Le respect de la sécurité et des normes de qualité imposées aux gestionnaires de la filière eau leur impose un pilotage plus fin du procédé de traitement et une surveillance accrue des réseaux de collecte ou de distribution. Ces objectifs ne peuvent être atteints sans la mise en oeuvre d'équipements de contrôle et d'automatisation. Compte tenu de l'étendue géographique des équipements à surveiller, on assiste depuis quelques années à un éclatement des systèmes d'automatisation chapeautés par une supervision assurant un contrôle centralisé et l'archivage des données. Une telle architecture à tout à gagner des derniers développements en matière d'automatisme industriel.
Compte tenu de l’étendue géographique des équipements à surveiller, on assiste depuis quelques années à un éclatement des systèmes d’automatisation chapeautés par une supervision assurant un contrôle centralisé et l’archivage des données. Une telle architecture a tout à gagner des derniers développements en matière d’automatisme industriel.
C’est au moment de la construction des usines de traitement de l’eau, mais plus souvent au moment de la remise à niveau des sites que les nouvelles techniques d’automatisme pénètrent le monde de l’eau. Comme à Laval où la remise à niveau des automatismes de l’usine de potabilisation réalisée en 2008 a été l’occasion pour le site de les passer sous bus Ethernet.
Si jusqu’à présent les grands sites de traitement ont opté pour une automatisation centralisée pilotée par un SNCC (Système numérique de contrôle commande), on assiste depuis quelques années à un éclatement des tâches de régulation qui se trouvent de plus en plus souvent gérées au niveau de l’atelier ou de la station de pompage. C’est le cas de la STEP lyonnaise de Pierre-Bénite réceptionnée en 2006, dont le lot automatisme, informatique industrielle, support à l’exploitation (GMAO et supervision) a été traité par Actemium-Rillieux. Le site est découpé en unités fonctionnelles indépendantes, gérées chacune par un automate programmable. Des PC de conduite avec supervision du contrôle commande, alarme et historique des données sur courte et longue durée (jusqu’à un an) sont disponibles au niveau de chaque bâtiment. Sur l’ensemble du site, la nouvelle installation rassemble 7 500 E/S, 900 actionneurs électro-mécaniques, une vingtaine d’automates programmables… le tout
Relié par un réseau en fibre optique Ethernet au protocole TCP/IP sécurisé. Deux serveurs redondants assurent le stockage et la traçabilité des informations dont les données d’auto-surveillance réglementaire qui sont conservées à vie, et celles relatives aux équipements pour la GMAO et les données de process stockées pendant toute la durée de vie de l'usine de façon à pouvoir assurer une traçabilité ascendante et descendante en cas de problème.
Une approche similaire est retenue à Grasse, où Schneider Electric a travaillé avec Degrémont à la mise aux normes européennes de la STEP dimensionnée pour une population de 24 000 habitants. Deux automates Premium en redondance ont été mis en place pour gérer l’ensemble de l'installation. La solution d’entrées/sorties distribuées Advantys permet de concevoir des îlots d’automatismes avec une architecture répartie par atelier. Dans un souci de compacité, l'île intègre des modules d’interfaçage pour la connexion des démarreurs-contrôleurs TeSys U et des variateurs de vitesse Altivar 31. L'utilisation du réseau CANopen réduit le câblage et simplifie l’extension de l'architecture. « Le choix des équipements dialoguant sur le réseau CANopen a permis la réduction de la filerie. Grâce à l'ingénierie amont, nous avons réduit le temps de câblage sur site et permis une économie en termes de mètre linéaire d'armoires électriques par rapport à une application traditionnelle.
De plus, avec la solution de pré-câblage RJ45, entre les équipements STB, TeSys U et Altivar 31, la connexion se fait par un simple clic », souligne Gérard Canadas, de Actemium-Cannes, l'installateur.
Sur les grands sites, le contrôle du procédé de traitement de l'eau est géré comme un procédé industriel. Il fait appel aux mêmes équipements SNCC, automates programmables, entrées/sorties, bus de terrain... et a tout à gagner des évolutions technologiques faites pour l'industrie. C’est le cas notamment au niveau des logiciels de supervision qui améliorent leurs fonctionnalités d’acquisition, d’historisation et de stockage des données.
Vers une meilleure gestion des données
Lancée début 2009, la version 5.0 du logiciel de supervision Topkapi de Areal joue la carte de l'interopérabilité en historisant les données relatives aux équipements ou au process directement dans le ou les système(s) de gestion de base de données (SGBD) utilisé(s) par l’entreprise (Oracle, SQL Server,...). Le superviseur s’appuie pour cela sur le langage SQL et les dernières technologies d’accès aux données ADO.net de Microsoft. Celles-ci permettent d’utiliser des mécanismes d’échanges robustes et performants avec les SGBD capables de travailler sur des flux continus de plusieurs milliers d’événements à la seconde ceci sans provoquer de surcharge et sans perte de données. Les informations sont dirigées de façon identique ou différenciée vers une ou plusieurs bases de données, présentes pour des besoins de redondance sur deux serveurs ou plus. Les données historisées par Topkapi sont alors directement exploitables par les autres outils de production de l’entreprise MES, GMAO...
Pour plus de sécurité dans l'acquisition des données, les buffers gérés par le superviseur permettent de stocker localement l’information si le système n’est pas accessible, jusqu’au retour à une situation normale. Il peut en retour et par l'intermédiaire de requêtes SQL, exploiter les données stockées dans les SGBD, qu’elles aient été générées par lui-même ou par une autre application. Les requêtes peuvent être personnalisées par l'utilisateur pour afficher et exploiter l'information sous forme de courbes ou dans les fenêtres d’alarmes et d'événements. Il peut également définir ses
Une évolution rapide des technologies sans fil
Automatisation d'un poste de relevage isolé, la gestion intersites des réservoirs et des stations de pompages, la mesure de terrain, les capteurs isolés sur un site de traitement... Depuis plusieurs décennies, la télégestion s’est imposée dans la conduite des équipements de production et de distribution de l’eau dès lors qu’ils se trouvent éloignés ou isolés du centre de gestion. Les équipements de Lacroix-Sofrel, Perax, Wit ou Sirea Environnement sont implantés de longue date pour réaliser ces tâches. Plus récemment, Schneider Electric s’est positionné sur le marché avec une offre de solutions.
Solutions complètes répondant par exemple aux besoins de prise de contrôle à distance par Internet via PDA ou PC, de mesures en continu de paramètres physiques ou chimiques, ou encore de détection de dysfonctionnement. Pour sa part, Sirea Environnement élargit également l’offre du marché par ses produits et son approche « OEM » en réponse aux clients soucieux de trouver leur solution sur-mesure.
Si les techniques de télégestion sont aujourd’hui matures, elles évoluent toutefois régulièrement tirées par les progrès de la téléphonie mobile et par l’ouverture d'une partie du spectre des ondes radiofréquences. Ainsi la communication numérique mobile avec connexion IP, le GPRS est cinq fois plus rapide que le GSM, tout en étant plus fiable, sans frais d’installation, et avec un coût d’abonnement modéré. Elle est de plus proposée par l’ensemble des opérateurs téléphoniques actuels, il est probable qu'elle devrait se substituer dans un avenir proche aux solutions de communication GSM, voire au réseau téléphonique commuté pour les communications « machine to machine ». Perax croit en la solution. Il vient d’intégrer sur ses automates de télégestion P400XI une liaison GPRS qui assure à la fois la transmission des données, le diagnostic, le paramétrage, la mise à jour des logiciels et la consultation distante par serveur Web. Même constat chez Erco Gener qui profite de Pollutec pour lancer Gen Track 21e, un produit qui associe dans un seul boîtier les fonctionnalités GSM/GPRS et GPS. Les données GPS peuvent être transmises par SMS, data GSM ou GPRS. L'amélioration de la couverture 3G et 3G+ devrait aussi voir l'arrivée de modems sur ces fréquences. Erco Gener a lancé en octobre dernier GenPro, un modem M2M en technologie 3G et 3G+.
Dans ses postes locaux S500, Sofrel propose une communication sur tous supports que ce soit RTC, GSM, GPRS, LS/LP, Radio, Internet, Ethernet, ADSL, WiFi… En plus de l’acquisition d’informations par leurs propres cartes d’entrées/sorties, les S500 sont capables de dialoguer avec d'autres équipements : automates, régulateurs, capteurs intelligents, compteurs… Modulaires, ces appareils offrent des solutions répondant à toute taille d'installation et à tout besoin fonctionnel. Ils intègrent de nombreuses interfaces utilisateurs (serveurs SMS et vocal, navigateur Internet, E-mail…) et un afficheur graphique permettant un dialogue complet avec l’installation.
Aujourd’hui fiabilisée, la radio-fréquence fait une entrée remarquée sur les stations disséminées et les stations de pompage. Elle permet le dialogue entre automates programmables ou automate et variateur de vitesse par exemple. On la trouve aussi au bord des bassins lorsqu’on réalise une analyse ou une mesure temporaire. « L’intérêt de la transmission radiofréquence est double puisqu’on n’a pas besoin de tirer des fils et la transmission des données n'est pas perturbée par les intempéries », explique Bruno Forgue, ProSoft Technology. Les modules radios développés par l'entreprise américaine sont robustes ; ils fonctionnent dans une plage de température pouvant atteindre –40 °C/+…
La liaison par satellite, la solution de communication des cas extrêmes
Pour l'installation de supervisions Internet pour des stations d’épuration d’anciens sites miniers, entre Tarn et Aveyron, la société Amdec a eu recours à la mise en place de liaisons satellitaires. « Dans certains cas très isolés, la connexion satellite est la seule technologie offrant 100 % de garanties » précise Alain Imbert d’Amdec.
« L'installation reposant déjà sur des produits OEM de Sirea Environnement (serveur de télégestion internet Fox en liaison radio sous protocole Modbus, avec contrôleur d’automatismes Pilot), il nous a été facile de travailler conjointement avec les équipes de Sirea Environnement pour composer une solution fiabilisée ».
75 °C pour les modèles les plus résistants. Basé sur les normes 802.11, le protocole de transmission de données utilisé par ProSoft Technology met en œuvre un mode de transfert de données producteur/consommateur original afin d’assurer fiabilité et sécurité dans les échanges. Quant à la distance de transmission elle varie suivant la puissance maximale du signal autorisée dans le pays.
En France, elle est de 100 mW ce qui permet, dans une zone sans obstacle, de transmettre les données jusqu’à 7 à 10 km sans problème.
Cette technique est réputée sûre, le signal ne peut être détecté que par les récepteurs autorisés. Basés sur cette technologie, des modules WA-PWP ont été lancés en 2008, ils permettent d’étendre les possibilités de déploiement du sans-fil dans de nombreuses architectures industrielles. Les modules WA-PWP dialoguent et échangent directement avec les passerelles de la série ProLinx 6000 qui utilisent le même protocole PWP côté sans fil, et se connectent à des réseaux de terrain côté filaire. Ces équipements permettent de construire rapidement des points de mesure temporaires intégrés dans un réseau de mesure sans déploiement de câblage. Accessible par les non spécialistes, le logiciel ProSoft Wireless Designer simplifie la planification et la spécification du réseau.
Au cours de cette opération, l'opérateur vérifie la viabilité de chaque tronçon sans fil entre deux radios en fonction de la distance et des accessoires recommandés. Il évalue en particulier la puissance du signal et la qualité de transmission attendue suivant la distance, les débits, la réglementation locale et les choix matériels (prise en compte des pertes dans les câbles, parafoudres, etc.). Prosoft Technology ne développe pas d’applications, mais travaille avec des partenaires dont Schneider Electric et Rockwell Automation qui proposent chacun des solutions intégrant cette technologie. Quant à Satel (distribué en France par Comatis) l’entreprise a lancé en novembre 2008 le premier modem radio sous plateforme Linux intégrant TCP/IP et serveur web pour le transfert rapide de données des systèmes critiques.
Automatisation industrielle et téléconduite dans le même système
La division Industry Automation de Siemens a désormais élargi le tout dernier système de contrôle de processus PCS 7 avec des fonctions de téléconduite. Simatic PCS 7 Telecontrol connecte des sous-stations distantes au système de contrôle central par des fonctions de téléconduite pour constituer une solution globale homogène.
Cela permet de créer des applications intégrées au niveau de l'exploitation et de la signalisation des alarmes. Le risque d’erreurs d’utilisation ainsi que les coûts d'ingénierie et de service s’en trouvent réduits. Dans de grandes installations, une configuration redondante augmente la disponibilité de l'installation et des serveurs redondants comparent entre eux les valeurs du process, les courbes et les statuts des alarmes.
La communication avec les sous-stations externes est assurée par des lignes dédiées, des connexions d'accès à distance ou des systèmes radio et dans les nouvelles installations, cette communication passe de plus en plus par des techniques basées sur TCP/IP, avec DSL ou GPRS. Simatic PCS 7 Telecontrol prend en charge les protocoles Sinaut ST7 et Modbus sur des liaisons de communication en série ou compatibles TCP/IP. Le traitement et l'archivage des données brutes pourvues de tampons horodateurs et provenant des sous-stations distantes sont réalisés dans le serveur PCS 7 Telecontrol central. Les blocs fonctionnels sont fournis à cet effet. L’interface utilisateur et la hiérarchie des messages d’erreur ainsi que les symboles et les faceplates correspondent à ceux du Simatic PCS 7.
Le protocole de téléconduite Sinaut ST7 peut aussi être mis en œuvre pour des chemins de transmission lents ou sensibles. Par exemple, les données sont mises en mémoire tampon dans les sous-stations distantes afin de combler les erreurs ou les interruptions sporadiques de la connexion dans les réseaux radio sans perte des données importantes.
Simatic PCS 7 Telecontrol trouve de nombreuses applications dans le secteur de l'eau : solutions de téléconduite pour les sprinklers, les stations de pompage, de régulation de pression dans les réseaux d’alimentation en eau, ainsi que pour les bassins de déversement des eaux de pluie et les installations de levage dans les systèmes d’eaux usées.
