Control Build turbine pour les centrales hydrauliques

Reportage
Solutions
Vu
au CIH
de EDF
INFO R M A T I Q U E I N D U S T R I E L L E
Control Build turbine pour
les centrales hydrauliques

En France, l’électricité ce n’est pas uniquement le nucléaire. Si elle ne compte que
pour 9 % de la production électrique, la filière hydraulique est importante, constituée d’un important réseau de centrales et de sites. Il y en a environ 500, disséminés
au gré des reliefs sur le territoire. Les automates programmables y sont omniprésents. Pour faciliter l’écriture des spécifications et surtout pour tester le système de
contrôle, le centre d’ingénierie hydraulique d’EDF a choisi d’utiliser ControlBuild,
un logiciel édité par TNI-Software et destiné aux applications d’automatismes.
A
yant fait le choix du nucléaire,
la France répond à ses besoins
en électricité en s’appuyant
largement sur la fission atomique, qui représentait en 2004 88 % de la
production d’Électricité De France (EDF).
Avec seulement 9 %, la part de l’hydraulique semble bien faible dans le paysage
L’essentiel
énergétique français.
« C’est peu en volume,
 De nombreux automates
mais c’est important en
servent à piloter les
valeur », précise Anneinstallations hydrauliques
Marie Santaella qui
d’EDF.
travaille pour le centre
 Le centre d’ingénierie
d’ingénierie hydraulique
hydraulique (CIH) utilise pour
(CIH) d’EDF en
certains de ces sites le logiciel
charge de la maintede conception et de
validation des automatismes
nance des infrastrucControlBuild de TNItures hydrauliques.
Software.
Car les barrages situés
 Cet outil améliore la
sur les cours d’eau
communication entre les
permettent de stocker
participants d’un projet en
de grandes quantités
amont des spécifications et
d’eau, libérables à
surtout facilite la validation
tout moment et qui
du code automate, que ce
sont rapidement consoit en plate-forme d’essai ou
verties
en énergie
directement sur site.
électrique. « Une cen Control Build propose
trale hydraulique à réserégalement un module de
voir peut démarrer en
génération automatique de
moins de 15 minutes
code automate : le CIH ne l’a
quand plusieurs heures
pas retenu souhaitant
sont nécessaires à un site
privilégier la maintenabilité
nucléaire », poursuit
du code à long terme.
l’attachée technique
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responsable de la partie contrôle-commande.
Cette disponibilité de la ressource est primordiale pour ajuster l’offre aux brusques
variations de la demande. Ce sont ces barrages dont s’occupe le CIH : certains fonctionnent par téléconduite 24/24, d’autres
sont équipés de consoles programmables,
les derniers et les plus nombreux sont des
centrales autonomes, asservies à un débit
ou à un niveau d’eau par exemple. Pour
valider les systèmes d’automatisme de certains de ses sites, comme Toulouse,
Marseille, Brive, Lyon et Grenoble, le CIH a
mis à profit ControlBuild, un logiciel de
conception et de validation des automatismes édité par TNI-Software.
ControlBuild peut s’utiliser à plusieurs
niveaux du fameux cycle en V, puisqu’il
propose différents modules permettant de
couvrir l’étape de conception des systèmes automatisés, de simuler la partie opérative ou bien de faire les deux opérations
à la fois. Un module permet même de
faire de la génération automatique de
code (voir encadré).
Des deux côtés du cycle en V
Mais au CIH, on a préféré ne pas utiliser la
génération automatique de code « afin de
garder la maîtrise totale du code automate, par
exemple dans le cas où il faut retoucher le code une
dizaine d’années plus tard », précise AnneMarie Santaella. « Il est plus aisé de travailler
sur un code que l’on s’est approprié », poursuit
son collègue Luc Royet. Le centre d’ingé-
nierie hydraulique, basé au Bourget du Lac
(73), n’utilise donc le logiciel de TNISoftware que lors de deux phases bien précises du développement et du test de ses
automatismes.
D’abord en amont de l’étape de codage,
sur la branche de gauche du cycle en
V. Avant d’écrire les spécifications des
automates, le logiciel sert de support
aux discussions entre les automaticiens
et l’exploitant du site hydraulique.
Grâce à son interface graphique, il facilite le dialogue entre professionnels
de métiers différents, qui, s’ils ne parlent pas le même jargon, peuvent se
mettre d’accord sur des schémas animés. « Dans cette phase, ControlBuild nous
permet de savoir ce que l’on veut contrôler,
en assimilant les caractéristiques de chaque
centrale », dépeint Anne-Marie Santaella.
Par exemple, l’ouverture d’une vanne
d’une retenue d’eau ne peut se faire
brutalement, car elle perturberait trop
rapidement le cours d’eau en aval. Elle
est donc crantée, pour une ouverture
progressive. L’interface graphique permet à celui qui va écrire les spécifications de s’approprier ces spécificités.
Mais c’est au moment du test des programmes automates, nécessaire à la validation du code, que ControlBuild se
révèle le plus utile aux techniciens du
CIH. Auparavant, pour stimuler les automates et observer leurs réponses à ces
stimulations, les techniciens utilisaient
des boîtes à boutons et voyants. Il est
même arrivé qu’un « simulateur électromécanique de 3 tonnes excite les automat e s », s e s o u v i e n t A n n e - M a r i e
Santaella.
Aujourd’hui, le test en plate-forme de tous
lles automatismes se fait avec ControlBuild :
le logiciel envoie à l’automate des signaux
correspondants à des niveaux d’eau, de débits ou de tensions normalement acquis par
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les capteurs. La connexion entre le simulateur et les API est assurée via un câble
Ethernet dans le cas d’un automate Premium
de Schneider, ou en utilisant un adaptateur
pour la série 7 de ce constructeur.
Parallèlement à cette émission de données,
la plate-forme logicielle exécute les ordres
fournis par l’automate selon les schémas
prédéfinis dans les spécifications. Encore
une fois, l’interface graphique facilite la
discussion avec l’exploitant, souvent issu
du monde de l’électromécanique voire du
génie civil.
Standardiser les modules
L’utilisation du logiciel nécessite d’établir des
fonctions, comme des modules d’acquisition de niveaux d’eau par exemple. Ceux-ci
sont développés en standard au site de
Marseille et mis à disposition des autres sites.
C’est que la puissance totale installée de
20 GW est loin d’être uniformément réparMESURES 785 - MAI 2006 - www.mesures.com
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tie sur le territoire : les zones
accidentées du Sud et de l’Est
de l’Hexagone sont naturellement les plus actives. À l’inverse, le Nord-Ouest de la
France ne pèse pas lourd avec
ses 300 MW, essentiellement
dus à l’usine marémotrice de
la Rance, à Saint-Malo.
Grâce aux briques logicielles de la bibliothèque écrites par les Marseillais, les
sites disposent d’outils
communs. Ce qui est bon
pour la basse-Isère l’est a priori pour la
Durance ou le Tarn. Mais puisque l’hydrologie de chaque site est différente,
« il faut procéder à des copier-coller intelligents », nuance Mme Santaella. Il est parfois nécessaire de reparamétrer certaines
choses, voire de taper un peu de code.
Mais cette démarche standardisée fait
gagner du temps aux techniciens des
différents sites. Pour l’attachée technique, elle a en outre l’avantage « d’uniformiser la démarche pour toutes ces entités qui
n’ont été regroupées qu’en l’an 2000 » et
ainsi de les fédérer. Certains sites vont
même un peu plus loin dans l’application du logiciel : l’antenne de Mulhouse,
qui sous-traite une partie de son activité,
demande à ses sous-traitants d’utiliser le
logiciel de TNI-Software.
Autre possibilité du logiciel, le test des cas
extrêmes. En éxecutant des scenarii,
« comme ceux qui se produisent lors des crues
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1 000 mégawatts au Laos
La division ingénierie hydraulique d’EDF ne
travaille pas que sur le territoire français. Elle utilise
son savoir-faire à l’étranger, et est actuellement
maître d’œuvre de l’impressionnant projet Nam
Theun 2, au Laos. Celui-ci prévoit une retenue
d’eau de plus de 3 milliards de mètres cubes sur
l’affluent du Mékong, créant une puissance
installée de plus de 1 000 MW, soit quatre fois celle
de l’usine marémotrice de la Rance (mais 18 fois
moins que le barrage des Trois Gorges en Chine).
L’essentiel de l’électricité produite par le barrage
de Nam Theun 2 sera exporté vers la Thaïlande
voisine.
centennales », les techniciens du CIH peuvent aller au bout des tests sur leurs
automates. L’exhaustivité des tests et
leur complexité confèrent une plus
grande fiabilité aux automates installés. Les opérateurs de maintenance
peuvent également bénéficier de ce logiciel, comme lorsqu’une modification
du code est à prévoir, « à cause d’un envasement du lit de la rivière ou d’une nouvelle
l é g i s l a t i o n », c i t e e n e xe m p l e
Mme Santaella. Les changements sont
d’abord testés avec ControlBuild sur la
plate-forme d’essai avant d’être installés
sur le système réel.
Pour le technicien du CIH Luc Royet, et
ce « même s’il reste toujours des choses à
corriger, on arrive sur le site avec un programme validé sur le banc d’essai. Le simulateur amène de la souplesse, et permet de gagner
Dans cette vue d’écran du logiciel ControlBuild, l’utilisateur lie entre eux les différents blocs pour construire son application de
contrôle-commande. Le centre d’ingénierie hydraulique d’EDF utilise ce logiciel pour concevoir ses automatismes.
du temps sur les tests répétitifs ». L’intéressé
n’oublie pas pour autant que le développement du simulateur logiciel peut être
long : « Il faut renseigner les champs correspondants aux différents paramètres, et réaliser
le synoptique, ce qui peut prendre un mois
pour une grosse installation. Plus il y a d’entrées-sorties, plus le renseignement des différents champs prend du temps ». Lors de la
validation du code, si l’utilisateur remarque des défauts, il est possible de faire
du suivi de variable et de lancer l’application en mode pas à pas, pour débo-
Un logiciel, plusieurs fonctions
Édité par TNI-Software, le logiciel ControlBuild
peut se présenter sous plusieurs facettes. Dans
sa version complète, “Application Generator”, le
logiciel permet de concevoir le système, de
générer automatiquement le code, de réaliser
des tests d’intégration, de tester la plate-forme
en recette. Le code généré peut l’être pour des
automates Schneider (PL7-Pro), Siemens (Step 7)
ou du code C. Mais il n’est pas obligatoire
d’acquérir l’ensemble de la solution
ControlBuild. Le module “Design” ne sert qu’en
amont, permettant de modéliser le comportement de l’application et facilitant le dialogue
entre les différents corps de métier, ceux-ci se
basant sur une référence graphique commune
et affichée à l’écran.
Ceux qui ne s’intéressent qu’à la partie test
d’intégration et à la recette en plate-forme
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disposent du module “Validation” qui est un
simulateur de partie opérative. Avec ce module,
on peut se connecter au système à tester, un
automate programmable industriel ou un
calculateur. Des documents relatifs au projet
peuvent également être générés automatiquement en leur conférant la charte graphique de
votre société.
Le logiciel prend également en charge les
projets embarqués, avec le module Embedded,
qui cible des processeurs tournant avec des
systèmes d’exploitation temps réel.
Afin de populariser ses solutions dans l’enseignement, et donc chez les ingénieurs de
demain, TNI-Software a récemment organisé à
l’ESIEE d’Amiens un concours entre écoles
d’ingénieurs leur demandant de modéliser et
simuler une usine d’ensachage de granulats.
guer le programme automate.
Pour optimiser l’usage de ce logiciel, le
CIH formalise des échanges entre les différents utilisateurs de chaque site avec un
réseau d’animation spécifique. Choisi au
sein de chaque antenne locale, un délégué rencontre ses homologues afin de
mettre à plat les pratiques et les harmoniser, en s’alignant sur les meilleures méthodes. Les ingénieurs du CIH sont de
toute façon amenés à communiquer, puisqu’ils se partagent huit clés matérielles,
nécessaires à l’utilisation du logiciel. TNISoftware a d’ailleurs mis en place une astucieuse variante concernant la gestion des
licences : différents sites d’un même
groupe peuvent accéder à une page sur le
réseau Internet, y récupérer un “jeton”
logiciel qui leur ouvre l’accès à
ControlBuild et rendre ce jeton une fois le
travail fini. Pour Franck Corbier, responsable de ce logiciel au sein de TNI-Software,
« ce mode de commercialisation intéresse les
grands groupes d’intégration, dont les différents
sites ont des besoins très variables en logiciel ».
Pour faire évoluer le projet, le CIH songe à
faire interagir des variables Matlab avec
ControlBuild. Matlab est en effet utilisé
pour simuler le comportement des cours
d’eau. L’idée serait donc que ces variables
attaquent ControlBuild pour y tester les
scenarii hydrauliques conçus directement
à partir de Matlab.
Pierre Hardoin
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