain. Le niveau informatique est caractérisé par l'utilisation de middleware informatique standard, TCP / IP comme support de communication, ainsi que par la communication directe entre toutes les applications. Le niveau de terrain comprend uniquement des capteurs et des acteurs intelligents. De plus en plus d'informations et de fonctions se trouveront dans les dispositifs intelligents, par exemple les données d'équipement de base, les fonctions opérationnelles, les archives à court terme et les interfaces de service. SPPA-T3000 a déjà pris en compte de nombreuses nouvelles tendances dans son architecture, telles que la technologie Internet embarquée de base, la communication TCP / IP et la conception par composants qui en découle. Les avantages de ces architectures innovantes sont les suivants: • L'utilisation d'une technologie informatique standard offre de nouvelles possibilités pour développer des structures d'I & C conjointement avec la gestion de l'information d'une entreprise. • L’avancement des développements de DCS sera adapté à la rapidité des développements informatiques généraux. 1.1.2.2 Architecture matérielle Architecture matérielle SPPA-T3000 comprend: Interfaces utilisateur: Les clients légers présentent toutes les informations concernant l’ingénierie, les opérations et les diagnostics. Thin Client permet à n'importe quel ordinateur d'accéder aux applications Web à partir de tout navigateur Web via Internet ou un intranet d'entreprise sans avoir à installer l'application sur tous les systèmes de bureau. L'origine Web des clients légers utilisés permet l'utilisation de divers matériels, tels que des ordinateurs standard, des stations de travail, des ordinateurs portables et tout autre périphérique pouvant exécuter un navigateur standard. En outre, l'infrastructure informatique existante peut être utilisée comme IHM. Le traitement des données et l’algorithme de contrôle sont au cœur des services d’alimentation. Mais les services d'alimentation fournissent des services supplémentaires tels que des services d'archivage, de configuration et d'ingénierie, ainsi que des services d'alarme et de diagnostic. La plate-forme matérielle de tous les services d'alimentation est constituée des serveurs d'applications et des serveurs d'automatisation offrant la disponibilité la plus élevée. La communication est fournie via des réseaux reliant les différents composants. La communication principale est réalisée par un réseau Ethernet standard avec TCP / IP. La communication avec les interfaces de processus est établie par le bus de terrain PROFIBUS DP. D'autres normes telles que les réseaux MODBUS ou Ethernet TCP / IP sont également disponibles. Le bus de terrain PROFIBUS DP est directement connecté au Runtime Container sur le serveur Automation. L'interface vers le processus assure le conditionnement du signal et la sortie des commandes via des modules d'E / S. Le système de sécurité intégrée est intégré au système et repose sur Siemens Integrated Safety. Il utilise des modules de sécurité intégrée ET200M pour les E / S. Vue d'ensemble du système SPPA-T3000, 15 novembre 2007 Page 9 de 62 L'architecture de SPPA-T3000 est caractérisée par les éléments suivants: • Fourniture d'une architecture système intégrée allant d'opération à automatisation. • Utilisation d'un seul langage de programmation (Java). • Basse complexité du système. • Une conception logicielle modulaire. 1.1.2.3 Architecture logicielle Architecture logicielle Dans DCS classique, il est courant d'utiliser différents outils, logiciels ou sous-systèmes optimisés pour une tâche unique et spécifique, qui sont rassemblés par un logiciel intermédiaire plus ou moins complexe afin de synchroniser les différentes tâches les unes avec les autres. SPPA-T3000 utilise l'approche Embedded Component Services ™, appelée ECS. ECS signifie que toutes les données de chaque objet de processus sont localisées dans une représentation d'objet logiciel. Toutes les vues, telles que l'affichage de l'installation, l'ingénierie, les alarmes, etc., sont fournies via les services système avec les données actuelles Vue d'ensemble du système SPPA-T3000, 15 novembre 2007 Page 10 sur 62 L'architecture logicielle du SPPA-T3000 est composée de composants qui peuvent en principe être distribués, du fait de l'approche de programmation Java, librement sur différentes platesformes matérielles. La configuration typique de SPPAT3000 est caractérisée par les interfaces utilisateur SPPA-T3000, le serveur d'applications et de technologies et le serveur d'automatisation. La logique d’automation est construite à partir de fonctions d’automatisation et de serveurs proxy (pilotes de composants matériels) conçus selon la séquence et le cycle de traitement souhaités et exécutés en cas de besoin en temps réel sur le serveur d’automation SPPA-T3000, qui fournit l’environnement d’exécution en temps réel. effectuer des tâches de contrôle déterministes. La logique d’automatisation peut également être exécutée sur le serveur d’application pour des opérations non critiques telles que le calcul des performances, la surveillance des heures de fonctionnement, etc. Le serveur d’application fournit les principaux services système de contrôle d’accès, de distribution des données aux clients légers et d’archivage. En outre, il constitue l’environnement d’exploitation des composants client et serveur OPC et fournit l’environnement permettant une gestion permanente des données d’ingénierie. Le serveur technologique, s’il est utilisé avec SPPA-T3000, est l’hôte d’applications autres que DCS qui ne sont généralement pas couvertes par les systèmes I & C. Dans ce cas, tous les composants et services ECS nécessaires du serveur d'applications sont utilisés pour donner aux applications la même apparence. Le serveur de technologies héberge le conteneur de calcul technique, qui constitue l'interface entre les applications non DCS, telles que les calculs de durée de vie et le moniteur d'installation, et d'autres conteneurs dans SPPA-T3000. Toute interaction humaine avec le système est effectuée via les clients légers en tant qu’interface utilisateur unique. Les modifications apportées à la configuration de l'automatisation et de l'affichage de l'installation affectent des objets centraux uniques et sont automatiquement héritées par tous les autres composants sans avoir à dupliquer la modification de ces autres composants. Un autre avantage important est de garder les clients complètement indépendants de toutes les applications et de la logique de contrôle. Toute redéfinition d'une stratégie ou même des changements radicaux de la logique d'automatisation n'influenceront pas la configuration logicielle du client. Les clients légers continuent d’accéder aux données via le navigateur Web, ne recevant que la logique ou les résultats de calcul fournis par les objets de contrôle individuels. Les clients légers pourraient donc être des PC standard, sans logiciel système stocké localement. La conception logicielle modulaire offre également une nouvelle dimension de flexibilité, qui permet: • d’adapter librement les besoins de l’utilisateur en matière de fonctions de contrôle • d’extension personnalisée du système en vue de la sélection flexible de progiciels et d’options • de personnalisation des écrans d’installation, diagrammes de fonctionnement et blocs d'affichage • Intégration des commandes de turbine et de la protection de la chaudière selon SIL3 Les principaux avantages de l’architecture logicielle SPPA-T3000 sont les suivants: • Intégration totale o Vues cohérentes à tout moment oUn seul emplacement de gestion des données o Système intégré d’affichage, d’affichage, d’alarme, de diagnostic et d’ingénierie oAucun sous-système tel que Système d’ingénierie, d’exploitation et de surveillance ou Système de diagnostic oNos des limites, mais des fonctionnalités plutôt partagées o Intégration du contrôle de la turbine o Intégration des contrôles de sécurité • Indépendance de la plate-forme oProtection de l'investissement • Ouverture o Intégration facile de produits tiers via des applications hébergeant des interfaces oOpen XML oFlexible et facile à utiliser mises à jour et mises à niveau o efforts d'administration réduits Dans le monde de l'automatisation, le DCS est devenu membre du système logiciel d'entreprise. L'architecture SPPA-T3000 repose sur des technologies Web innovantes et permet de fournir facilement des informations, quel que soit le format, sur une large gamme de plates-formes informatiques, de sorte qu'elles puissent être intégrées à votre environnement d'entreprise. 1.1.2.4 Interfaces Interfaces Couplage de systèmes auxiliaires SIMATIC Dans les centrales électriques, les sous-systèmes exécutant une tâche spécifique de manière autonome, souvent appelés systèmes de boîtes noires, sont souvent installés. Ceux-ci comprennent, par exemple, les unités de compression et d'extraction de suie et sont principalement fournis par des sous-traitants dotés de la technologie d'automatisation. Si des systèmes SIMATIC S7-300 ou S7-400 sont implémentés en tant que technologie d'automatisation, ils peuvent être couplés SPPA-T3000 via les réseaux. La connexion à SIMATIC S7300 / 400 s'effectue via PROFIBUS ou via Industrial Ethernet Highway. Par rapport à la technique conventionnelle consistant à câbler séparément chaque signal, les avantages sont les suivants: • Option d’isolation électrique en utilisant un système de bus à fibre optique • Réduction des coûts de câblage • Plus grande flexibilité dans le choix des signaux, en particulier dans le cas de retrofitting • Intégration homogène du système auxiliaire dans le système de contrôle et de surveillance de l'opérateur de l'ensemble de l'installation. Les systèmes auxiliaires sont toujours logiquement liés à un serveur Automation situé dans SPPA-T3000. Les formats de données sont convertis dans Automation Server et les données échangées entre les composants du système auxiliaire et l'interface utilisateur SPPA-T3000. La communication de type boîte noire est basée sur le client / service S7 communication avec statut, tandis que le SPPA-T3000 sert de client, système de boîte noire en tant que serveur. Généralement, les lignes de communication sont surveillées. Le SPPA-T3000 Workbench est utilisé pour établir une communication de base. L'ingénierie de l'échange de données est conçue via la fonction d'automatisation de la communication via SPPA-T3000 Embedded Component Services ™. L'ingénierie des blocs de communication dans le système de boîte noire est réalisée avec les outils d'ingénierie d'origine. En cas de fortes exigences en matière de disponibilité des communications, les liaisons de communication uniques ou redondantes via Industrial Ethernet sont prises en charge. Couplage de systèmes tiersLes données de processus d'autres systèmes d'automatisation et de contrôle peuvent également être couplées via le module de communication (CM104). Différents protocoles sont proposés pour convertir les formats standard en SPPA-T3000. Le module de communication (CM104) permet aux systèmes d'automatisation et de contrôle externes d'être couplés au SPPA-T3000. Le CM104 fournit les interfaces de protocole MODBUS et le protocole de téléconduite CEI 60 870 pour le couplage de systèmes externes. Le CM104 convertit les données des systèmes tiers pour la communication SPPA-T3000. À cette fin, le CM104 fonctionne comme un serveur d'automatisation sur Industrial Ethernet, exécute un conteneur Runtime et transmet les données d'automatisation au SPPA-T3000. Les données suivantes peuvent être échangées avec le système tiers via l’interface: • Valeurs binaires • Valeurs analogiques Connect / IEC: Connexion via IEC 60870-5-101 / 104 (TCP / IP) IEC 60870-5-101 est une communication standard pour le télécontrôle. Le protocole est utilisé comme protocole de transmission général entre SPPA-T3000 et les sous-stations électriques. Les informations sont transmises via des connexions série (101) ou Ethernet (-104). Couplage de TELEPERM ME: Connect / TMEConnect / TME permet l'échange de signaux avec le système de contrôle de processus TELEPERM ME via une communication directe CS275. Le bus CS275 connecte les composants individuels du système de contrôle de processus TELEPERM ME. Le système SPPA-T3000 fournit une interface au bus CS275 afin de faciliter l'échange de signaux entre TELEPERM ME et SPPA-T3000. Le système de contrôle de processus TELEPERM M / ME contient des blocs qui permettent le transfert cyclique ou acyclique de données vers d'autres appareils sur le bus. Les blocs de communication de bus BKS, BKE, AKS, AKE, MKS et MKE sont utilisés pour la transmission de données d'un système d'automatisation à un autre ou aux fonctions d'automatisation SPPA-T3000. Connect / TME fournit la conversion de protocole nécessaire dans SPPA-T3000 et est installé sur le CM104. Cette interface introduit un échange de signaux économique entre les systèmes d’automatisation TELEPERM ME et le SPPA-T3000. 1.1.3 Fonction et tâches 1.1.3.1 Introduction SPPA-T3000 est un système de contrôle distribué moderne qui fournit les fonctionnalités optimales d'un système de contrôle de centrale. Souplesse et excellente fonctionnalité du système, l'architecture d’Embedded Component Services ™ ECS, les composants standards (COTS), la communication normalisée - tout cela garantit que SPPA-T3000 répond parfaitement aux exigences d'un système de contrôle de centrale. : • Contrôle de processus simple et fiable • Interface utilisateur unique pour toutes les fonctions telles que le fonctionnement, l'ingénierie, le diagnostic, la maintenance, le service, etc. • Ingénierie puissante, rapide et uniforme à l'échelle du système • Fourniture d'une bibliothèque complète pour toutes les commandes et fonctions d'exploitation courantes centrales électriques • Ouverture du système à tous les niveaux • Évolutivité en termes de taille du système et de fonctionnalités complémentaires • Connexion directe et sécurisée au monde informatique. SPPA-T3000 fournit différents services système permettant d’atteindre la fonctionnalité DCS de la centrale. Toutes les fonctions sont fournies de manière modulaire et indépendante. Les constellations individuelles sont conçues pour offrir la meilleure solution d'application. Une interface mono-utilisateur appelée Workbench fournit le point d'interaction central qui permet à l'opérateur et à l'ingénieur d'accéder à toutes les informations, d'exploiter la centrale et d'effectuer les tâches de configuration et d'ingénierie requises. Différentes vues sont proposées par définition pure des rôles d’utilisateur: les sous-systèmes d’ingénierie, d’automatisation et de contrôle n’existent plus. Toutes les vues sont affichées dans des fenêtres et plusieurs fenêtres peuvent être placées sur le plan de travail: Les fonctions et les vues fournies pour différentes tâches telles que l'opération, l'ingénierie, le service, etc. peuvent être personnalisées, mais toutes les interactions sont gérées via la même interface utilisateur. Les avantages sont les suivants: • Toutes les informations à portée de main • Inutile de basculer entre différentes stations utilisateur ou applications indépendantes. • Navigation facile entre différentes vues. • Personnalisable en fonction des besoins de l'utilisateur, notamment de son apparence et de sa convivialité. • Utilisation de votre vie quotidienne. Applications en même temps que SPPAT3000 sur le même PC
