Décentraliser les automatismes pour gagner en simplicité et en flexibilité

Le secteur de l’eau est entré dans le monde 4.0. En effet, là aussi les différents outils savent aujourd’hui communiquer. Les fabricants d’automatismes qui suivent ce marché de près tels Schneider Electric, Crouzet Automation, Pilz, Faure Technologies, Festo, Apilog Automation ou PL Systems Unitronics innovent en ce sens. 

Plus besoin de concentrer les équipements dans un seul outil. La tendance n’est plus à proposer des gros systèmes d’automatismes centraux mais des sous-ensembles décentralisés et reliés les uns aux autres. 

L’idée est d’abord le fruit des nouvelles possibilités de communication entre les différents instruments que les fabricants d’automatismes intègrent toujours plus vite. 

Il faut dire que la solution qui consiste à construire des systèmes d’automatismes dédiés à chaque fonction présente de nombreux avantages.

Développer des automatismes adaptés à chaque fonction

Tout d’abord, le client étant roi, les responsables et les exploitants des ouvrages de gestion de l’eau veulent pouvoir répondre à une demande évolutive qui peut s’avérer rapidement dépassée. 

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C’est vrai en eau potable, en eaux usées et plus encore dans le domaine des eaux industrielles. « Les secteurs pharmaceutique ou cosmétique doivent aujourd’hui proposer des produits customisés qui ne sont sur le marché que depuis quelques années ou moins, analyse Laurent Damain, chef des ventes en process automation chez Festo. Il leur faut des lignes de production malléables et ajustables ». Ainsi avec des sous-ensembles d’automatismes modulables, ils peuvent s’adapter facilement à différents types de besoins et qualités d’eau qui varient d’un produit à l’autre. Le principe est simple : au lieu d’un gros système, les automatismes sont conçus pour chaque fonction. Les fabricants d’automatismes conçoivent pour l’exploitant le sous-ensemble adapté à son besoin. Ce n’est donc pas une gamme, mais un ensemble de produits connectés qu’ils mettent à disposition.

Plutôt qu’un supercontrôleur, on préférera des mini-contrôleurs qui vont dialoguer entre eux et faire remonter les données.

Les grosses installations vont privilégier les automatismes dispersés, tandis que les petites vont les regrouper au sein d’un ensemble modulaire et évolutif.

Les deux concepts permettent de réaliser des applications sur-mesure, ouvertes aux besoins futurs. Grâce à leur conception modulable et flexible, les automates s’intègrent bien dans les architectures de communication modernes. 

L’accès via Ethernet, indispensable à de nombreuses applications, sert d’une part à une communication efficace entre automates et d’autre part aux échanges de données avec des systèmes de conduite de hiérarchie supérieure au moyen de standards de communication comme OPC.

Chaque produit est en mesure d’effectuer de façon isolée l’automatisme d’une partie de l’installation si ce n’est de tout l’ensemble. 

Ils peuvent par exemple ne gérer que l’ensemble des fonctionnalités d’un poste de relevage ou d’une station d’épuration.

Leur configuration se fait sur PC avec des logiciels adaptés. Tous possèdent des systèmes de visualisation par écran et des liaisons soit filaires, fibre optique ou radio. Elles permettent de transmettre les données à un poste central de télégestion ou bien à faire communiquer les différents postes d’automatismes.

Le mixte centralisé/décentralisé, soit la dispersion des points de mesures et de commandes, impacte les offres des spécialistes de la télégestion ou des frontaux de communication.

Indépendamment de garantir l’indépendance du parc matériels vis-à-vis des couches applicatives métier, Technilog a vu l’évolution de sa plateforme d’acquisition de données passer en quelques années d’un modèle propageant des fonctions de contrôle commande centralisées vers des solutions permettant d’unifier les données locales à destination d’applications nationales (Ex : Machine Learning pour la maintenance prédictive et le décisionnel métier). Par ailleurs, ce nouveau modèle a nécessité l’implémentation de processus dédiée à la détection d’attaques de cybersécurité.

La plateforme d’agrégation de Technilog est un point de passage par lequel transite différents flux de données (Bus locaux, IP, RTC, Radio via les Backend LoRa et Sigfox) et a nécessité des jointures avec des offres de sécurité spécialisées dans le traitement d’attaques ciblées (Ex : SIEM de l’éditeur de sécurité CS).

Chez Festo, le même protocole OPC UA (United Architecture) de la fondation OPC est une trame commune à chaque module.

Les postes locaux S510 et S530 de Lacroix Sofrel sont dotés d’une fonction “intersites” qui leur permettent de dialoguer. « Par exemple, lorsque le seuil de niveau bas est atteint, un réservoir va entrer en communication avec la station de pompage chargée de son remplissage. Un autre poste local se charge donc du process de pompage dans la station, avec éventuellement une temporisation pour favoriser la mise en action des moteurs pendant les tranches de tarification électrique les moins chères », explique Benoît Quinquenel, chez Lacroix-Sofrel. Même si la chaîne de commandement est ainsi automatisée, il est toutefois possible de se connecter à distance pour modifier un paramétrage ou actionner manuellement un moteur. 

Faire évoluer l’existant

L’autre tendance notée par les fabricants est celle qui tend à faire grossir les équipements existants. L’idée est alors de toujours proposer des sous-ensembles indépendants mais de les assembler en modules, ce qui permet de procéder par étape au sein d’un même outil d’automatisme. 

Pour le traitement des eaux usées, Atlantique Industrie propose ainsi deux packs, le deuxième étant une évolution du premier. 

Le pack de base gère les défauts de l’équipement (basse pression, palpeur d’arrêt activé, blocage), envoie des alertes par SMS, ferme les vannes si besoin et compte les volumes d’eau. Le second est construit sur mesure. Selon le choix de l’exploitant,

il intègre le contrôle des fuites du réseau en fonction du nombre d’équipements en fonctionnement ou des opérations effectuées à distance : consultation des états instantanés, modification des consignes d’exploitation y compris la fermeture des équipements en cas de problème. 

Ce deuxième pack propose aussi la visualisation à distance de la station sous forme de synoptique animé, l’enregistrement des mesures et l’édition de graphiques (niveau, débit, pression, temps de marche des équipements) ou de bilans d’exploitation, de maintenance ou de consommation. C’est une avancée car les remontées d’informations ne sont pas toujours le fort des automates industriels qui sont plus des calculateurs que des communicants.

Ces possibilités d’évolution concernent l’ensemble des solutions développées parmi les grands de la télégestion dont Lacroix Sofrel, le Groupe Aqualabo avec sa gamme Perax, Schneider Electric ou encore Mios dont les cartes d’entrées/sorties intelligentes MiosCube sont développées avec les toutes dernières technologies sous OS Linux. Raccordées aux cartes unités centrales de la gamme, ces cartes offrent l’ensemble des fonctionnalités nécessaires à une gestion optimale à distance d’installation techniques par l’intermédiaire de modem LoRa/3G/ GPRS. Elles permettent également la réalisation d’automatismes dans des domaines tels que les processus industriels, les chaufferies /climatisations, les réseaux d’eau, les réseaux d’éclairage ou le contrôle d’accès. Les gammes des différents modules d’extension permettent le raccordement d’une multitude de capteurs et d’actionneurs en fonction des besoins du terrain. Par ailleurs, Mios propose le concentrateur Cube LoRa pour le monitoring et le pilotage énergétique.

Les avantages de ces sous-ensembles indépendants, isolés ou regroupés en modules, sont multiples. Relié aux outils de planification, un secteur d’un site peut être mis à disposition ou retiré selon le besoin.

Le câblage est réduit limitant le risque de panne, comme les délais d’intervention qui sont raccourcis puisqu’ils se font à distance. La compatibilité mécanique et électrique directe avec les entrées/sorties déportées standards développées par Siemens, Rockwell Automation, Wago, Festo ou Phoenix Contact est garantie.

Autre avantage, le besoin en énergie. Quelques fabricants d’automatismes en conçoivent sur batteries, parfois alimentées par panneaux solaires, mais la plupart du temps, les modules sont reliés au réseau. Mais si chacun d’entre eux requiert une alimentation électrique, l’ensemble ne doit pas nécessairement fonctionner tout le temps. Certains postes locaux sont ainsi mis en veille ou à l’arrêt pendant que les autres travaillent. Autant de kilowattheures économisés.

Le fait que les technologies de communication évoluent très vite n’est même plus un obstacle grâce aux passerelles de communication et autres routeurs développés par eWon ou IP Systèmes qui permettent de fédérer des familles d’équipements hétérogènes dans environnements ouverts et évolutifs.

Le découpage des applications en sous-ensembles permet également d’abaisser les coûts de maintenance qui se limitent à la fraction des applications utilisées.

De même, les postes locaux d’automatismes étant à proximité des lieux qu’ils gèrent, il y a moins besoin de personnels qui font des rondes de surveillance et repèrent des anomalies. Pour Jean-Pierre Murzeau, directeur général d’Atlantique Industrie, « la généralisation des automatismes décentralisés permet à l’installateur de garantir à l’exploitant une meilleure gestion des process : contrôle du process (état, gestion des débits et niveaux...), gestion de la maintenance des équipements (maintenance préventive avec alerte...), pilotage et maintenance à distance avec ou sans fil, établissement des journaux et tableaux de bord… et tout ceci en économisant beaucoup de temps. Mais leur mise en oeuvre, comme leur exploitation, nécessite des personnels plus qualifiés qu’ils ne l’étaient auparavant ».

Autre avantage et non des moindres, l’intelligence décentralisée qui fédère les sites techniques isolés ou répartis, comme les réserves de capacité du matériel, peuvent contribuer à améliorer la sécurité de certains ouvrages particulièrement sensibles tels qu’un réservoir ou un réseau d’eau potable, par exemple. De plus, le fait que les sous-unités fonctionnent de manière autonome permet d’augmenter la disponibilité des installations.