Les dispositifs de télétransmission recouvrent un éventail important de possibilités depuis la simple télé-alarme jusqu’au télécontrôle complet incluant télésignalisations, télémesures, télécommandes, télécomptage.
L’utilisation d'automates programmables implantés au cœur des ouvrages pour en assurer le fonctionnement correct est tout à fait apte à effectuer sans équipement complémentaire les fonctions capitales de télétransmission.
Si l'on considère le schéma général de traitement d'une information, l'information issue d'un capteur peut être traitée par un équipement traditionnel à relais pour réaliser (figure 1) :
[Photo : Fig. 1. - Schéma général classique de traitement d’une information.]
- — la signalisation locale,
- — la commande des actionneurs,
- — le report de l'information à distance par la télétransmission.
L’équipement de télétransmission assure alors deux fonctions distinctes :
- 1) la préparation des informations comportant la transformation des états des contacts d’entrée en information numérisée avec adressage, mise en forme et mémorisation
- 2) le transfert des informations sur ligne téléphonique au moyen d'un modem.
En cas d'utilisation d'un automate programmable pour remplacer les séquences à relais, l'information issue d'un capteur est traitée pour effectuer (figure 2) :
[Photo : Fig. 2. - Schéma de traitement d’une information avec utilisation d’un automate.]
- — la commande des actionneurs,
- — la signalisation locale qui est en fait obtenue directement sur les cartes d’entrée des automates,
- — le report à distance par l'intermédiaire d’une sortie de l'automate programmable.
La première tâche effectuée par l’automate programmable étant la même que celle réalisée dans l'appareillage de télétransmission : numérisation, adressage et mise en forme, il semble donc inutile d'effectuer trois fois cette opération : cartes d’entrées de l’automate programmable, cartes de sorties de l’automate programmable et cartes d’entrées de la télétransmission ; l’automate programmable peut, en effet, gérer directement le modem à partir de son unité de traitement. Le modem sera raccordé à l’automate programmable au moyen d'une carte
spéciale de couplage comme le montre le schéma de l'ensemble des équipements d'automatisme et de télétransmission d'une usine (figure 3).
[Photo : légende : Schéma de l'ensemble des équipements d'automatisme et de télétransmission d'une usine.]
Ce schéma entièrement simplifié, du fait de la compacité du matériel, amène un allégement important des coûts d'installation ainsi qu'une fiabilité améliorée.
L'automate programmable permet donc de réaliser à la fois les automatismes locaux et les télétransmissions des stations de pompage vers les Postes Centraux de Surveillance. Ceci mène à la constitution d'équipements de transmission à des prix particulièrement compétitifs. En effet, à égalité de fonctions, la comparaison avec le système traditionnel conduit à une économie de l'ordre de 50 % sur l'ensemble des équipements nécessaires.
Ces dispositions intéressantes ont permis plusieurs réalisations dans certaines installations du Syndicat des Communes de la Banlieue de Paris exploitées par la Compagnie Générale des Eaux. Ainsi une liaison entre l'usine de Villiers-le-Bel et l’usine de Méry-sur-Oise équipée d'un nouveau centre de transmission avec un automate programmable a été établie (figure 4).
[Photo : légende : Exemple de réalisation d'une liaison entre l'usine de Villiers-le-Bel et celle de Méry-sur-Oise (Syndicat des communes de la banlieue de Paris pour les eaux).]
Cette liaison permet, outre les informations traditionnelles, la transmission des informations nécessaires à l’établissement des bilans d'exploitation comportant les renseignements suivants :
- — débit journalier,
- — débit mensuel,
- — débit du jour le plus chargé,
- — pression de refoulement : moyenne journalière et mensuelle,
- — pression d'aspiration : moyenne journalière et mensuelle,
- — hauteur manométrique,
- — nombre d’heures de marche des groupes,
- — consommation d'énergie électrique (énergie active par tranche tarifaire et énergie réactive) par jour et par mois,
- — énergie spécifique,
- — rendement électromécanique.
Tout ce qui précède reste bien entendu entièrement valable pour les petites usines, stations de pompage ou réservoirs. Cependant, de telles installations ne justifient pas la mise en place d'un réseau de télétransmission avec des lignes spécialisées onéreuses : on utilise alors le réseau commuté ou la transmission radio, l'automate assurant la liaison par l'intermédiaire d'un composeur de numéro ou en activant l'émission radio.
LES DIFFÉRENTS SYSTÈMES D'AUTOMATISMES ET DE TÉLÉTRANSMISSION (figure 5)
Un système de télétransmission comporte un centre de transmission où sont retransmises toutes les informations nécessaires au télécontrôle. Ce centre qui est en liaison avec chacune des différentes usines ou stations qu'il contrôle, regroupe les organes nécessaires à la télétransmission et à l'exploitation des informations. La station comporte des automatismes locaux (séquences, sécurité) et un système de télétransmission des informations.
a) Système traditionnel (exemple des Secteurs Nord et Sud de la Banlieue de Paris, figure 5.1)
En station, les automatismes sont effectués par des armoires à relais électromagnétiques (REL).
Un coffret spécifique de télétransmission regroupe et code les informations pour leur acheminement vers le centre (TRS).
Au centre, un coffret spécifique de télétransmission (TRS) réceptionne les informations, les décode et les transmet sur des tableaux traditionnels (TT) : voyants enregistreurs, bouton-poussoir et automatisme de pompage sur niveau des réservoirs.
Seule est effectuée une mémorisation des mesures par le biais des rouleaux des enregistreurs (archivages
[Photo : Comparaison de différents systèmes d’automatisme et de télétransmission.]
de longue durée). Les calculs et bilans sont effectués à la main à partir des relevés manuels effectués sur les tableaux.
b) Système traditionnel amélioré
(exemple du Secteur Est de la Banlieue de Paris, figure 5.2)
En station, les dispositifs sont identiques à la figure 5.1.
Au centre, les dispositifs de la figure 5.1 sont complétés par un mini-calculateur (MINI) qui gère une console de visualisation (VISU) et une imprimante (IMP). De plus les automatismes de pompage sur niveau des réservoirs sont réalisés au centre par le calculateur. L’imprimante consigne tous les événements chronologiques. Le système n’assure aucun calcul ni aucune mémorisation des informations.
c) Système avec automate et calculateur
(exemple du Centre Régional de Nice) : version initiale.
En station, les automatismes locaux sont toujours réalisés par l’armoire de relayage classique. Le coffret de télétransmission est un automate programmable Merlin Gérin.
Au centre, un mini-calculateur PDP 11 de Digital assure à la fois la gestion des télétransmissions, de la console, d’une imprimante et d’une unité de minidisques (FD). Le tableau traditionnel avec enregistreur est supprimé. La gestion est effectuée depuis la console. Les automatismes sur niveau sont effectués en station. La puissance du calculateur permet d’effectuer des calculs et de sortir des bilans succincts. Les mesures en petits nombres sont moyennées et archivées sur minidisques.
Une variante de cette version initiale mise en œuvre également à Nice comporte (figure 5.3) :
Au centre, mêmes dispositions que précédemment.
En station, l’automate programmable assure à la fois les télétransmissions et les sécurités et automatismes locaux en lieu et place du relayage classique.
d) Système avec calculateur (figure 5.4).
En station, armoire de relayage classique connectée à un coffret de télétransmission à base de mini-calculateur (MINI).
Au centre, dispositions similaires au système précédent.
e) Système télétransmission et calculateur (figure 5.5).
En station, la conception est identique avec les systèmes 5.1 et 5.2 : armoire de relayage et coffret de télétransmission classique.
Au centre, les informations sont reçues par un système de transmission traditionnel. Un calculateur industriel (CAL) reprend l’ensemble des informations et gère une console, une visualisation couleur, une imprimante et un archivage lourd sur support magnétique sans enregistreur classique (Périphériques lourds : PL). La puissance du calculateur permet tous les calculs d’exploitation.
f) Système Automate et Calculateur
(exemple du secteur Nord de la Banlieue de Paris, figure 5.6).
En station, utilisation d’un automate programmable pour assurer les sécurités et automatismes locaux et les transmissions.
Au centre, utilisation d’un automate programmable pour gérer les transmissions, la console d’exploitation et l’imprimante de consignation. L’automate permet d’assurer des calculs en vue d’éditer un bilan. Aucun archivage.
L’automate est de plus connecté à un calculateur industriel qui doit assurer la gestion de l’usine de traitement. Il reprendra les informations aboutissant sur l’automate programmable en vue d’effectuer :
- tous les calculs en vue de l’édition des bilans complets journaliers, mensuels et annuels (suppression de toute intervention manuelle),
- l’archivage longue durée sur support magnétique,
- la possibilité de visualiser les synoptiques des usines secondaires sur une console graphique couleur.
Les systèmes de télétransmission modernes font appel soit à des automates, soit à des mini-calculateurs. Il est alors intéressant d'utiliser ces appareils pour assurer, en station, les automatismes locaux. Cela peut être réalisé facilement avec un automate programmable (figures 5.3 et 5.6) dont l’utilisation est à la portée des électriciens.
Le mini-calculateur est ici pénalisé car il requiert le développement d’interfaces spécifiques pour la connexion aux automatismes et l’intervention d’un personnel plus spécialisé.
En ce qui concerne l’équipement des centres, il s’avère difficile de réaliser même avec un mini-calculateur, d’une part les télétransmissions, et d’autre part la gestion correcte des données. Dans les solutions 5.3 et 5.4 les possibilités de constitution de bilans et d’archivages sont trop faibles. Par analogie aux solutions 5.1 et 5.2 il faudrait y adjoindre l’archivage classique sur enregistreurs et l’exécution manuelle des bilans complets. Il semble par contre possible de couvrir tous les besoins de l’exploitation tout en assurant une meilleure sécurité en utilisant deux matériels distincts, l’un pour les télétransmissions et l’autre pour la gestion des données (figure 5.6).
Le schéma mis en œuvre dans le secteur Nord de la Banlieue de Paris permet de satisfaire tous les besoins de l’exploitation avec une intégration optimale du matériel. Il s’applique tout à fait bien aux gros réseaux de distribution urbains.
La variante du système réalisé à Nice convient par contre aux exploitations de plus faible importance, mais la puissance du mini-calculateur limitera les développements ultérieurs dans les deux orientations de gestion du pompage et de réduction des tâches d’exécution des bilans.
CONCLUSION
L’ère des automates programmables s’ouvre dans les usines de pompage et de traitement. Une petite usine de production peut être entièrement contrôlée par un automate. L’utilisation de cet appareil, simple, passe-partout, intelligent, robuste, construit en série pour toutes les industries, utilisable par les personnels électriciens en place, doit faire effectuer un nouveau pas important dans l’automatisation des installations en vue de l’augmentation permanente de la sécurité de la distribution d’eau et d’une meilleure utilisation des effectifs.
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