Systèmes de contrôle industriel

Les systèmes de contrôle industriel gèrent divers composants, tels que des dispositifs de surveillance et des systèmes logiciels, afin de gérer l’exploitation et de l’automatiser, dans la mesure du possible. Ils équilibrent les nombreux composants nécessaires au fonctionnement d'un environnement industriel, en veillant à ce que ces composants fonctionnent efficacement et de manière synchronisée les uns avec les autres. Un ICS peut prendre entièrement le contrôle, ou s’inscrire dans une approche hybride qui intègre l'interaction humaine. Il existe des options de boucle ouverte, de boucle fermée et d’intervention manuelle.

Si votre organisation utilise l'Internet industriel des objets (IIoT) ou d'autres systèmes intelligents, un ICS s’avère particulièrement utile et réduit les risques de sécurité. Globalement, les ICS offrent une plus grande visibilité et permettent un contrôle convivial des réseaux de composants complexes. Parmi les éléments que vous pourriez trouver dans un ICS figurent des serveurs et des contrôleurs, par exemple:

• Unités terminales distantes (RTU): une RTU est un appareil de terrain qui communique avec une unité terminale maître et fonctionne comme un contrôleur de supervision.
• Interfaces homme-machine (IHM): une IHM permet aux humains d’interagir avec le matériel qui contrôle les machines. L'IHM revêt généralement la forme d'une interface utilisateur graphique (GUI) qui fournit une plate-forme lisible pour l'homme, à savoir un logiciel. Les utilisateurs sont en mesure de consulter les états actuels, de surveiller les points de consigne, de recevoir des alertes de sécurité, d’ajuster les paramètres et les algorithmes, d’évaluer les données historiques, et plus encore.
• Automates programmables (PLC): en tant que l'un des contrôleurs d'un ICS, un PLC permet une gestion locale du processus ou de la connexion à une IHM. Il existe également des contrôleurs d'automatisation programmables (PAC), qui sont similaires aux PLC, mais sont souvent plus avancés et comprennent plus de mémoire, de flexibilité de programmation et de fonctions supplémentaires.
• Soft PLC: les Soft PLC peuvent également se trouver dans une base de données centralisée et alimentée par des données issues de la chaîne de production. zenon Logic, par exemple, propose un environnement automates intégré auquel les ingénieurs peuvent accéder via une base de données partagée. Ils ne doivent créer les objets qu'une seule fois et peuvent y accéder de manière répétée dans le système.
• Control server: ce serveur héberge le logiciel de supervision d'un PLC ou d'un système de commande distribué (DCS). Il peut également communiquer avec des dispositifs de commande de niveau inférieur.
• IT et la technologie opérationnelle: différents dispositifs, tels que des capteurs, surveillent les opérations sur le terrain.
• Boucles de régulation: une boucle de régulation comprend différents types de matériel, par ex. des automates et des actionneurs qui interprètent les signaux des capteurs, des interrupteurs, des disjoncteurs, des vannes de contrôle et plus encore. Ils envoient ensuite les informations à un contrôleur pour qu'il effectue une certaine tâche.
• Systèmes de maintenance à distance: un tel système est en mesure de surveiller et de détecter les anomalies ou les défaillances, voire d’agir pour prévenir les problèmes.
• Unités terminales maîtres (MTU) ou serveurs SCADA: lea MTU ou le serveur (SCADA) (Supervisory Control and Data Acquisition, contrôle et acquisition de données) est en mesure de transmettre des commandes aux RTU sur le terrain.
• Dispositifs électroniques intelligents: un appareil intelligent est en mesure de collecter des données et de communiquer avec d'autres appareils. Avec des infrastructures SCADA et DCS, ces appareils peuvent exécuter des commandes locales automatiquement.
• Serveurs d’archives: les données collectées depuis l'ICS et son environnement opérationnel sont enregistrées dans un serveur d’archives et exportées vers un autre système d'information. Elles peuvent ensuite y être traitées dans le cadre d’une analyse plus approfondie et d’une l'élaboration de stratégies.

Il existe plusieurs types de systèmes de contrôle industriel, conçus pour différents environnements. Vous les trouverez ci-dessous.

SCADA

Un système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) recueille des données provenant d'équipements situés sur plusieurs sites et les contrôle. Le contrôle s'effectue au niveau de la supervision, avec des automates, des RTU et des modules répartis sur différents sites, afin de collecter et de transmettre des données sur de longues distances. Ils peuvent être reliés à des machines, des capteurs ou d'autres types d'équipements. Les IHM intégrées envoient les données, et les humains supervisent les informations entrantes. Ce processus peut avoir lieu sur place, ou à un autre endroit, et peut inclure de nombreuses entrées et sorties.

Les systèmes SCADA peuvent aller du plus simple au plus complexe, et ils sont populaires dans des secteurs comme ceux de l'eau et du traitement des eaux usées, de la transmission et de la distribution d'énergie, de l'agroalimentaire, des produits pharmaceutiques et de l'automobile. Un système SCADA s'appuie fortement sur une plate-forme IHM solide, afin d’offrir une interface facile à utiliser et des fonctionnalités étendues qui facilitent la collecte de données, la visibilité et l'efficacité.

DCS

Un système de commande distribué (DCS) s’utilise à un seul endroit et fonctionne avec des points de consigne, qui constituent les valeurs cibles pour une variable ou un processus. Ce système envoie un point de consigne à un contrôleur capable de déplacer des composants, tels que des vannes et des actionneurs, afin de maintenir le point de consigne souhaité. Un DCS utilise une boucle de supervision centralisée pour gérer les dispositifs dans le cadre du processus de production global. Un DCS contrôle, surveille et organise les nombreux contrôleurs d’une usine.

Un DCS permet aux utilisateurs d'accéder rapidement aux données nécessaires. Étant donné que de nombreux dispositifs s'y connectent, il minimise également l'impact qu'une défaillance peut avoir sur l'ensemble du système de control industriel. Il s’agit d’un choix populaire pour les entreprises actives dans les secteurs de la fabrication, du raffinage du pétrole, de la production et de la distribution d'énergie, ainsi que de l'eau et du traitement des eaux usées.

Automate

Bien que les automates constituent un élément clé des deux méthodes susmentionnées, ils peuvent techniquement fonctionner seuls. Les automates programmables recueillent des informations depuis une entrée et traitent les données, déclenchant des sorties en fonction des paramètres donnés. Là encore, ils peuvent aller du plus simple au plus complexe.

De nombreux automates possèdent des composants intégrés, mais ils pourraient également adopter une approche modulaire de la connexion aux dispositifs, tels que des capteurs, des compteurs, de l’éclairage, des relais et des vannes. D'autres composants qui pourraient être intégrés ou modulaires incluent l'alimentation électrique et les ports et protocoles de communication avec un système SCADA ou une IHM.

Les automates sont courants dans des secteurs tels que celui de la distribution et de la fabrication, dont la production par lots. Ils peuvent être utilisés à un seul ou à plusieurs endroits. Le principal inconvénient de l'utilisation d'automates sans système associé tel qu'un DCS ou SCADA est le manque de visibilité et de contrôle centralisés. Les automates fonctionnent localement et, seuls, ne communiquent pas avec d'autres systèmes. Plus une entreprise est grande, moins une approche exclusivement axée sur les automates sera viable. Néanmoins, ils constituent un composant essentiel d'un ICS et fournissent la majeure partie de la fonctionnalité de ces systèmes.

Commencer un projet au sein d’un système de control industriel (ICS) permet de jouir à l’avenir d’un meilleur contrôle et d’une plus grande efficacité, car le projet est alors conçu en tenant compte du ICS et de sa structure. Un ICS possède également des caractéristiques qui facilitent la planification et le développement des projets. Parcourez le processus avec la plate-forme logicielle zenon et découvrez comment cette dernière permet d’appliquer des pratiques de conception efficaces. Les phases de conception de zenon sont les suivantes:

1. Conception

La première étape consiste à équilibrer toutes les complexités qu’implique dans un projet d'ingénierie, des normes de qualité aux obstacles de coûts, en passant par les préoccupations liées à l'efficacité. L’une des exigences porte sur la fourniture rapide d’une preuve qui montre qu'un concept est réalisable. Ce processus peut inclure des expériences, des projets pilotes et des tests. Les ingénieurs doivent également tenir compte des exigences externes portant sur la conformité et la compatibilité.

zenon vous soutient en fournissant une génération de données rapide et conviviale pour des tests initiaux rapides, ainsi qu'une multitude de configurations et de méthodes de paramétrage standard. Il satisfait aux exigences de conformité des normes DNP3, CEI 61850, CEI 60870 et autres. zenon propose également des modèles de composants et des modèles pour vous aider à commencer et à développer vos solutions types.

2. Développement de solutions

L'efficacité commence à prendre de l'importance à mesure que vous développez et mettez en œuvre votre solution. Les symboles, les modèles et l'orientation objet peuvent vous aider à créer votre solution énergétique plus rapidement. Les modèles vous permettent de gagner du temps par la réutilisation de composants et la réduction du temps d'apprentissage. Ils facilitent également l’entretien d'un projet propre et organisé, tout en permettant une vérification unique et en minimisant le temps de test.

Parmi les autres caractéristiques précieuses, on retrouve les outils d'automatisation et la configuration des fonctions existantes. Pour que cette étape se déroule sans encombre, zenon propose plusieurs fonctionnalités:

• Modèles d'écran et symboles: zenon permet une visualisation facile avec différents modèles pour différentes tâches, notamment les listes chronologiques d'événements (SoE), la gestion des séquences de commutation et le traitement des commandes. Vous pouvez utiliser des symboles d'écran génériques et attribuer des variables et des fonctions dynamiques. Ensuite, le symbole peut être utilisé dans plusieurs éléments de l'IHM, tandis que la mise en œuvre du symbole original reste centrée en un seul endroit.

• Smart Objects (objets intelligents): grâce aux Smart Objects, zenon ouvre la voie aux modèles d'automatisation élaborés. Vous pouvez utiliser des symboles graphiques, des variables, des types de données, des pilotes, des groupes de commandes, des écrans détaillés et des verrouillages pour préconfigurer un modèle de données et lier des alarmes, des fonctions et des vues au modèle.
• Mécanismes d'importation/exportation et valeurs par défaut: utilisez des mécanismes d'importation/exportation robustes et des valeurs par défaut pratiques au service d’une plus grande efficacité et d’un environnement de modèles plus performant.
• Configuration et paramétrage: ces fonctions réduisent la complexité en vous permettant de définir les paramètres essentiels et d'aider le reste de la solution à se mettre en place. Il n'est pas nécessaire de développer un code personnalisé, d'avoir recours à la rétro-ingénierie, ou encore d'utiliser des compétences de programmation très avancées. Ces ressources permettent de réduire les erreurs dues au codage personnalisé et de conserver des paramètres normalisés pour faciliter les transferts pendant que vous développez la solution.
• Automatisation: le développement automatisé permet de gagner du temps grâce à la planification facile de la visualisation. Avec le développement orienté objet de zenon, par exemple, vous pouvez créer des variables et des assistants personnalisés capables d’effectuer des tâches répétitives et standardisées. Cette capacité vous permet de minimiser les erreurs humaines, de standardiser et de renforcer l'efficacité.

3. Mise en service

Lors de la phase de mise en service, vous devez savoir si votre solution peut rapidement évoluer vers des applications de grande envergure, avec toutes les vérifications adéquates en place. La standardisation de zenon vous aide à cet égard grâce à plusieurs fonctions telles que les modèles, les éléments individuels et les outils automatisés pour les algorithmes personnalisés et les assistants de configuration. En ce qui concerne les tests, vous pouvez voir les liens de communication et les statuts au sein de zenon et utiliser des modèles de processus pour éviter la duplication des tests.

La simulation des processus constitue un autre élément vital de la mise en service. Elle vous aide à préparer les écrans, à effectuer les premiers tests, à contrôler les algorithmes et à optimiser les concepts. zenon optimise la stimulation des processus en basculant les pilotes en mode simulation, en maintenant les variables sur des valeurs statiques ou en animant les variables de manière dynamique.

4. Extensions et mises à jour

Au sein de cette phase, l'efficacité permet de garantir un fonctionnement sans intervention future. Une fois un projet terminé, vous voudrez pouvoir mettre à jour ou étendre le contenu, apporter des modifications flexibles au projet et, si nécessaire, étendre l'architecture. Dans zenon, l'architecture modulaire du projet vous permet d'apporter des modifications et d'effectuer des mises à jour rapidement et facilement, et ce sans affecter les modules interdépendants. Grâce à la conception modulaire, vous pouvez également étoffer l'architecture en fonction de vos besoins avec des modules dupliqués, spécialisés et modélisés.

Les caractéristiques d'un ICS robuste facilitent la compatibilité à long terme, ouvrant ainsi la voie aux adaptations, mises à jour et extensions, et ce longtemps après la fin du projet.