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Prof. B. Ould Bouamama Polytech’Lille « Integrated Design of Mechatronic System

Prof. B. Ould Bouamama Polytech’Lille « Integrated Design of Mechatronic Systems using Bond Graphs» Professeur Belkacem OULD BOUAMAMA Recherche : Responsable de l’équipe de recherche MOCIS Laboratoire d'Automatique, Génie Informatique et Signal de Lille (LAGIS -UMR CNRS 8219) Enseignement: Professeur et Directeur de la recherche à Poltech’ lille Mèl : Belkacem.ouldbouamama@polytech-lille.fr, 1 Supervision des Systèmes Industriels. Supervision of Industrial Systems. Ce cours et bien d’autres sont disponibles à http://www.mocis-lagis.fr/membres/belkacem-ould-bouamama/ Ce cours est dispensé aux élèves de niveau Master 2 et ingénieurs 5ème année. Plusieurs transparents proviennent de conférences internationales : ils sont alors rédigés en anglais Chap.1 /2 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction PLAN PLAN  Introduction : place de la surveillance dans un système de supervision  Synthèse des méthodes de surveillance  Analyse structurelle et graphe biparti Redondance d’informations pour la surveillance Synthèse d’observateurs pour la surveillance Les bond graphs pour la surveillance Conception d’un système des supervision. Application à un processus réel: générateur de vapeur Conclusions et Bibliographie Chap.1 /3 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction  FDI and FTC :  Blanke, M., Kinnaert, M., Lunze, J. and Staroswiecki, M. (Eds)(2007) Diagnosis and Fault-Tolerant Control, Berlin:Springer-Verlag.  "Automatique et statistiques pour le diagnostic". T1 et 2 sous la direction de Bernard Dubuisson, Collection IC2 Edition Hermes, 204 pages, Paris 2001.  A.K. Samantaray and B. Ould Bouamama "Model-based Process Supervision. A Bond Graph Approach" . Springer Verlag, Series: Advances in Industrial Control, 490 p. ISBN: 978-1-84800-158-9, Berlin 2008.  D. Macquin et J. Ragot : "Diagnostic des systèmes linéaires", Collection Pédagogique d'Automatique, 143 p., ISBN 2-7462-0133-X, Hermès Science Publications, Paris, 2000.  Bond Graph FDI based  B. Ould Bouamama, M. Staroswiecki and A.K. Samantaray. « Software for Supervision System Design In Process Engineering Industry ». 6th IFAC, SAFEPROCESS, , pp. 691-695.Beijing, China.  B. Ould Bouamama, K. Medjaher, A.K. Samantary et M. Staroswiecki. "Supervision of an industrial steam generator. Part I: Bond graph modelling". Control Engineering Practice, CEP, Vol 1 14/1 pp 71-83, Vol 2. 14/1 pp 85-96, 2006.  B. Ould Bouamama., M. Staroswiecki et Litwak R. "Automatique et statistiques pour le diagnostic". sous la direction de Bernard Dubuisson, chap.. 6 : "Surveillance d'un générateur de vapeur". pp. 168-199, Collection IC2 Edition Hermes, 204 pages, Paris 2001.  PhD Thesis, several lectures can be doownloaded at : //www.mocis-lagis.fr/membres/belkacem-ould-bouamama/ Prof. Belkacem Ould Bibliography Bibliography Chap.1 /4 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction SUPERVISION DANS L’INDUSTRIE SUPERVISION DANS L’INDUSTRIE Supervision ? Technique industrielle de suivi et de pilotage informatique de procédés de fabrication automatisés. La supervision concerne l'acquisition de données (mesures, alarmes, retour d'état de fonctionnement) et des paramètres de commande des processus généralement confiés à des automates programmables  Logiciel de supervision: Interface opérateur présentée sous la forme d'un synoptique. Prof. Belkacem Ould Chap.1 /5 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Pourquoi Superviser ? Pourquoi Superviser ? contrôler la disponibilité des services/fonctions contrôler l’utilisation des ressources vérifier qu’elles sont suffisantes (dynamique)  détecter et localiser des défauts diagnostic des pannes prévenir les pannes/défauts/débordements (pannes latentes) prévoir les évolutions Suivi des variables Chap.1 /6 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Fonctions de la supervision Fonctions de la supervision GESTION ERP : Enterprise Resource planning : planification des ressources de l'entreprise intégration des différentes fonctions de l'entreprise dans un système informatique centralisé configuré selon le mode client-serveur. MRP : Manufacturing Resource Planning : planification des capacités de production Système de planification qui détermine les besoins en composants à partir des demandes en produits finis et des approvisionnements existants PRODUCTION SCADA : Supervisory Control & Data Acquisition PC & PLC Process Control/ Programmable Logic Controller Chap.1 /7 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Supervision et Monitoring Supervision et Monitoring Monitoring Suivi de paramètres Sécurité (diagnostic) locale Réguler Control des paramètres Supervision Centralise le monitoring local et le contrôle Deux parties d’un scAda hardware (collecte de données) Software (contrôle, surveillance, affichage etc..) Chap.1 /8 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Logiciels de supervision Logiciels de supervision Wonderware Leader dans le domaine de la supervision et du SCADA, notamment au travers du logiciel InTouch,  INTouch  Logiciel de supervision de référence. Bibliothèque extensible contenant de base +500 symboles graphiques prêts à l’emploi. PANORAMA : IHM ergonomique, module de traitement des alarmes et des évènements, un module d'exploitation des historiques. WinCC  Système de supervision doté de fonctions échelonnables, pour la surveillance de processus automatisés, offre une fonctionnalité SCADA complète sous Windows DSPACE MATLAB-Simulink Chap.1 /9 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Caractéristiques d’un SCADA Caractéristiques d’un SCADA Simplicité, convivialité Solveurs Traitements graphiques (icônes, bibliothèques, …  Supervision Commande Surveillance Traitement des alarmes Archivage Programmation  Performances/Prix : Prix : matériel + système d ’exploitation, logiciel, mise à jour, assistance, documentation Chap.1 /10 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Supervision Graphical User Interface (Inteface Homme Machine IHM) Supervision Graphical User Interface (Inteface Homme Machine IHM) Contrôle ContrôleSurveillance SurveillanceSuivi de variables Suivi de variables 1. INTRODUCTION Objectifs et Definitions Chap.1 /12 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction INTRODUCTION : Quelques définitions INTRODUCTION : Quelques définitions  Processus industriel Assemblage fonctionnel de composants technologiques associés les uns aux autres de façon à former une entité unique accomplissant une mission. Architecture du système Modèle orienté composant qui décrit directement le processus industriel comme un réseau des composants industriels. P&ID (Piping and Instrumentation Diagrams ) Plans des Instruments Détaillés, utilisé pour une description visuelle de l'architecture du processus (utilise norme ISO). Fonctionnement normal Comportement appartenant à un ensemble de comportements nominaux pour lesquels le système a été conçu. Chap.1 /13 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction INTRODUCTION : Quelques définitions INTRODUCTION : Quelques définitions  Défaillance Modification suffisante et permanente des caractéristiques physiques d'un composant pour qu'une fonction requise ne puisse plus être assurée dans les conditions fixées. Défaillances naissantes Ayant un caractère passager Constantes Evoluant dans le temps Catastrophique Faute (ou défaut) Déviation d'une variable observée ou d'un paramètre calculé par rapport à sa valeur fixée dans les caractéristiques attendues du processus lui-même, des capteurs, des actionneurs ou de tout autre équipement. Chap.1 /14 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction INTRODUCTION : Quelques définitions INTRODUCTION : Quelques définitions Symptômes Traductions d'un changement d'un comportement d'une variable détectée par comparaison à des valeurs de référence. Contraintes Limitations imposées par la nature (lois physiques) ou l'opérateur. Résidu ou indicateur de faute  exprime l'incohérence entre les informations disponibles et les informations théoriques fournies par un modèle Erreur Ecart entre une valeur mesurée ou estimée d'une variable et la vraie valeur spécifiée par un capteur étalon ou jugée correcte. Spécifications (cahier des charges) Objectifs que doit atteindre le système de surveillance Chap.1 /15 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction INTRODUCTION : Historique INTRODUCTION : Historique  Depuis 1840: Apparition de l’automatique Tâches : améliorer la qualité des produits finis, la sécurité et le rendement des unités en implantant des commandes performantes  Depuis 1980, nouveau challenge : Supervision Rôles : Fournir à l'opérateur humain une assistance dans ses tâches urgentes de gestion des situations d'alarmes pour l'augmentation de la fiabilité, de la disponibilité et de la sûreté de fonctionnement du processus. Apparition de l’automatisation intégrée Commande des systèmes de production et sûreté de fonctionnement, maintenance, gestion technique, diagnostic de fonctionnement Chap.1 /16 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction INTRODUCTION : Automatisation intégrée INTRODUCTION : Automatisation intégrée Supervision Monitoring Regulation Instrumentation Entrée Sortie Aide à la conduite planification, diagnostic interface homme machine Suivi de l’état du processus Visualisation Commande logique, régulation Optimisation Choix et implémentation des capteurs et actionneurs Observations Décisions Niveau 3 Niveau 2 Niveau 1 Niveau 0 Chap.1 /17 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction What is a supervision : two levels FDI FTC? What is a supervision : two levels FDI FTC?  Supervision : Set of tools and methods used to operate an industrial process in normal situation as well as in the presence of failures. Activities concerned with the supervision : Fault Detection and Isolation (FDI) in the diagnosis level, and the Fault Tolerant Control (FTC) through necessary reconfiguration, whenever possible, in the fault accommodation level. SUPERVISION SUPERVISION FDI : How to detect and to isolate a faults ? FDI : How to detect and to isolate a faults ? FTC : How to continue to control a process ? FTC : How to continue to control a process ? Chap.1 /18 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction Exemple Exemple Quelle est l’origine de la défaillance ? Que dois je faire ? Chap.1 /19 Prof. Belkacem Ould BOUAMAMA, Polytech’Lille «Surveillance des systèmes Industriels» Chap1: Introduction REGION DANGEREUSE REGION DANGEREUSE REGION DANGEREUSE uploads/Industriel/ supervision-des-systemes-industriels-ouldbouamama1 1 .pdf