Automatisme

2.1 Architecture

2.1.1 Réseau

Figure 4 : architecture réseau

Architecture réseau complète, voir document GdP : CL1017/p1205013/007-Analyse Fonctionnelle/GTE – 2021/Architecture/Synoptique_GTE_INDC.pdf

2.1.2 Caractéristique VM

2.1.2.1 Serveur d’acquisition

Gestion technique des installations électriques

• Nom: SBP-GTE-APP01
• OS : Windows 2019 STD
• CPU : 2 cœurs (2 GHz)
• Mémoire : 8Go de ram
• Stockage : 50 + 400 Go (la partition de 400Go pourra être étendue à chaud si besoin de plus)

• IP : réseau GTC ELEC
• IP : réseau GTC ELEC SUPERVISION

2.1.2.2 Serveur WEB

Gestion technique des installations électriques portail WEB

• Nom : SBP-GTE-WEB01
• OS : Windows 2019 STD
• CPU : 2 cœurs (2 GHz)
• Mémoire : 4Go de ram
• Stockage : 50 Go
• IP : réseau GTC ELEC SUPERVISION

2.1.2.3 Pc développement

Gestion des mises à jour de la supervision PCVue.

• Nom : SBP-GTE-DEV01
• OS : Windows 2019 STD
• CPU : 2 cœurs (2 GHz)
• Mémoire : 4Go de ram
• Stockage : 50 Go
• IP : réseau GTC ELEC
• IP : réseau GTC ELEC SUPERVISION

Remarque :

• Pour activer l’acquisition des données et les pages web de la supervision, l’application PCVue doit être démarrée sur la VM « serveur Web » et la VM « serveur d’acquisition ».
• Normalement le serveur ne doit pas être arrêté en automatique (opération manuelle uniquement).
• A chaque redémarrage du serveur, l’opérateur doit ouvrir une session sur le serveur WEB et le serveur d’acquisition. Ces sessions doivent lancer automatiquement l’application PCVue à leurs ouvertures.
• Pour paramétrer les process ou services ne pouvant fonctionner en compte système, un compte de service a été créé : int01\cs-pcvue (mot de passe : ***).
• Ce compte pourrait être utilisé comme session par défaut, et lancer automatiquement l’application.

2.1.3 Adresse IP

Les adresses IP, masques et passerelles ne sont pas en ligne pour éviter le rançongiciel. Se référer au document V18.

2.1.3.1 Poste D

2.1.3.2 Poste B

2.1.3.3 Poste PL1

2.1.3.4 Poste PL2

2.1.3.5 Poste GE

2.1.3.6 Poste A

2.1.3.7 Poste C

2.1.3.8 PFE

2.1.3.9 Autre

2.2 L’automate

2.2.1 Automate en tête

Figure 5 : M580 et NOC

2.2.2 Liste du matériel

Figure 6 : extrait de la liste du matériel

2.2.3 Liste de matériel par poste

Légende : ← signifie être connecté sur la passerelle ISMA MOD1

2.3 Programmation

Pour la liste des variables, se référer au document : *_LISTE_VARIABLE_Vxx.xlsx
Pour chaque type d’équipement nous avons défini un UDT : une structure de variable.

Figure 8 : UDT_GROUPE_ELECTROGENE

Figure 9 : UDT_TRANSFORMATEUR

2.3.1 Les fonctions

2.3.1.1 Processus général

Figure 10 : Processus général du cycle API

2.3.1.2 Principe de fonction

Le programme est découpé en trois étapes :

1. Lecture des entrées

Toutes les entrées sont obtenues par communication avec les appareils de l’usine.
Les communications sont réalisées à partir d’une séquence.

• Afin de limiter le nombre de requête simultanée sur le réseau (sur charge réseau)
• Mais aussi parce que les appareils ont un nombre limité de requêtes simultanées

Pour ci retrouver plus facilement, le programme contient une séquence de communication par poste.

1. Gestion des variables

Pour chaque type d’équipement, un UDT définit la structure de chaque variable.
Après avoir lu les données sur les appareils de l’usine, l’automate assigne les entrées dans les variables correspondantes, puis déduit les variables manquantes à partir des données présentes.
Afin de ci retrouver plus facilement, le programme contient une fonction de gestion des variables par poste.

1. Ecriture des animations

Après avoir reconstruit les variables, l’automate met à jours les variables d’animation.
Il y a deux types de variables d’animation :

• Les variables d’animation pour les équipements
• Pour chaque type équipement, un DFB met à jours les variables d’animation.
• Afin de ci retrouver plus facilement, le programme contient une fonction d’animation par poste
• Les variables d’animation pour les tronçons
• Chaque tronçon est animé en fonction de l’état des équipements amont et aval
• Afin d’éviter des doublons, il y a une seule fonction qui contient la liste de tous les tronçons

Ces variables sont ensuite utilisées par la supervision pour afficher l’état des équipements et des tronçons.

Remarque :
Une séquence est un programme qui est découpée en étape.
A chaque étape, l’automate réalise une action (exemple : lecture des entrées) et passe l’étape suivante.
A la fin de la séquence, la séquence revient à l’étape 1 et recommence.
Le déroulement de la séquence peut prendre plusieurs cycles automate.

2.3.1.3 Vue structurelle du programme

Figure 11 : Treeview MAST

2.3.1.4 Lecture des entrées

Définir l’adresse d’un équipement

Pour lire les entrées, les séquences de communication utilisent la fonction « READ_VAR ». Cette fonction permet d’envoyer des requêtes en respectant le protocole MODBUS TCP/IP.
L’adresse de l’équipement prend la forme : ‘r.m.c{hostAddr}node’
Avec :

Dans notre configuration matérielle, le numéro de rack est toujours : r = 0.
Si la communication passe par la NOC située après la CPU :

• La position du module est: m = 2
• La voie de communication est: c = 0

Si la communication passe par la CPU :

• La position du module est: m = 0
• La voie de communication est: c = 3

La « node » correspond à l’adresse Modbus de l’équipement (comprise entre 1 et 247)
Pour les équipements ou on ne peut pas définir de « node » (comme l’automate M340). La « node » par défaut est 255.
Exemple d’adresse :

• Pour le poste PL1, les équipements en com RS485 sont raccordés à la passerelle ISMA MOD1.
• La communication doit passer par la NOC car elle est sur le même sous réseau.
• L’adresse du module est donc : 0.2.0{…}1
• Pour les variables récupérées à partir du M340
• La communication doit passer par la CPU car elle est sur le même sous réseau
• L’adresse du M340 est donc : 0.0.3(…)255

Gestion des lectures

La lecture des entrées est décomposée en deux étapes :

1. Envoie de la requête
• Dans cette étape on détermine :
• L’adresse de l’équipement : la fonction « ADDM » permet de convertir une chaîne de caractères en une adresse pouvant être utilisée directement par la fonction « READ_VAR ».
• Le type de données : généralement « %MW » pour lire des mots
• L’adresse du début : correspond au premier mot lu dans l’équipement
• La longueur : Le nombre de mot lu
• Pour lire les données, on utilise une variable d’échange qui contient :
• Une table pour mémoriser les entrées
• Une table pour la gestion des échanges
• Pour passer à l’étape suivant, on vérifie dans la table d’échange que la requête est active
• La table d’échange contient un bit « lecture est en cours »
2. Vérification de la réception
• Dans cette étape on attend la fin de la lecture et on vérifie le résultat de la requête
• La table d’échange contient un mot avec le « rapport de communication »
• Si la requête est valide, on fait une copie des entrées dans un tableau de variable et on passe à l’étape suivante (lecture des entrées de l’équipement suivant)
• Si la requête est invalide, on active un défaut de communication et on passe à l’étape suivante
• Le défaut reste actif tant que la communication est invalide
• Lorsque la communication revient, le défaut est désactivé

Exemple de variable d’échange :

Figure 12 : Variable d’échange

Remarque :
Il peut y avoir un UDT pour lire les entrées par type d’équipement.
Néanmoins, l’UDT « UDT_READ_VAR_50MW » peut convenir à la plupart des équipements

Exemple programme automate

Figure 13 : lecture des entrées en ST

2.3.1.5 Gestion des variables

Pour chaque type d’équipement, nous avons définis un UDT pour créer la structure des variables.
Les fonctions : « gestion des variables » ont pour but :

• D’alimenter les variables de chaque équipement à partir des tables d’image d’entrées écrit précédemment.
• De déduire les données manquantes à partir des données présentes
• D’activer et désactiver les défauts d’équipement

Exemple programme automate :

Figure 14 : Gestion des variables en ST

2.3.1.6 Ecriture des animations

Animation des équipements

Pour écrire les animations, les fonctions d’animation utilisent un DFB qui met à jours la variable d’animation de l’équipement, en fonction des variables contenue dans la structure de l’équipement.
Il y a donc un DFB pour chaque type d’équipement.

Exemple ST : animation équipement

Figure 15 : Ecriture animation équipement en ST

DFB : ANIM_GROUPE_ELEC

Figure 16 : DFB anim_group-elec en ST

DFB : ANIM_TRANSFORMATEUR

Figure 17 : DFB anim-transformateur en ST

DFB : ANIM_TIROIR_DISJONCTEUR

Figure 18 : DFB anim-tiroir-disjoncteur en ST

Remarque : N’ayant aucune information sur la position « embroché » et « débroché », cette animation est mise en commentaire pour le moment.

DFB : ANIM_DISJONCTEUR

Figure 19 : DFB anim_disjoncteur en ST

Animation des tronçons

Pour écrire l’animation des tronçons, la fonction utilise les variables dans les structures de chaque équipement. Chaque tronçon est mis à jour en fonction des variables des équipements en amont et en aval du tronçon.

Exemple ST : animation tronçon

Figure 20 : Animation des tronçons en ST

2.3.2 Utilisation des tables d’animation

2.3.2.1 Contrainte

Afin de limiter la surcharge du réseau, il est préférable d’ajouter dans l’automate un tableau avec les variables d’animation de chaque équipement et une fonction pour mettre à jours ces variables d’animation.
Avantage

• Réduit le nombre de variables d’échanges entre l’automate et PCVUE
• Réduit le coût des licences PCVUE (fonction du nombre de variable d’échange)
• Regroupe les adresses automate des variables d’échanges
• Réduit le nombre de trames de communication (limite la saturation du la communication

Inconvénient

• Réduit la lisibilité du programme
• Nécessite de maintenir à jour un fichier avec la correspondance des index

Remarque :
Il faudra aussi regrouper :

• Les mesures de puissance
• Les animations pour les tronçons

2.3.2.2 Application

Pour réaliser les animations, on utilise une variable d’animation.
La valeur de la variable correspond à un état de l’équipement.
Exemple : ANIM = 0 : Transformateur en défaut
ANIM = 1 : Transformateur hors tension
ANIM = 2 : Transformateur sous tension

Pour chaque équipement (disjoncteur, transformateur, groupe électrogène), il faut une variable d’animation.

• Dans l’automate on ajoute un tableau avec les variables d’animation.
• Et on définit un numéro d’index pour chaque équipement.

Exemple :

Figure 21 : TAB_ANIM application

• TAB_ANIM[0] : PL11.ANIM
• TAB_ANIM[1] : PL12.ANIM
• TAB_ANIM[2] : PL14.ANIM
• TAB_ANIM[3] : PL15.ANIM

On utilise la même technique pour l’animation des tronçons :
Exemple :

Figure 22 : TAB_ANIM_TRONCON

• TAB_ANIM_TC[0] : T_0000.ANIM
• TAB_ANIM_TC[1] : T_0001.ANIM
• TAB_ANIM_TC[2] : T_0002.ANIM
• TAB_ANIM_TC[3] : T_0003.ANIM

On réutilise la même technique pour les mesures :
Exemple :

Figure 23 : TAB_ANIM_INT mesure

• TAB_ANIM_INT[49] : GE1.PUI
• TAB_ANIM_INT[59] : GE2.PUI
• TAB_ANIM_INT[69] : GE3.PUI
• TAB_ANIM_INT[79] : GE910.PUI

Remarque :
Dans cette table on y trouve les mesures de puissance, mais on pourrait mettre d’autres mesures : tension, intensité, …
Pour connaitre la correspondance entre les numéros d’index et les équipements, mais aussi ceux des tronçons et des mesures, se référer au document *_Index_Variable_Usine_Elec_Vxx.docx

2.3.3 Mesure indépendante par disjoncteur

Il s’agit de mesure indépendante pour chaque disjoncteur.

2.3.3.1 Contrainte

La présence tension et intensité de chaque disjoncteur doit être indépendante des disjoncteurs amont et aval, afin d’éviter des problèmes de mise à jour.

2.3.3.2 Explication

Figure 24 : Mesure pour chaque disjoncteur

Prenons l’exemple du disjoncteur PL14.
Le disjoncteur est sous tension lorsque : PL11.U = 1 et PL11.POS_F = 1 ou PL12.U = 1 et PL12.POS_F = 1
Mais aussi si : PL15.U = 1 et PL15.POS_F = 1ou PL16.U = 1 et PL16.POS_F = 1ou PL17.U = 1 et PL17.POS_F = 1
Car la tension pourrait arrive du poste de livraison 2 ou de la centrale GE.

Donc : Si PL11.U = 1 et PL11.POS_F = 1 ou
PL12.U = 1 et PL12.POS_F = 1 ou
PL15.U = 1 et PL15.POS_F = 1 ou
PL16.U = 1 et PL16.POS_F = 1 ou
PL17.U = 1 et PL17.POS_F = 1 alors PL14.U = 1 

En suivant la même logique pour le disjoncteur PL17, on obtient :
Si PL11.U = 1 et PL11.POS_F = 1 ou
PL12.U = 1 et PL12.POS_F = 1 ou
PL15.U = 1 et PL15.POS_F = 1 ou
PL16.U = 1 et PL16.POS_F = 1 ou
PL14.U = 1 et PL14.POS_F = 1alors PL17.U = 1 
En suivant cet algorithme et l’exemple illustré ci-dessus (donc PL14.U = 1 et PL17.U = 1).
Lorsqu’on ouvre le disjoncteur PL11 (PL11.POS_F = 0), le disjoncteur PL14 est maintenant hors tension.
Sauf que d’après l’algorithme :
Si PL15.U = 1 et PL15.POS_F = 1ou PL16.U = 1 et PL16.POS_F = 1ou PL17.U = 1 et PL17.POS_F = 1 alors PL14.U = 1
Comme le programme automate s’exécute dans l’ordre d’écriture, et que PL17.U est à 1, les valeurs d’animation se trouvent figées : elles s’auto-maintiennent.

Conclusion : pour tous les disjoncteurs dont la présence tension et intensité peuvent provenir de plusieurs endroits, il est impératif d’avoir une mesure indépendante.

2.3.3.3 Exemple programme

Figure 25 : Mesure UI poste GE

Pour la présence tension

Afin d’éviter les problèmes de mise à jour, on prend un point de référence.
Ci-dessous le point de référence est la mesure de tension sous « PL14 » et la mesure sous « PL24 ».
La présence tension de « A2 » est fonction des deux mesures de tension et de la position fermée des disjoncteurs situés entre « A2 » et les points de référence.

Figure 26 : Mesure tension sous PL14-24 en ST

Pour la présence intensité

Afin d’éviter les problèmes de mise à jour, on prend un point de référence.
Ci-dessous les points de références sont les présences intensité des quatre sources possible (PL14, PL24, PL26, PL16).
La présence intensité de « A23 est fonction des quatre sources possibles et de la position fermée des disjoncteurs situés entre « A2 » et les points de référence.

Figure 27 : Mesure intensité PL14-26 en ST