Tunnel : une rénovation pas à pas, sans interruption de l

Reportage
Vu au
Tunnel
du Prado
Solutions
AUTOMATISMES INDUSTRIELS
Tunnel : une rénovation pas à pas,
sans interruption de l’exploitation
▼
Voilà dix ans que le tunnel Prado-Carénage est entré
en exploitation. Avec pratiquement dès le départ
des problèmes au niveau de la GTC, tant d’origine
technique (défauts de conception) qu’économiques
(disparition des développeurs de l’application). Une
rénovation progressive a été décidée il y a 5 ans. Elle
est en voie d’achèvement, avec un changement de
l’ensemble des automates et de la supervision. Cette
rénovation a été réalisée par ICSE avec des équipements de GE Fanuc, pas à pas, sans interruption de
l’exploitation…
Pour réaliser la supervision de l’activité du tunnel,les opérateurs s’appuient sur des murs d’images qui restituent les vues représentées sur
les écrans du PC de supervision.
I
l y a maintenant dix ans que le Tunnel
Prado-Carénage de Marseille est entré
en activité. Un anniversaire donc, qu’il
fallait bien marquer. Mais de là à ce que
les autorités locales se déplacent, accompagnées de la presse locaL’essentiel
le, cela peut sembler
excessif! Surtout qu’il
L’installation de GTC du Tunn’y a pas d’élections à
nel Prado-Carénage posait
très court terme... En
pas mal de problèmes au
niveau de l’exploitation
fait, plus qu’un anniversaire, il s’agissait de
Elle souffrait de défauts de
conception et de la disparifêter une inauguration.
tion des acteurs qui l’avaient
La salle d’exploitation et
conçue
de surveillance du tun ICSE, une petite entreprise
nel vient en effet d’être
locale, est appelée pour la
rénovée. Derrière les
maintenir en état de foncvues sur écran et les
tionnement
murs d’image, c’est
Face aux difficultés de faire
toute la supervision qui
évoluer l’installation et aux
problèmes de maintenabilité,
a été refaite. Les autoune rénovation a été décidée
mates d’origine sont
Celle-ci a été étalée dans le
également en cours de
temps, de bas en haut, c’estremplacement.
à-dire de la supervision à l’auAprès seulement une
tomate de terrain
dizaine d’années d’ex-
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ploitation, une rénovation d’une telle ampleur
peut surprendre. Car l’application n’a en effet
guère évolué : il s’agit d’une GTC (Gestion
Technique Centralisée) comme on en trouve
sur tous les tunnels,avec une gestion de l’éclairage, de la ventilation, des stations de pompage (une partie du tunnel est en zone inondable), du trafic, des messages audio et vidéo.
En fait, si la rénovation a été décidée, c’est parce que l’installation de contrôle-commande
était de plus en plus difficile à maintenir et à faire évoluer. Et cela, pour de multiples raisons.
Ainsi, l’application de supervision avait été faite “sur mesure”, et mise en œuvre sur des stations Sun. Dans ces conditions, il était difficile
d’envisager des évolutions. Et ce d’autant plus
que la société qui avait réalisé l’applicatif a disparu.Autre raison,l’installation d’automatismes
posait de sérieux problèmes. Les logiciels
applicatifs ne fonctionnaient pas bien, les
automates de tête ne fonctionnaient pas correctement en redondance… Et, là aussi, plus
moyen de se retourner vers la société qui
avait réalisé l’application.
Face aux difficultés rencontrées en exploitation, la SMTPC (Société Marseillaise du Tun-
nel Prado-Carénage) décide de faire appel à
ICSE, une société de conseil et études en
automatisme et informatique industrielle.
« Dans un premier temps,nous avons utilisé ses compétences pour maintenir l’installation en état de marche.
Etant très satisfait du service qu’elle nous a apporté,nous
lui avons tout naturellement confié la rénovation de l’installation », commente Dominique Monnier,
chef du Service Maintenance des Equipements à la SMTPC.
Un ouvrage original de 2,4 km
Le tunnel permet de gagner beaucoup de
temps pour aller duVieux-Port vers l’est (accès
à l’A50, direction Aubagne et Toulon), et vice
versa. Il a été construit à l’emplacement d’un
ancien tunnel ferroviaire, qui avait été ouvert
en 1878 et n’avait été utilisé que quelques
années. Ce tunnel a été agrandi et il comporte désormais deux niveaux superposés, comportant chacun 2 voies de 3 m de large, à
sens unique (les automobilistes peuvent se
doubler mais ne se croisent jamais) : le niveau
supérieur est emprunté par les automobiles
qui partent du vieux port pour s’éloigner du
centre ville, tandis que le niveau inférieur est
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réservé aux automobiles qui font le parcours
en sens inverse. La longueur totale du tunnel
est de 2 450 m et il assure un trafic de
44000 véhicules/jour en moyenne.
Le tunnel comporte de nombreuses infrastructures. Il est surveillé sur toute sa longueur, 24h/24, par 80 caméras reliées au
Poste de Commande (PC) de circulation,
situé dans le bâtiment d’exploitation du tunnel, placé près d’une des extrémités du tunnel.Tous les 150 m, des niches de sécurités
sont équipées d’une borne d’appel téléphonique reliée au PC.Trois pompes de 400 m3/h
ou 300 m3/h (selon la localisation des stations de pompage) permettent d’évacuer l’eau
afin d’éviter les risques d’inondation.Trois stations de ventilation (qui peuvent atteindre
500 m3/s) assurent le renouvellement de l’air.
Des instruments de mesure surveillent en permanence le taux de monoxyde de carbone
(CO), l’opacité et la vitesse de l’air. Ils sont
reliés à la GTC qui, à partir des paramètres
observés, règle automatiquement le soufflage ou l’extraction de l’air. Le tunnel comporte également toutes les infrastructures d’alimentation électrique, l’éclairage, la
signalisation sonore et vidéo (affichage de
messages), les réseaux de communication, les
téléphones de secours, etc.
L’ensemble des infrastructures est sous le
contrôle de la Gestion Technique Centralisée.
Celle-ci assure la supervision des installations et
élabore toutes les informations utiles liées au
trafic (vitesses instantanées,taux d’occupation,
totaux journaliers,etc.).La GTC permet à l’opérateur du poste de commande de surveiller les
équipements et d’agir sur ceux-ci lorsque la
situation l’exige : il déclenche l’affichage des
messages d’alerte, neutralise une voie de circulation, actionne le système de désenfumage, commande les secours, etc.
Pour assurer le bon fonctionnement de ces
différentes fonctions, le tunnel a été dès le
départ truffé de nombreux automates programmables et d’un logiciel de supervision.
Architecture GTC
ICSE/2003
Serveur
SQL
Viewer
Cimplicity
maintenance
Serveur
Cimplicity
redondant
Ethernet cuivre 10 base T
Ethernet Fibre Optique
Switch optique
Armoire sallede contrôle
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Avec la rénovation complète
de l’installation,le superviseur et l’ensemble des automates ont été remplacés.
Mais l’architecture de l’installation n’a pas été remise
en cause.Le superviseur est
installé sur deux postes
redondants et les deux automates de tête sont également redondants.Le câble
optique a été conservé.
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Anneau optique
Ethernet TCP/IP
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pose très vite des problèmes, quasiment insolubles. « Les sociétés qui l’ont conçue ont très vite disparu
et nous ne pouvions donc plus compter sur elles.De plus,le
fournisseur des automates ne nous avait pas apporté l’aide que
nous espérions », se souvient M. Monnier. En fait,
les matériels n’étaient pas en cause mais c’est
surtout l’usage qui en était fait.
Le principal souci venait de l’application de
supervision. Celle-ci était entièrement propriétaire et avait été écrite en C. Pas facile
dans ces conditions de la faire évoluer. Comme en plus la société qui l’avait développée
avait abandonné le développement de la
supervision, la tâche était quasiment impossible. Par ailleurs, le choix des stations Sun ne
s’est pas révélé être des plus heureux. Au
début des années 90, il pouvait se comprendre compte tenu des ambitions affichées de la société américaine dans les
postes de travail en général et le marché
industriel en particulier. On sait qu’elle n’a
pas pu aller au bout de ses intentions…
Face à ces difficultés, SMTPC fait appel à ICSE.
« Dans un premier temps, nous l’avons contactée pour
“jouer les pompiers” et nous dépanner.Ayant apprécié sa
réactivité et sa compétence, nous lui avons maintenu sa
confiance, ce qui nous a permis de continuer à utiliser
notre installation,malgré tous ses défauts de conception »,
UD10
explique M. Monnier.Au fil des ans, l’installation donnait de plus en plus de signes de
fatigue, la maintenance devenait de plus en
plus difficile et il a donc fallu se résoudre à la
rénover. Présent sur le site depuis 5 ans, ICSE
est tout naturellement en situation très favorable lorsque SMTPC décide en 1998 de lancer la première étape de la rénovation. L’obtention de ce contrat a un petit goût de
revanche pour ICSE,car la société avait répondu à l’appel d’offres initial mais à l’époque sa
proposition n’avait pas été retenue.
Une supervision évolutive
La première rénovation porte sur la supervision. Celle-ci se fait en deux temps. Au
niveau du matériel, l’applicatif est porté sur
des PC sous Windows 95, par la première
société conceptrice de la supervision. Mais
l’application ne fonctionnait pas correctement et les temps de réaction restaient longs
(20 à 25 secondes). La décision est rapidement prise de développer une nouvelle application de supervision, cette fois-ci en s’appuyant sur un logiciel standard, gage
d’évolutivité de l’application et sur les compétences de ICSE. Aucune marque n’était
imposée mais une condition sine qua non devait
Une installation qu’il fallait rénover
L’installation de contrôle-commande est partitionnée en secteurs (appelés “cantons de désenfumage”), avec un automate local par escalier.
L’installation mise en œuvre au démarrage de
l’exploitation du tunnel comprend 15 automates (de terrain usines et locaux techniques
dans les escaliers) raccordés, via un réseau à
fibre optique en anneau, à un automate frontal sur lequel sont remontées toutes les informations. Au-dessus, la supervision est assurée
par un logiciel tournant sur des stations de travail Sun, également redondantes. L’installation
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La détection automatique d’incidents
Le système de Détection Automatique d’Incidents (DAI) qui équipe le tunnel Prado-Carénage informe l’opérateur du poste de commande
de l’arrivée de tout incident, ce qui lui permet
de gagner de précieuses secondes en début
d’incident. Il fait partie de la démarche sécurité
qui a présidé à la conception du tunnel.
La DAI est basée sur le traitement des images
vidéo fournies par les 80 caméras réparties tout
au long du tunnel et ses accès. Ces images sont
envoyées en temps réel à un ordinateur, qui les
compare en permanence à des images de référence. Toute différence est immédiatement
constatée, et une alarme sonore et visuelle
signale la situation à l’opérateur du PC qui peut
déclencher l’intervention adaptée.
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Les nombreuses
vues des écrans
de supervision
restituent l’état
des différents
organes présents à l’intérieur du tunnel.
être respectée : que le basculement de l’ancienne application de supervision vers la nouvelle se fasse sans heurt, sans avoir à fermer
le tunnel. « Partenaire de GE Fanuc depuis de nombreuses années,nous avons tout naturellement opté pour le
logiciel Cimplicity de cette société », explique François-Marie Tirand, gérant de ICSE.La société
a démarré sa coopération avec GE Fanuc en
1985. A l’époque, le constructeur recherchait un support technique local pour
accompagner les clients qui développaient
des applications basées sur ses produits. ICSE
a ainsi découvert la gamme des automates,
superviseurs, interfaces homme-machine et
variateurs de vitesse du constructeur américano-japonais. Peu à peu, la société marseillaise a incorporé ces équipements dans
la plupart des projets d’automatismes qui lui
sont proposés, et aujourd’hui, la quasi-tota-
On voit ici une des armoires électriques avec les automates.
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lité des applications qu’elle réalise sont basées
sur du GE Fanuc.
L’application de supervision a été entièrement reprise à zéro. Elle a pu s’adapter aisément aux contraintes imposées aux exploitants de tunnels, en particulier toutes les
procédures d’auto-contrôle qui sont devenues obligatoires depuis le dramatique accident du tunnel du Mont Blanc. La supervision est basée sur un serveur SQL et gère
environ 4000 entrées/sorties et 10000 tags.
L’ergonomie a été soignée, le système est
réactif, des fenêtres contextuelles s’ouvrent
lorsque l’opérateur lance certaines actions.
L’application n’est pas figée, contrairement
à l’application qui avait été installée à l’origine. Parmi les évolutions en cours, il y a par
exemple la possibilité de générer automatiquement des scénarios afin d’aider l’opérateur à prendre les bonnes décisions.
Une nouvelle génération
d’automates
Après la supervision, SMTPC décide de s’attaquer aux automates. En commençant par ce
qui marchait le plus mal, c’est-à-dire les deux
automates frontaux de l’installation. Ici aussi, ICSE a abattu ses atouts. « Bien entendu, nous
avons proposé des automates GE Fanuc pour remplacer
les modèles Siemens. Le choix était ici plus particulièrement pertinent car SMTPC voulait une solution à très
haute disponibilité.Et la haute disponibilité,le fonctionnement en redondance,ce sont des points forts de GE Fanuc,
avec notamment une solide expérience dans les applications critiques en “oil and gaz” et sur les plates-formes
offshore », argumente M.Tirand. Pour autant,
échaudé par les dysfonctionnements de l’installation en place, SMTPC ne donne pas de
blanc-seing à ICSE.L’accord de validation de
la solution n’est donné qu’au terme d’une
démonstration de faisabilité concluante faite avec un automate en redondance associé
à un superviseur Cimplicity placé au-dessus.
Bien entendu, tout le programme applicatif
a dû être réécrit. Il fallait ici aussi, comme
pour la supervision, que le basculement de
l’ancien système vers le nouveau se fasse sans
heurt, sans arrêt de l’installation (de façon à
éviter de devoir fermer le tunnel). Et pourtant, ce n’est pas là que s’est présentée la
principale difficulté.
Il fallait en effet que les nouveaux automates
90-70 de GE Fanuc puissent piloter les
15 automates déjà installés. En plus, il ne fallait pas remettre en cause le réseau propriétaire
qui assurait la communication entre les automates de terrain et l’automate de tête. C’est
pour répondre à ces contraintes que ICSE avait
choisi des modèles 90-70. Ceux-ci se prêtent
certes à l’indispensable fonctionnement en
redondance mais ils ont surtout le mérite
d’être basés sur un fond de panier VME. Et
il y avait sur le marché des cartes VME pour
le réseau propriétaire qui était en place. ICSE
choisit une carte SST, qui avait annoncé qu’elle préparait un pilote pour ce réseau. Pas de
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chance, au moment de l’installation, le pilote de la carte choisie n’était pas prêt. ICSE a
donc dû se résoudre à développer un nouveau pilote, ce qui lui a pris 1,5 mois…
La connexion des 90-70 avec le superviseur
Cimplicity sous NT est réalisée à l’aide d’un
réseau EthernetTCP/IP. C’est une simplification notable par rapport à l’installation d’origine, où il y avait deux passerelles entre les
automates et le superviseur sur stations Sun.
Restait la dernière étape, celle des 15 automates de “terrain”. Ceux-ci ne posaient pas
de problèmes mais SMTPC souhaitait les
changer, pour des raisons d’homogénéité et
de réduction des coûts de maintenance. Le
changement est en cours. Le réseau va être
remplacé par un réseau Ethernet, les automates en place par des modèles GE Fanuc Série
90-30. ICSE en a profité ici aussi pour simplifier les choses, explique M.Tirand : « Jusqu’ici,il y avait plusieurs programmes “automate”.Désormais, il n’y en a plus que deux : un qui tourne sur les
automates frontaux 90-70 et un autre qui tourne sur
chacun des différents automates de terrain. D’un automate de terrain à l’autre,seul le paramétrage change ». La
nouvelle installation utilise les câbles à fibre
optique déjà installés.
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La coopération de ICSE avec SMTPC ne se limite pas à la réalisation proprement dite. Elle
porte aussi sur la formation, afin que l’exploitant puisse s’approprier l’application, en
assurant lui-même la maintenance et les
modifications éventuelles de paramètres.
« C’est une règle générale chez nous.Nous ne livrons pas
une application sans avoir formé l’utilisateur.Ce faisant,
celui-ci n’est pas pieds et mains liées. Et cela nous laisse
plus du temps pour concentrer nos forces sur le développement de nouvelles applications », conclut M.Tirand.
Jean-François Peyrucat
ICSE, un intégrateur système très ouvert
ICSE vient de fêter ses 20 ans. Au départ spécialisée dans des développements informatiques sur des mini-ordinateurs (Mitra, PDP et
VAX, notamment), essentiellement pour l’industrie de la chimie, la société marseillaise a
peu à peu étendu son champ de compétences vers les automatismes. Spécialisée en
conseils, études et formation, elle se caractérise par un très large esprit d’ouverture, qui se
concrétise par des références dans des
domaines très variés : Gestion Technique
Centralisée (GTC) de tunnels et autoroutes, de
bâtiments industriels (pour les “utilities”),
manutention (dans les ports, notamment),
industries alimentaires (gestion de process,
emballage, palettisation), de l’énergie (turbines, applications de cogénération), du gaz
(conditionnement, transports et distribution),
du pétrole (production, séparation, transport),
de la chimie (transport, conditionnement), du
ciment, de la pharmacie, du papier, etc. « Une
de nos forces, c’est notre réactivité et notre
esprit d’ouverture face à toutes les situations qui
se présentent », résume François-Marie Tirand,
fondateur et gérant de ICSE. L’application réalisée au tunnel Prado-Carénage de Marseille
est bien révélatrice de cette attitude : au
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départ, ICSE est intervenu pour sortir de l’embarras l’exploitant, alors que ce n’était pas
elle qui avait réalisé l’application initiale.
Le bouche à oreille fonctionne bien : ICSE
s’enorgueillit par exemple d’une rénovation
d’entraînements de rotatives réalisée chez un
imprimeur en Normandie. Cet exemple est
significatif car il s’agit ici d’un secteur très
fermé, avec ses spécialistes ayant pignon sur
rue. Malgré sa petite taille et son caractère
généraliste, ICSE a pu s’imposer, surtout
grâce à ses tarifs. Et sa compétence, bien évidemment : cette rénovation a été réalisée
sans arrêt de la production.
ICSE exerce ses compétences dans le domaine des automates (du micro-automate au
système de sécurité), de la supervision, de la
variation de vitesse (jusqu’à 2 MW) et des
moteurs (jusqu’à 2 MW et au-delà). La quasitotalité des applications sont réalisées avec
des matériels et logiciels de GE Fanuc, qui lui
accorde son soutien officiel depuis une quinzaine d’années.
La société travaille principalement sur la
région PACA mais pas seulement. Elle est
aussi présente à l’étranger (avec une filiale
en Algérie).
Cette diversité, tant au niveau des compétences techniques que des secteurs industriels couverts ou de l’étendue géographique, ne laisse pas de surprendre quand
on sait qu’une quinzaine de personnes seulement travaillent à ICSE…
ICSE est la plupart du temps en contact
direct avec l’exploitant et l’utilisateur final,
ce qui ne l’empêche pas d’être régulièrement amenée à développer des applicatifs
pour le compte de tiers, des sociétés d’ingénierie en particulier. Notons enfin que l’organisation interne de l’entreprise est très
tournée vers le client (tout appel téléphonique, problème soulevé, conseil donné
pour le résoudre, etc. est soigneusement
consigné dans une base de données).
« L’accompagnement du client est une règle
d’or chez nous. Nous cherchons à le rendre le
plus autonome possible et tous nos projets
sont vendus avec de la formation de l’équipe
d’exploitation et de maintenance », conclut
M. Tirand.
ICSE
83, avenue de la Figonne
13012 Marseille
Tél. : 04 91 87 50 70 - Fax : 04 91 88 29 36
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