Risques et Précautions liés au Matériel INSTRUMENTATION-RÉGULATION-AUTOMATISMES Ingénieurs en Sécurité Industrielle D6 SYSTÈMES NUMÉRIQUES DE CONTRÔLE-COMMANDE I - STRUCTURE GÉNÉRALE D'UN S.N.C.C. ............................................................................... 1 II - BOUCLE DE RÉGULATION ..................................................................................................... 3 III - EXEMPLE D’ARCHITECTURE ................................................................................................. 5 Ce document comporte 8 pages IR SNC - 01876_B_F - Rév. 0 23/03/2005 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training -1/B 1 D 6 -1/B I- STRUCTURE GÉNÉRALE D'UN S.N.C.C. Les Systèmes Numériques de Contrôle Commande (S.N.C.C.) ont pris leur essor dans les années 1970 avec la baisse du prix des microprocesseurs (la présentation des premiers systèmes date de 1975) ; celle-ci a permis, par utilisation de plusieurs unités de traitement à microprocesseurs, de disposer d'une grande puissance de traitement répartie en sous-ensembles indépendants, fournis, pour chacun d'entre eux, avec un certain nombre de fonctions ; ces fonctions, élémentaires au départ (régulation PID, et/ou acquisition, ...) sont devenues au cours du temps de plus en plus élaborées ce qui a largement augmenté les possibilités offertes par les systèmes. La structure générale d'un S.N.C.C. est représentée ci-dessous. CONSOLE CALCULATEUR CALCULATEUR DE SUPERVISION CONSOLES PÉRIPHÉRIQUES -imprimante -vidéocopieur -disque dur PORT DE COMMUNICATION BUS ARMOIRE de contrôle CAPTEURS ET ACTIONNEURS 01876_B_F PORT de communication AUTOMATES programmables CAPTEURS ET ACTIONNEURS 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training D IRA 2081 A ARMOIRE de contrôle 2 D 6 -1/B Celui-ci est composé : • de plusieurs sous-ensembles à microprocesseurs assurant chacun une partie du traitement et dotés des entrées-sorties industrielles nécessaires pour, essentiellement, la régulation continue et les séquences d'opération • de périphériques de dialogue permettant : – le suivi de la marche des unités sur écrans vidéos couleurs – la commande par claviers des actionneurs (vannes, moteurs électriques, ...) • de modules complémentaires permettant : – – – – – la réalisation d'historiques l'optimisation par supervision des boucles de régulation de base la mise en sécurité (automate programmable) la sortie de journaux (imprimante) l'archivage (disques magnétiques) • d'un câble coaxial appelé bus faisant la liaison entre les éléments précédents, et dont la longueur permet leur dissémination dans l'usine : – armoires de contrôle près des unités de fabrication – périphériques de dialogue et modules complémentaires en salle de contrôle Chaudière Armoires de régulation Stockage du produits fini Matériaux bruts Armoires de régulation Salle de contrôle annexe Console opérateur Bus de données Salle de contrôle Console opérateur 01876_B_F 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Armoires de régulation D IRA 2079 A Armoires de régulation 3 D 6 -1/B II - BOUCLE DE RÉGULATION Au niveau d'une boucle simple de régulation non pilotée par calculateur, la différence essentielle entre la régulation analogique "classique" et la régulation par S.N.C.C. concerne essentiellement le régulateur : • En régulation analogique classique, le régulateur est une entité. Il pilote une seule boucle. Sa consigne est fixée localement par l'utilisateur. Consigne locale 4 - 20 m A 4 - 20 m A FRC Régulateur D IRA 2077 A FT Organe de réglage Capteur Boucle de régulation analogique classique Commande vanne en mode manuel RÉGULATEUR ANALOGIQUE Signal de sortie vers la vanne O F 4 - 20 mA Commande consigne interne Sélection mode de contrôle PHP PBP I FY P Convertisseur intensité-pression 0,2 - 1 bar ou 3 - 15 PSI Brides porte-orifice 01876_B_F 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training D IRA 2078 A Transmetteur de P 4 D 6 -1/B • En régulation par S.N.C.C., le régulateur est un élément d'une armoire de régulation. Sa consigne est fixée au travers d'une console située dans un autre lieu géographique. Consigne en provenance de la console (*) (*) (*) Interface Analogique FT (*) FC (*) 4 - 20 m A Numérique ARMOIRE DE RÉGULATION D IRA 2076 A 4 - 20 m A Organe de réglage Capteur Boucle de régulation traitée par S.N.C.C. Armoire et cartes de régulation de S.N.C.C. 01876_B_F 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 5 D 6 -1/B III - EXEMPLE D’ARCHITECTURE Les planches 1 et 2 en annexe illustrent l’architecture du système FOXBORO IAS. 01876_B_F 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training — Planche 1 — ARCHITECTURE DU SYSTÈME FOXBORO IAS D 6 -1/B 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Application Processor Communication Processor Work station Processor Port de communication AP CMP WP Mod G 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Variable logique Tout Ou Rien (TOR) Variable analogique Clavier alphanumérique Variable n'ayant que 2 états (0 et 1) Paramètre sous forme d'un signal pneumatique ou électrique Alphanumeric Key Board Terminal d'initialisation et de sauvegarde VT 100 AKB Lecteur de bande Streamer Sortie d'un point Out Put O Consigne Mesure Set Point M SP Modicon Console opérateur Processeur de communication Processeur d'application Carte d'entrée/sortie Processeur de contrôle Moniteur de surveillance du réseau (dans l'AP) Field Bus Module FBM System Monitor Control Processor Bus local de liaison / Bus d'entrée-sortie CP-CFM Field bus CP Réseau de communication Node bus — Planche 2 — ABRÉVIATIONS / SYMBOLES Jauges balances Système Numérique de Contrôle Commande "Distributed Control System" Système de contrôle distribué DCS "Intelligent Automation Series" Transmetteur intelligent D IRA 2087 A SNCC IAS ANA TOR Node bus SDC CENTRALISÉE Poste de conduite D 6 -1/B