Chapitre 2 Définition D'un Système SCADA [PDF]

Zitiervorschau

Chapitre 2 : Définition d’un système SCADA

I-

Pyramide CIM

Le CIM est une stratégie capable d’accélérer et d’améliorer la circulation de l’information à tous les niveaux de l’entreprise. Le CIM décrit les différents niveaux de communication sous une forme quantitative des données à véhiculer. Le modèle de la pyramide CIM (Computer Integrated Manufacturing) offre une structure hiérarchisée des différents niveaux fonctionnels mis en œuvre dans une usine. Entre chacun de ces niveaux, et à l’intérieur de ces niveaux, il existe un besoin en communication spécifique qui s’effectue au moyen de différents types de réseaux.

Niveau 0: c’est un niveau de terrain ou entrées/sortie, C’est le domaine des capteurs et actionneurs. La communication vers le niveau 1 s’effectue par un réseau de terrain, Niveau 1: c’est le niveau commande ou niveau cellule, Une cellule est constituée d’un ensemble de stations se partageant des données. Son rôle est de coordonner l’action de plusie urs machines. La communication s’effectue par un réseau d’automates. Niveau 2: c’est le niveau atelier ou niveau de contrôle des processus : Ce niveau effectue la supervision des cellules et collecte des informations pour la maintenance ou le calcul de statistiques. La communication est assurée par un réseau d’atelier tel qu’ETHERNET. Niveau 3: c’est le niveau usine ou niveau d’exploitation, ce niveau assure la gestion de l’usine (approvisionnements achats) Niveau 4: c’est le niveau entreprise qui assure la gestion globale des ressources de l’entrepr ise .

II-

Système SCADA

Les systèmes SCADA sont essentiels pour toute une série de structures industrielles. Ces systèmes permettent aux organisations de contrôler des actifs de tailles différentes, ainsi que des usines entières. Avec un SCADA vous pouvez facilement obtenir des informatio ns opérationnelles, contrôler vos processus et prendre des décisions commerciales fondées sur des données claires. SCADA est l’acronyme de « Supervisory Control And Data Acquisition » (système de contrôle et d’acquisition de données), un terme qui décrit les fonctions de base d’un système SCADA. Les entreprises utilisent des systèmes SCADA pour contrôler les équipements sur tous leurs sites, mais aussi pour collecter et enregistrer des données au sujet de leurs opérations.

Un système SCADA comporte du matériel, des contrôleurs, des réseaux et communicatio ns, une base de données, un logiciel de gestion d'entrées-sorties et une interface homme-machine. Les informations de terrain du système SCADA sont centralisées sur une unité centrale. Celleci permet à l'opérateur de commander tout ou partie des actionneurs d'une installation souvent très étendue (usine, réseau de distribution...). Le contrôle sur le terrain est réalisé par des instruments automatiques de mesure et commande dits « terminaux distants » (abrégés RTU de l'anglais Remote

Terminal

Units)

ou

par

des automates

industriels (API ou PLC, de l'anglais Programmable Logic Controller).

programmab les

Un système SCADA, utilisé comme un outil de sécurité de consignation d'appareil électrique, est généralement composé des sous-systèmes suivants : -

Une interface homme-machine qui présente les données à un opérateur humain et qui lui permet de superviser et commander les processus,

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Un système de supervision et contrôle informatique, faisant l'acquisition des données des processus et envoyant des commandes (consignes) aux processus,

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Une unité terminale distante (RTU) reliant les capteurs convertissant les signaux en flux de données numériques et envoyant les données numériques au système de supervis io n,

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Des automates programmables industriels utilisés sur le terrain pour leur versatilité et flexibilité due à leur capacité d'être configurables,

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Une infrastructure de communication reliant le système de supervision et contrôle aux éléments terminaux,

III-

divers instruments d'analyse. Historique En 1960, le premier système scada introduit, il est fabriqué avec des mini-ordinate urs, les systèmes SCADA étaient des systèmes indépendants sans service de connexion à un autre système. Les systèmes SCADA de première génération ont été développés en tant qu'opérations « clés en main » qui fonctionnent sur des mini-ordinateurs, cette première génération est appelé monolithique

-

Le système SCADA de deuxième génération introduit avec des services de connectivité réseau, c’est un système distribué, le traitement des informations et des commandes était réparti sur plusieurs stations qui échangent des informations en temps réel, chaque station est responsable d'une tâche particulière. Le système SCADA de deuxième génération est moins cher que le système SCADA de première génération. Les

protocoles réseau utilisés dans le système SCADA de deuxième génération n'étaient toujours pas standardisés, ce qui conduit à des problèmes de sécurité importants des systèmes SCADA soumis aux pirates informatiques. très peu de gens en dehors des développeurs et des pirates en savent assez pour déterminer comment sécuriser un système SCADA. -

La troisième génération d'un système SCADA, appelé en réseau, a adopté un réseau local LNA (Local Area Network) appelé réseau de contrôle des processus PNC (process control network)

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La quatrième génération du système SCADA adopte l'internet des objets IOT (internet of things) pour un meilleur échange des données, réduire considérablement les coûts d'infrastructure et augmenter la facilité d'entretien et d'intégration. En conséquence les systèmes SCADA peuvent désormais donner l'état presque en temps réel et utiliser le s facteurs d'échelle permis par le cloud computing pour mettre en œuvre des algorithmes de contrôle plus complexes que ce qui peut être fait en pratique avec les automates programmables industriels7.

Le cloud computing: la pratique consistant à utiliser un réseau de serveurs distants hébergés sur Internet pour stocker, gérer et traiter des données, plutôt qu'un serveur local ou un ordinateur personnel.

IV-

Les fonctions d’un système SCADA

Les logiciels de supervision sont une classe de programmes applicatifs dédiés à la production dont les buts sont : -

L’assistance de l’opérateur dans ses actions de commande du processus de production (interface IHM dynamique …)

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La visualisation de l’état et de l’évolution d’une installation automatisée de contrôle de processus avec une mise en évidence des anomalies (alarmes)

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La collecte d’informations en temps réel sur des processus depuis des sites distants (machines, ateliers, usines…) et leur archivage

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L’aide à l’opérateur dans son travail (séquence d’actions/batch, recette/receipe) et dans ses décisions (propositions de paramètres, signalisation de valeurs en défaut, aide à la résolution d’un problème …)

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Fournir des données pour l’atteindre d’objectifs de production (quantité, qualité, traçabilité, sécurité …)

IV.1. -

Synoptique

Fournit une représentation dynamique et instantanée de l'ensemble des moyens de production de l'unité.

-

Permet à l'opérateur d'interagir avec le processus et de visualiser le comportement normal

IV.2.

Courbes

Les courbes permettent de donner une représentation graphique de différentes données du processus, et de fournir des outils d'analyse des variables historisées

IV.3.

Alarmes

Pour gérer les alarmes on utilise des logiciels de supervision permettant de : -

Calcule en temps réel les conditions de déclenchement des alarmes

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Affiche l'ensemble des alarmes selon des règles de priorité,

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Donne les outils de gestion depuis la prise en compte jusqu'à la résolution complète,

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Assure l'enregistrement de toutes les étapes de traitement de l'alarme.

IV.4.

Historisation du procédés

L’archivage : -

Permet la sauvegarde périodique de grandeurs

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Permet la sauvegarde d’événements horodatés

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Fournit les outils de recherche dans les données archivées

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Fournit la possibilité de refaire fonctionner le synoptique avec les données archivées

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Permet de garder une trace validée de données critiques ( traçabilité de données de production)

IV.5.

Gestion des gammes de fabrication et recettes

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Donne un outil de gestion des lots de fabrication (batchs)

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Gère les paramètres de réglage des machines pour chacun des lots ( recettes)