Asset Management au niveau installation Maintenance intelligente pour le génie des procédés Descriptif technique Avril 2005
Accroissement de la disponibilité Asset Management au niveau installation Comment augmenter encore la productivité d'une installation ayant un degré d'automatisation élevé? Des sondages ont révélé que les exploitants d'installations de tous les secteurs considèrent qu'une disponibilité élevée et des temps d'arrêt réduits constituent le levier le plus efficace pour augmenter la productivité. Des analyses montrent que les arrêts sont fréquemment imputables à une maintenance non optimale, et ce bien que les coûts de maintenance comptent déjà pour une part significative dans les coûts de cycle de vie. Les coûts induits qui résultent par exemple de défauts de qualité ou d'une perte d'image ne sont souvent pas même pris en considération dans ce contexte. Des stratégies de maintenance intelligentes peuvent contribuer de façon décisive à l'augmentation de la productivité. En liaison avec les constituants d'automatisme et d'entraînement de Totally Integrated Automation, le système de contrôle de procédés SIMATIC PCS 7 offre des caractéristiques système qui permettent la mise en oeuvre de stratégies de maintenance efficaces. Exploitation d'une installation et disponibilité La phase d'exploitation d'une installation englobe la réalisation de différentes tâches. L'exploitation de l'installation proprement dite relève de la responsabilité des conducteurs d'installation, qui assurent la conduite et la supervision et veillent à ce que les produits voulus soient fabriqués dans le respect des impératifs de qualité, de quantité et de délais, en mobilisant un minimum de ressources en termes de personnel, de matières premières, d'énergie, de coûts, etc. Le rôle des agents de maintenance ou des ingénieurs de contrôle de procédés est de garantir une disponibilité élevée de l'installation sur une période donnée. Les opérations de maintenance doivent également être réalisées avec un minimum de ressources en personnel, matériel, énergie, coûts, etc. Du fait de la spécificité de leurs tâches respectives, ces deux groupes n'ont pas les mêmes besoins en informations. Le conducteur d'installation s'intéresse essentiellement aux informations relatives au processus, tandis que l'agent de maintenance a besoin d'informations concernant l'état de l'outil de production. Le conducteur d'installation dispose d'informations sur les variables de process mesurées. Outre la valeur de mesure proprement dite ainsi que son état, il peut s'agir ici par exemple de l'information indiquant si cette valeur de mesure est encore valide. L'agent de maintenance s'intéresse avant tout à l'état de l'outil de production, qui se reflète dans l'état des appareils ou composants mis en oeuvre (en particulier celui des appareils de terrain). Les états typiques sont ici les suivants : "Composant en bon état", "Maintenance requise", "Panne" ou "Contrôle de fonctionnement". SIMATIC PCS 7 permet une répartition claire de l'information entre les différents groupes d'utilisateurs tels que les conducteurs d'installation et les agents de maintenance. Cette gestion des actifs (Asset Management) proche de l'installation réduit au strict nécessaire le volume des informations destinées à chacun de ces groupes, dans la mesure où seules les informations dont ils ont précisément besoin sont mises à leur disposition. Dans le même temps, la disponibilité et la sécurité des informations pour le conducteur de l'installation et la qualité de ses interventions s'en trouvent améliorées, ce qui accroît la disponibilité de l'outil de production. La maintenance conditionnelle minimise les coûts. Asset Management au niveau installation Généralités Le terme Asset Management trouve son origine dans le contexte économique et désigne la gestion des immobilisations et des actifs circulants d'une entreprise. Il s'agit ici par exemple des outils de production et leurs différents constituants tels que les appareils, machines, tuyauteries, etc. ainsi que les équipements et appareils d'automatisation, qui sont désignés sous le terme "actifs". Dans le cadre de la production, l'asset Management englobe toutes les activités et mesures destinées à préserver ou à accroître la valeur d'une installation. Outre la conduite de l'exploitation ou l'optimisation des procédés, l'une des tâches essentielles est la gestion des actifs proche de l'installation qui englobe la "maintenance visant à préserver et à accroître la valeur" (recommandation du groupement d'intérêts de l'industrie pharmaceutique et chimique utilisatrice des techniques de conduite des processus industriels, NAMUR, NE 91). 2
Ce que l'on entend par là, c'est que les opérations de maintenance sont nécessaires pour assurer une disponibilité élevée de l'outil de production, mais qu'elles doivent également pouvoir répondre à tout moment à des impératifs économiques. Les mesures de maintenance concrètes comprennent ici l'entretien, l'inspection, la remise en état et la suppression des points faibles. La terminologie et les mesures correspondantes sont décrits dans la norme DIN 31051 (projet 2001). L'optimisation des mesures dans le sens d'une relation coûts/utilité fait partie intégrante des fonctions de l'asset Management proche de l'installation. Avantages de l'asset Management au niveau installation L'Asset Management au niveau installation permet à l'agent de maintenance d'identifier et d'évaluer clairement les actifs, c'est-à-dire l'outil de production et ses composants, de manière à prendre des mesures appropriées en cas d'écarts par rapport à un état souhaité ou attendu. La surveillance, et par conséquent l'acquisition et l'évaluation des valeurs de process et des paramètres d'état, permet de déterminer l'état d'un composant ou d'un appareil, par exemple un appareil de terrain. On peut ainsi par exemple détecter l'absence de signal d'un capteur, ce qui permet d'établir le diagnostic "Rupture de câble". Ce constat déclenche une demande de maintenance, qui est suivie de la remise en état, donc du remplacement du câble défectueux. Cette mesure - dans le présent exemple, le remplacement du câble défectueux - permet de restaurer l'état souhaité du composant et boucle le circuit de maintenance. Stratégies de maintenance Pour la maintenance, il existe diverses stratégies, selon qu'il s'agit de réagir à une défaillance ou d'agir de façon préventive. Dans le cas de la maintenance corrective, les mesures ne sont engagées qu'après l'apparition d'un défaut, ce qui implique un risque de panne ou une minimisation de ce risque grâce à une architecture redondante. Les stratégies de maintenance préventives ont pour objectif de prendre des mesures de maintenance avant l'apparition de défauts, afin d'éviter les arrêts qui en découlent. Elles impliquent des mesures en fonction du temps, par exemple des interventions de maintenance régulières ou des mesures en fonction de l'état, qui sont initiées selon l'état d'usure des équipements. L'adoption de mesures prédictives permet en outre de détecter à temps des problèmes imminents et de fournir à l'utilisateur des indications relatives à la durée d'utilisation restante. Une demande de maintenance peut être satisfaite de façon corrective sous forme d'une remise en état (p. ex. réparation ou remplacement) ou de façon préventive sous forme de travaux d'entretien en fonction du temps ou de l'état, ou bien de façon prédictive. Le concept de l'asset Management proche de l'installation assiste avant tout la maintenance préventive. En résumé, l'asset Management proche de l'installation poursuit les objectifs suivants : Acquisition et évaluation de l'état de l'installation et de ses composants, p. ex. appareils de terrain, Initiation de mesures appropriées en vue de la suppression ou de la prévention des problèmes, Assistance lors de la réalisation des mesures. Circuit de maintenance Stratégies de maintenance 3
Asset Management au niveau installation dans le génie des procédés Pour la description de l'automatisation d'une installation, on dispose d'un modèle depuis longtemps éprouvé, dans lequel les fonctions à réaliser ainsi que les systèmes et composants requis à cet effet sont répartis en différents niveaux, sous la forme d'une pyramide. Selon l'environnement dans lequel ce modèle est mis en oeuvre, il existe un nombre variable de niveaux. L'un des modèles couramment utilisés est basé sur une répartition en trois niveaux : ERP (Enterprise Resource Planning), MES (Manufacturing Execution Systems) et contrôle (niveau process et terrain). A l'instar de l'automatisation, la maintenance, et par conséquent l'asset Management proche de l'installation, peuvent également être répartis en différents niveaux hiérarchiques. Dans la pyramide de maintenance, les données relatives à l'état d'un composant sont saisies et prétraitées dans le niveau contrôle, de manière à pouvoir déterminer l'état de ce composant. En fonction de cet état, les besoins de maintenance peuvent être transmis aux niveaux supérieurs. Dans les niveaux de rang hiérarchique supérieur sont implantées des fonctions permettant de planifier et de coordonner la réalisation des mesures ainsi initiées. Bien que les tâches à accomplir soient différentes, il est judicieux et nécessaire de représenter les fonctions de ces deux pyramides au sein d'un seule système de contrôle de procédés et non pas au moyen de différents systèmes. Il existe diverses raisons à cela : Visualisation homogène de tous les composants et appareils Aucune restriction lors du choix des appareils de terrain L'automatisation tout comme la maintenance se basent sur les mêmes sources d'information (appareils de terrain). Il existe une imbrication étroite entre les fonctions d'automatisation et l'asset Management, étant donné par exemple que le mode d'exploitation actuel de l'installation intervient dans l'évaluation de l'état d'un composant. Les données d'ingénierie pour l'automatisation peuvent également être utilisées pour la maintenance. Manipulation plus aisée du système, étant donné que les utilisateurs doivent maîtriser uniquement les outils d'ingénierie, de conduite et de supervision d'un seul système. Automatisation et maintenance de l'installation dans un seul système 4
Le groupement d'intérêts de l'industrie pharmaceutique et chimique utilisatrice des techniques de conduite des processus industriels (NAMUR) a formulé les exigences essentielles (NE 91) du point de vue des utilisateurs. Elle accorde une grande importance à l'intégration de l'asset Management proche de l'installation dans le système de contrôle de procédés. L'Asset Management proche de l'installation fait partie intégrante du système de contrôle de procédés Acquisition et évaluation de l'état des actifs Intégration de l'ensemble des actifs (appareils du système de contrôle de procédés et constituants de l'installation) Séparation des informations de maintenance et de process Visualisation homogène de l'ensemble des actifs Aucune restriction lors du choix des appareils de terrain Par ailleurs, les textes (norme NA 64, future norme NE 107) imposent des signalisations d'état uniformes pour tous les appareils de terrain, à savoir : Bon Incertain Défaillance de l'appareil Maintenance requise Contrôle de fonctionnement, conduite locale. Séparation des informations de maintenance et de process 5
Asset Management au niveau installation avec SIMATIC PCS 7 Généralités Les installations de process dont la conduite et la régulation sont assurées à l'aide de SIMATIC PCS 7 et des constituants de Totally Integrated Automation satisfont à toutes les exigences utilisateur formulées dans NAMUR. L'automatisation et l'asset Management proche de l'installation se déroulent sur le même système. Afin d'éviter que cela ne se traduise par une surabondance d'informations pour les différents groupes d'utilisateurs tels que les conducteurs de l'installation ou les agents de maintenance, les informations sont réparties en conséquence. C'est à cet effet qu'un poste de maintenance (MS) est créé à côté du poste de conduite (OS). Par le biais du poste de conduite, le conducteur de l'installation a accès à toutes les informations de process et peut intervenir manuellement dans le processus. Les informations de maintenance ne parviennent pas jusqu'au poste de conduite, mais sont regroupées et délivrées à l'agent de maintenance sur le poste de maintenance. Le poste de conduite et le poste de maintenance s'appuient sur les mêmes outils et la même philosophie pour les tâches de conduite et supervision. Seul le contenu des informations diffère, afin de répondre aux besoins respectifs des conducteurs de l'installation et des agents de maintenance. Les avantages de l'asset Management proche de l'installation sont incontestables, tant pour les appareils de terrain, de commutation, de protection et de commande ainsi que pour les entraînements pouvant être intégrés dans le système de contrôle de procédés SIMATIC PCS 7 que pour le système de contrôle de procédés proprement dit. En raison de la grande diversité de composants et d'appareils présents dans une installation, il est particulièrement important de minimiser autant que possible les coûts de configuration de l'asset Management proche de l'installation. Configuration Lors de la configuration de PCS 7, il se crée, à côté de la vue technologique de l'installation, une zone de maintenance spécifique dans laquelle l'installation est représentée sur le plan de la maintenance. Cette zone est générée automatiquement à partir de la configuration matérielle existante, de telle sorte qu'aucune intervention manuelle n'est requise pour sa configuration. Si nécessaire, l'agent de maintenance a la possibilité d'adapter très simplement l'interface à ses besoins. Les deux zones sont transférées sur les deux postes de conduite en fonction de la répartition des informations aux différents groupes d'utilisateurs, la vue technologique étant affectée au poste de conduite (OS) et la zone de maintenance au poste de maintenance (MS). 6 Lors de la configuration de PCS 7, la vue technologique de l'installation devient automatiquement un domaine de maintenance spécifique
Visualisation d'informations pour la maintenance Afin de pouvoir évaluer sans ambiguïté les différents appareils ou composants, une représentation uniforme à l'aide de symboles a été adoptée. Il existe ainsi des symboles servant à représenter l'état des appareils proprement dits et d'autres permettant de qualifier l'importance du besoin de maintenance. De plus, le statut d'une mesure de maintenance est également affiché. La représentation symbolique uniformisée permet de visualiser le statut de tous les appareils et équipements d'automatisation ainsi que celui des composants de l'installation. A l'aide de symboles uniformisés, la vue synoptique permet de visualiser l'état d'un composant proprement dit ainsi qu'une information groupée sur l'état de tous les appareils subordonnés. La signalisation d'état groupée adopte le principe du feu de circulation (rouge, jaune et vert) pour indiquer l'état de l'installation ou la gravité d'un problème. Grâce à un bouton, il est possible d'accéder par étapes à tous les niveaux hiérarchiques inférieurs, jusqu'au dernier niveau des appareils. D'autres vues sont disponibles pour les informations de maintenance, de sorte que l'agent de maintenance a à sa disposition un aperçu complet de toutes les informations relatives à la maintenance de l'appareil de terrain, ce qui lui permet d'évaluer l'état de l'installation d'un seul coup d'oeil. Symboles uniformes pour l'état des composants et appareils Pour garantir une visibilité optimale, il est essentiel, outre la représentation uniforme à l'aide de symboles, d'assurer une structuration hiérarchique des informations, grâce à laquelle l'agent de maintenance peut accéder, si besoin est, à tous les détails relatifs aux composants et appareils à partir d'une vue synoptique de l'installation. Vue détaillée d'un composant Les informations sont présentées de manière cohérente sous une forme structurée et hiérarchisée. Le volume d'informations affiché dans chaque vue d'écran est limité afin d'offrir une clarté optimale à l'agent de maintenance, mais ce dernier a néanmoins la possibilité d'accéder aisément et à tout moment à l'ensemble des informations. Vous trouverez ci-après un aperçu des produits et systèmes qui vous assisteront dans la maintenance intelligente dans le génie des procédés. Extrait de la structure hiérarchique pour la visualisation des informations de maintenance 7
Automatisation de processus avec TIA et le système de contrôle de procédés SIMATIC PCS 7 Le système de contrôle de procédés qui assure la liaison entre la production et le niveau de gestion de l'entreprise SIMATIC PCS 7 offre une solution d'automatisation cohérente et homogène pour tous les secteurs qu'il s'agisse des industries de process, manufacturières ou hybrides, faisant intervenir aussi bien la technologie de fabrication que la technologie de process dans leurs différentes étapes de production. Sa conception et son architecture permettent d'exploiter une installation de façon économique et rentable sur tout son cycle de vie - depuis la planification, l'ingénierie, la mise en service et la formation jusqu'à l'exploitation et à la maintenance. SI- MATIC PCS 7 assure non seulement les tâches de contrôle de procédés intervenant dans le processus de production principal, mais également toutes les tâches d'automatisation pour l'ensemble des processus annexes, amont et aval, p.ex. le traitement des eaux usées ou la distribution d'énergie sur un site de production. Ce système d'ingénierie flexible et confortable constitue un outil universel pour toutes les tâches de configuration et tous les constituants du système de contrôle de procédés Le système de conduite et de supervision constitue la fenêtre sur le processus : le personnel de conduite et d'exploitation de l'installation a la possibilité de suivre le déroulement du processus, de modifier les données de recettes ou les processus batch et de modifier les valeurs actuelles. Tous les systèmes d'automatisation de SIMATIC PCS 7 offrent des fonctionnalités pour la résolution des tâches d'automatisation et de contrôle avec différents niveaux de performance et de sécurité Les processus batch pilotés par recettes peuvent être réalisés rapidement et aisément à l'aide de SIMATIC BATCH. Il permet l'exécution flexible d'une grande diversité de tâches, depuis les processus monoligne ou monoproduit jusqu'aux processus multiligne et multiproduit. Pour la communication, SIMATIC PCS 7 s'appuie sur les standards Industrial Ethernet et PROFIBUS. Diagnostic des systèmes d'automatisation Toutes les fonctions de diagnostic disponibles dans le système de contrôle de procédés et ses composants sont mises à disposition et visualisées dans le poste de maintenance. 8
Le poste de maintenance Interface utilisateur pour la maintenance Pour la réalisation de l'asset Management proche de l'installation, on dispose, en tant qu'option à SIMATIC PCS 7, du pack logiciel SIMATIC PCS 7 Maintenance Station. Ce logiciel permet l'extension d'un poste de conduite en un poste de maintenance. Sur le poste de maintenance, les informations de maintenance sont représentées pour les différents appareils de terrain, l'appareillage de commutation, les entraînements et les composants du système de contrôle raccordés. La SIMATIC PCS 7 Maintenance Station est conçue selon une architecture modulaire. Sur les petites installations, il est possible d'exploiter le poste de conduite et le poste de maintenance sur le même PC. A l'instar du poste de conduite, le poste de maintenance se prête à une extension en vue de la création d'une application client-serveur avec exploitation multi-client. Sur le serveur d'une application multi-client, les signaux et messages de maintenance des composants et appareils sont collectés et archivés. Leur affichage est assuré par le client. Le poste de maintenance SIMATIC PCS 7 est basé sur des produits SIMATIC standard : SIMATIC PCS 7 ES / OS pour la configuration ainsi que la conduite et la supervision, SIMATIC PDM pour la connexion des appareils de terrain et SIMATIC SNMP OPC Server pour la connexion des constituants de réseau Configuration d'un poste de maintenance Pour la création d'un poste de maintenance, il suffit que l'utilisateur affecte une seule fois l'attribut correspondant lors de la configuration pour créer automatiquement une hiérarchie technologique des vues de diagnostic. Les vues de diagnostic peuvent être complétées ultérieurement par des contenus spécifiques au projet. Le statut de maintenance d'un composant (Maintenance State Display) des appareils de niveau inférieur (Maintenance Group Display) et, le cas échéant, le statut des travaux de maintenance (Operator State Display) est signalé à l'aide des symboles. Vue de l'installation avec représentation symbolique des composants Visualisation dans le poste de maintenance En cours d'exploitation, le client du poste de maintenance va rechercher de façon cyclique les données sur le serveur correspondant. Le client peut en outre accéder au travers d'une liaison en ligne aux composants matériels et aux appareils de terrain, ce qui permet à l'agent de maintenance de disposer à tout moment de l'ensemble des informations requises. Avec SIMATIC PCS 7, différents composants offrant des possibilités de diagnostics très diversifiées sont mis en oeuvre. Sur le plan de la maintenance, tous les composants doivent cependant être représentés de façon uniforme. C'est pourquoi les états de maintenance et de diagnostic des composants sont affichés à l'aide de symboles uniformisés. Vue d'ensemble des composants sur une ligne PROFIBUS en représentation symbolique 9
Le poste de maintenance Interface utilisateur pour la maintenance Images symboliques et blocs de vues des composants Les vues de diagnostic permettent de visualiser l'état des composants proprement dits ou celui des composants de niveau inférieur, sous la forme de vues symboliques standardisées. Les images symboliques des composants contiennent les éléments suivants : Bitmaps des composants Désignation des composants au moyen de tags Affichage d'état relatif à la maintenance Affichage groupé des signalisations de mainte- Image symbolique d'un composant nance pour les composants de niveau inférieur En cliquant sur un élément de la vue symbolique, il est possible d'ouvrir soit le niveau hiérarchique inférieur, soit un bloc de vues du composant. Ce bloc de vues contient différentes vues du composant considéré, qui fournissent des informations détaillées spécifiques aux appareils. Il existe trois vues standard. Identification : La vue Identification contient toutes les informations relatives à la configuration matérielle ou à SIMATIC PDM, indépendamment du composant. Cette vue affiche en outre le statut de maintenance et, le cas échéant, le statut d'un composant redondant. Messages : La vue Messages contient les messages de défaut de diagnostic, les interventions de l'opérateur ainsi que les besoins en matière de maintenance. Maintenance : La vue Maintenance affiche la réaction de l'agent de conduite ou de l'opérateur suite à une demande de maintenance pour un composant. Des travaux de maintenance peuvent être requis. Il est également possible d'afficher le statut des travaux. Ces divers éléments sont journalisés et signalés à l'aide de symboles. Pour chaque demande de travaux, il est également possible d'entrer un numéro d'instruction de travail ainsi qu'un commentaire. Le numéro d'instruction de travail n'a aucune répercussion au sein du poste de maintenance. Il est uniquement repris dans le journal. Il peut être utilisé en tant qu'information de transfert vers les systèmes ERP (Enterprise Resource Planning), par exemple le système SAP. Bloc de vues "Maintenance" Process Device Management En fonction de la capacité de diagnostic d'un appareil, il existe encore des vues supplémentaires. Ainsi, la vue de conduite des composants pour les appareils de terrain intelligents (DP, PA, HART) contient des informations supplémentaires fournies par le PDM (Process Device Management). Les modifications du paramétrage sont gérées dans un journal des modifications et peuvent être consultées depuis le poste de maintenance. Elles informent sur la date et l'opérateur responsable. De même, les modifications de configuration peuvent également être éditées. L'accès aux informations de diagnostic des appareils de terrain intelligents à l'aide du PDM s'effectue par le biais de la description électronique (Electronic Device Description - EDD) d'un appareil de terrain. Dans la EDD, le constructeur de l'appareil décrit également, entre autres, les informations complémentaires mises à disposition en cas de défaut. L'affichage peut contenir des informations quant à a cause de défaut, une tendance ou une instruction en vue de la suppression du défaut. Le PDM peut également être appelé directement à partir du bloc de vues, ce qui permet de disposer, dans le cas d'appareils de terrain intelligents, de toutes les spécifications du constructeur ainsi que des documents fournis par ce dernier. Bloc de vue de détail d'un composant" 10
Diagnostic des systèmes de communication SIMATIC PCS 7 communique avec les composants de niveau inférieur de Totally Integrated Automation via Industrial Ethernet et PROFIBUS en utilisant des constituants de réseau de SIMATIC NET. Outre une communication fiable, ces derniers offrent la possibilité d'effectuer un diagnostic du réseau en service, ce qui permet de détecter à temps les points faibles et de les localiser rapidement en cas Constituants de réseau SCALANCE de défaut. SCALANCE X est la nouvelle gamme des commutateurs Industrial Ethernet de SIMATIC NET. Les commutateurs sont des constituants de réseau actifs, qui distribuent les données aux adresses correspondantes, de manière ciblée. La famille SCALANCE X se décline en quatre gammes de produits échelonnées, adaptées aux différentes tâches d'automatisation. SCALANCE X-100 sans fonctions de gestion commutateurs avec 8 ports maxi et diagnostic sur site pour applications au pied de la machine. SCALANCE X-200 avec fonctions de gestion utilisation universelle dans les applications au pied de la machine jusque dans des unités d'installations mises en réseau. SCALANCE X-400 modulaire pour l'emploi dans des réseaux hautement performants, également à la mesure des exigences futures, (par ex. High Speed Redundancy). La gestion réseau conforme au standard SNMP (Simple Network Management Protocol) intégrée dans les produits SCALANCE X (à l'exception de la série X-100) fournit des informations de diagnostic. Des mécanismes standard pour l'identification de l'utilisateur et le codage des données assurent une protection contre les accès non autorisés. Les concepts de sécurité existants s'intègrent sans problème. MOBIC T8 Le pad Internet mobile conçu pour les exigences industrielles permet d'accéder à des informations centrales depuis tout point. Les données du poste de maintenance PCS 7 sont accessibles au moyen de la technologie Thin-Client via une liaison 1:1. MOBIC permet de consulter les données de diagnostic et de modifier les paramètres lors de la maintenance de machines sur le site, ce qui réduit considérablement la durée des travaux de maintenance. Serveur SNMP OPC Grâce au serveur OPC SNMP contenu dans le PCS / le poste de maintenance, il est possible d'accéder, depuis le poste de maintenance, aux informations de diagnostic mises à disposition via SNMP (p. ex. pour les constituants réseau SCALANCE, OSM et ESM ou SIMATIC PC DiagMonitor). Le serveur OPC SNMP offre les fonctionnalités suivantes : Surveillance d'état, identification des appareils et gestion réseau des appareils compatibles SNMP Les appareils qui ne sont pas dotés d'agents SNMP peuvent également être surveillés. Intégration automatique d'appareils compatibles SNMP grâce au SNMP Mapper au sein de PCS7 ES, c'est-à-dire création de tags OPC, messages d'alarme et faces avant pour les appareils SNMP Intégration flexible de tout appareil SNMP dans la surveillance grâce à des profils d'appareils Mise en oeuvre parallèle du SNMP avec d'autres protocoles de communication Le serveur OPC SNMP permet la surveillance et le diagnostic du réseau et du process dans un seul système. Le paramétrage et la configuration sont intégrés dans l'environnement d'ingénierie de PCS7. Industrial Mobile Communication Grâce à des appareils mobiles communiquant par des réseaux rapides sans fil (Wireless LAN), les processus gagnent considérablement en efficacité. SIMATIC NET offre, avec Industrial Mobile Communication (IMC), des produits pour la communication industrielle mobile sans fil : SCALANCE W SCALANCE W est une famille de produits pour la création de réseaux radio aux standards WLAN, aptes au fonctionnement déterministe et redondants grâce à l'extension du standard IEEE 802.11. Ils se caractérisent par la fiabilité du canal radio et leur insensibilité à la poussière et aux projections d'eau. Transmission d'informations de maintenance sur MOBIC, le pad Internet mobile 11
0 1 0 1 Diagnostic des systèmes de communication C-PLUG pour le remplacement aisé des constituants de réseau Pour minimiser davantage les arrêts au sein du système de contrôle PCS7, il est possible d'utiliser la cartoucge optionnelle de configuration C-PLUG pour les constituants de réseau SCALANCE X400, X200 et SCALANCE W. C-PLUG est un support de données amovible destiné à la sauvegarde des données de configuration. Elle s utilise dans les applications exigeant un remplacement rapide et simple de constituants réseau SCALANCE en cas de panne, sans exiger ni reconfiguration de l'équipement de rechange, ni personnel spécialisé. Diagnostic en ligne du câble de bus à l'aide du répéteur de diagnostic PROFIBUS Durant l'exploitation de l'installation, les câbles de bus sont soumis à des influences extérieures susceptibles de provoquer un endommagement. En cas de fortes sollicitations notamment, p. ex. câbles chenillables ou fortes vibrations, il est recommandé de procéder à un contrôle permanent des câbles afin de minimiser les défaillances. Pour le diagnostic des câbles en service, on dispose du répéteur de diagnostic. Celui-ci est intégré dans le réseau PROFIBUS en tant que répéteur RS 485 et dispose en outre de fonctions de diagnostic performantes pour les défauts suivants : Rupture des conducteurs de signaux A ou B Court-circuit des conducteurs de signaux avec le blindage Nombre insuffisant ou excessif de résistances de terminaison de bus en circuit Fonctionnalité de diagnostic Le répéteur de diagnostic détermine la topologie du réseau en bus. Lors de la survenue d'un défaut, le répéteur transmet automatiquement, en tant qu'esclave PROFIBUS, un message de diagnostic normalisé au maître. Ce message contient des informations sur : le segment de bus concerné la localisation du défaut (p. ex. entre les abonnés X et Y), c'est-à-dire la distance en mètres entre le point de défaut et le répéteur ou les abonnés Le défaut peut être imputable p. ex. à un court-circuit entre le conducteur de signaux A et le blindage. Il est ainsi possible de détecter les défauts de câble sporadiques et de les signaler en tant que diagnostic. Les fonctions de diagnostics ci-dessus permettent également aux agents de maintenance ne possédant pas d'expérience de PROFIBUS de localiser rapidement et sûrement les défauts au sein du réseau. Intégration dans SIMATIC PCS 7 Pour le répéteur de diagnostic, il existe des blocs pilotes SIMATIC PCS 7. Des informations détaillées peuvent être obtenues depuis le poste de maintenance PCS 7 au niveau du point d'entrée dans le système d'ingénierie. Identification de la topologie et détection des défauts à l'aide du répéteur de diagnostic PROFIBUS 12
Diagnostic de l'instrumentation de process Capteurs et analyseurs de process Mesure de pression, de pression absolue, de pression différentielle, de débit et de niveau hydrostatique SITRANS P est une famille de transmetteurs de pression. Le transducteur de mesure numérique SITRANS P DS III est un transducteur universel pour la mesure de pressions relatives, absolues et différentielles ainsi que pour la mesure de débit et de niveau hydrostatique. Il offre toute une série de fonctionnalités de diagnostic et de simulation intégrées qui permettent à l'utilisateur, lors de la mise en service, du service après-vente et de l'entretien, d'évaluer de manière ciblée l'état de l'appareil ou de l'ensemble du point de mesure. La maintenance préventive est supportée par les fonctions suivantes : Compteur d'heures de fonctionnement pour point de mesure et électronique Compteur d'événements pour dépassement en valeur supérieure ou inférieure des seuils Index glissants pour l'affichage de la pression, de la température des capteurs et de l'électronique Deux temporisations librement paramétrables qui émettent un signal ou une alarme en cas d'atteinte de la valeur seuil prédéfinie. Le diagnostic des appareils permet l'élimination efficace des défauts dans le cadre de la maintenance corrective. Les fonctions suivantes sont surveillées à cet effet de façon cyclique : Fonction de mémorisation RAM, ROM et EEPROM par la méthode de la somme de contrôle Exécution du programme par l'accostage ciblé de points de contrôle (chien de garde) Détection de bris de capteurs et fonction de linéarisation Il existe également des fonctions de simulation pour le contrôle des composants électroniques internes à partir du capteur. Ces fonctions contribuent à la localisation rapide et ciblée des défauts et par conséquent à l'accroissement de l'efficacité des procédures de maintenance. La combinaison des fonctions citées ci-dessus permet l'adoption de mesures dans l'optique d'une maintenance prédictive et contribue de ce fait à augmenter la disponibilité de l'installation et la productivité. SITRANS P DS III 13
Diagnostic de l'instrumentation de process Capteurs et analyseurs de process Mesure de température Les transmetteurs SITRANS T sont dédiés aux installations du génie des procédés. SITRANS TW est un transducteur de mesure de température universel à 4 conducteurs pour un montage sur rail support. Il se prête au raccordement de sondes thermométriques à résistance, de thermocouples et de capteurs à résistance, mais il est également capable de convertir les signaux à tension continue ou les signaux à courant continu. SITRANS TH300 est une nouvelle génération de transducteurs de température pour montage dans la tête de sonde de température. Ce transducteur de température est capable de traiter les signaux d'entrée et de surveiller les capteurs de température les plus divers. Pour la maintenance préventive, les deux appareils disposent notamment des fonctions suivantes : Compteur d'heures de fonctionnement pour l'électronique (le TH300 est également doté d'un compteur d'heures de fonctionnement réparti par zones pour le transmetteur raccordé) Surveillance de seuils Index glissants pour la surveillance des capteurs raccordés ou de la température des composants électroniques Simulation du courant de sortie en tant que valeur fixe ou simulation avec fonction rampe Pour le diagnostic des appareils et la suppression des défauts dans l'optique d'une maintenance corrective, les fonctions suivantes font l'objet d'une surveillance cyclique : Fonction de mémorisation RAM, ROM et EEPROM par la méthode de la somme de contrôle Exécution du programme par l'accostage ciblé de points de contrôle (chien de garde) SITRANS TH300 SITRANS TW L'analyse des capteurs inclut les ruptures de câble et les courts-circuits. Les défauts détectés sont signalés au choix via HART et en tant que courant de signalisation ou de défaut ou via des relais de signalisation (uniquement SITRANS TW). Outre les fonctions dont disposent les deux types d'appareil pour la maintenance corrective et préventive, SITRANS TH300 offre également des stratégies pour la planification de la maintenance prédictive : Le compteur d'heures de fonctionnement analyse les valeurs de température des capteurs et de l'électronique et assure leur mise en forme et leur représentation en huit classes de températures. Les valeurs de mesure peuvent être archivées. A partir de la sollicitation thermique des capteurs, il est possible lorsque des processus de vieillissement sont connus d'élaborer une stratégie de maintenance prédictive. 14
Mesure de débit Pour la mesure de débit, Siemens propose différents procédés de mesure sans contact : SITRANS FM MAG 6000 est un débitmètre magnéto-inductif SITRANS FC MASS 6000 est un débitmètre massique Ces appareils s'utilisent de façon flexible et se positionnent en tout point de l'installation. Le MAG 6000 est utilisé pour des applications avec fluides conducteurs, le MASS 6000 p. ex. pour des applications avec fluides non conducteurs et posant des exigences sévères en matière de précision ou encore dans des processus dont les paramètres sont soumis à de fortes fluctuations. Le MAG 6000 est insensible aux variations de pression, de température, de viscosité et de conductibilité électrique (min. 5 µs/cm garantis). L'appareil dispose d'une multitude de fonctions de diagnostic, qui sont affichées en texte clair et enregistrées dans un journal de bord, ce qui permet de localiser également les défauts survenant de façon périodique. Ces défauts peuvent être répartis dans les catégories suivantes : défauts de fonctionnement, alarmes, erreurs permanentes et bloquantes. Le transducteur de mesure ainsi que les sorties font l'objet d'une surveillance et la tête de mesure/le capteur est contrôlé en continu, avec par exemple détection de tube vide, remplissage partiel, conductivité insuffisante et dépôts au niveau de l'électrode de mesure. Le MAG 6000 offre en outre la possibilité de contrôler l'ensemble du système de mesure à l'aide d'un vérificateur externe. Le MASS 6000 est insensible aux variations de pression, de température, de densité, de conductivité électrique et de viscosité. Un ASIC garantit une meilleure capacité de réaction aux discontinuités. Les appareils sont pratiquement insensibles aux bruits externes - un préalable essentiel à l'augmentation de la plage dynamique. Le MASS 6000 surveille aussi bien les défauts liés à l'application que les réglages sélectionnés par l'utilisateur : Excès d'air dans le tube de mesure Détection de tube vide Signal de débit instable Défaut point zéro Densité du liquide et seuils de température Limites de plage de mesure Les réglages personnalisés sont comparés aux valeurs réelles afin d'obtenir un réglage optimal. Les perturbations occasionnées par des vibrations mécaniques, des écoulements non idéaux / un phénomène de cavitations ou des bruits de pompe sont susceptibles d'influer sur la mesure. Grâce aux fonctions de diagnostic étendues du transmetteur MASS 6000, il est possible d'identifier ces influences par la fréquence de résonance propre du capteur, les amplitudes des valeurs de mesure et la phase de signal. L'appareil est en outre doté d'un système de journalisation des défauts et des états avec 4 groupes d'informations. Information générale : Pas de défaut Alarmes susceptibles d'être déclenchées en cas d'ignorance d'un défaut de fonctionnement Défauts permanents risquant d'entraîner un dysfonctionnement Défauts devant être connus pour le fonctionnement du débitmètre Les fonctionnalités de diagnostic étendues facilitent la recherche des défauts et leur suppression. A partir de ces informations (type et fréquence des messages), l'utilisateur peut tirer des conclusions quant à une l'imminence d'une défaillance. Des mesures peuvent ainsi être prises en temps utile afin d'augmenter la qualité de mesure ou d'empêcher un arrêt de la production. Débitmètres SITRANS F 15
Diagnostic de l'instrumentation de process Capteurs et analyseurs de process Mesure de niveau Pour la mesure de niveau, on dispose de trois procédés de mesure : la technologie radar, la mesure capacitive et la technologie à ultrasons. Mesure de niveau au moyen de la technologie radar sans contact : SITRANS LR400 avec radar FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) SITRANS LR200 avec radar pulsé SITRANS LR300 avec radar pulsé SITRANS Probe LR avec radar pulsé Mesure de niveau au moyen de la technologie à ultrasons sans contact : SITRANS Probe LU avec échosonde compacte à ultrasons SITRANS LR pour la mesure de niveau Mesure de niveau capacitive et détection de seuil POINTEK CLS 200/300/500 SITRANS LC 300/500 Les transmetteur de niveau de Siemens sont dotés d'une vaste série de fonctions de surveillance internes et externes. Ainsi, les détecteurs de niveau Pointek CLS 200/300/500 offrent la possibilité de détecter les influences externes telles que les dépôts ou l'encrassement et d'en déduire les exigences en matière de maintenance. En plus du diagnostic des composants électriques et électroniques typiques, le diagnostic des appareils comporte aussi l'analyse de la qualité de mesure du signal en termes de d'indice de confiance et de puissance. Une fois que la valeur seuil est atteinte, le poste de maintenance signale un besoin de maintenance. SITRANS LR400 additionne les données d'exploitation et calcule la durée de vie résiduelle dans l'optique d'une maintenance préventive. POINTEK CLS200/300 détecte le degré d'incrustation. C'est l'état actuel de l'appareil qui permet de faire des pronostics quant à sa durée de vie restante. et par conséquent de mettre en oeuvre une stratégie de maintenance prédictive. Les interventions de maintenance peuvent être planifiées de façon optimale. Le résultat des travaux de maintenance réalisés est intégré dans le calcul de tendances actuel. Du fait de leur conception et de la technologie brevetée Active Shield mise en oeuvre, les appareils SITRANS LC300/LC500 se prêtent à des applications critiques exigeant des mesures fiables, une quasi-insensibilité aux dépôts de matières ou à l'encrassement ainsi qu'une précision de mesure élevée. Ils garantissent une plus grande disponibilité que des appareils comparables. Les opérations de maintenance sont ainsi minimisées. SITRANS LR400 16 Le réglage des valeurs de seuil pour les différents niveaux d'alarme autorise une adaptation optimale aux conditions physiques.
Diagnostic des pompes pour la surveillance de pompes volumétriques oscillantes SITRANS DA400 est un système de diagnostic pour la surveillance continue de l'état des pompes volumétriques oscillantes. L'appareil détecte les fuites les plus minimes au niveau des vannes de refoulement oscillantes, ce qui rend superflue toute recherche de défaut supplémentaire. Son principe repose sur la mesure de l'onde de choc résultant de la cavitation en cas de fuites. Il permet en outre de surveiller d'autres paramètres comme par exemple la pression ou la température au niveau des pompes. Lorsque les valeurs limites sont atteintes, celles-ci sont signalées au système de contrôle de niveau supérieur par le biais de sorties TOR ou via PROFIBUS. L'appareil peut être réglé sur le site ou être paramétré via PROFIBUS. SITRANS DA 400 augmente la disponibilité de l'installation grâce à une réduction sensible des arrêts Les intervalles de maintenance sont allongés, étant donné que la maintenance des pompes n'est réalisée que lorsque leur état l'exige. Les dommages consécutifs à des pannes sont exclus, dans la mesure où les pièces défectueuses sont remplacées ou réparées bien avant la défaillance du composant. De plus, la détection précoce des fuites permet de planifier de façon optimale les interventions de maintenance. Il est également possible d'adapter le mode d'exploitation de l'installation et par conséquent d'en augmenter la disponibilité. La maintenance confitionnelle contribue par ailleurs à des économies d'énergie : Une perte de puissance prématurée peut être détectée à temps et supprimée par le remplacement ou la réparation de la pièce concernée. SITRANS DA400 contribue de façon décisive à la réduction du TCO (coût total de possession) et à l'augmentation de la productivité. Le défaut est reconnaissable aux amplitudes importantes occasionnées par le dérangement dans le clapet d'admission. SITRANS DA400 17
Diagnostic de l'instrumentation de process Capteurs et analyseurs de process Analyse de gaz Siemens propose un vaste éventail d'analyseurs de gaz. ULTRAMAT 6 Analyseurs de gaz à un et deux canaux pour la spectroscopie infrarouge non dispersive OXYMAT 6 Analyse des gaz pour la détermination de l'oxygène ULTRAMAT 23 Analyseurs de gaz pour la spectroscopie infrarouge non dispersive pour un à trois composants ainsi que l'oxygène CALOMAT 6 Analyseurs de gaz par conductibilité thermique pour la détermination quantitative de l'hydrogène ou de l'hélium dans les mélanges gazeux binaires Les analyseurs de gaz sont dotés de nombreuses fonctions pour le diagnostic des appareils et par conséquent la maintenance corrective. Ils sont en outre capables de détecter les irrégularités fonctionnelles. Celles-ci sont affichées sur le poste de maintenance sous la forme d'une demande de maintenance ou d'un message de défaut. Elles peuvent également être présentes au niveau de la sortie de signalisation ou encore être transmises via PROFIBUS PA/DP à des systèmes de niveau supérieur. Les messages sont enregistrés dans un journal de bord. Une demande de maintenance peut être déclenchée pour les motifs suivants : Dépassement de la tolérance d'étalonnage suite à l'encrassement de la chambre de mesure, à une dérive ou au remplacement du gaz d'étalonnage Trop forte teneur en oxygène du gaz zéro ou du gaz de référence (uniquement OXYMAT 6) Utilisation d'un gaz de contrôle ou de référence inapproprié Détecteur défectueux ou absence de gaz de référence Dépassement de la température maxi de la chambre de mesure ou de la tête de mesure (OXYMAT 6) ou chauffage défectueux ou résulter de : la surveillance du moteur du chopper (uniquement ULTRAMAT 6) la surveillance du champ magnétique (uniquement OXYMAT 6) la surveillance des signaux parasites externes (préparation des échantillons) la surveillance du flux (ULTRAMAT 23) Grâce à ces fonctions de surveillance, les analyseurs de gaz garantissent un fonctionnement fiable et permettent une maintenance corrective efficace. ULTRAMAT 18
Diagnostic des positionneurs et vannes SIPART PS2 est un positionneur électropneumatique pour les vannes de réglage. Il se prête à un réglage ultra-précis des vannes et clapets dans les applications les plus diverses. Outre des fonctions de base étendues pour l'auto-sureillance, il est doté des fonctionnalités de diagnostic suivantes : Compteur d'heures de fonctionnement Mesure de température actuelle Heures de fonctionnement selon plages de températures Heures de fonctionnement selon la course de déplacement Nombre de commutation des valves piézoélectriques Compteur d'alarmes Compteur d'inversion de sens Intégrale de déplacement Surveillance de l'hystérèse (zone morte) Surveillance de l'écart de régulation Surveillance en ligne des butées d'arrêt du siège de vanne Les données d'exploitation sont utilisées pour définir les mesures de maintenance préventive. Ces données permettent de détecter les défauts ainsi que leurs causes bien avant la survenue des pannes. Il est ainsi possible d'élaborer des stratégies de maintenance prédictives aussi bien pour l'appareil proprement dit que pour les actionneurs et vannes de niveau inférieur. L'avantage de la maintenance prédictive réside dans le fait que la durée de vie des composants peut être pleinement exploitée, sans risque de défaillances ou de dommages. Le degré de sollicitation fournit en outre des indications permettant d'optimiser le mode de conduite de l'installation et par conséquent accroître la disponibilité. Positionneur SIPART PS2 19
Diagnostic des constituants de protection, de commutation et d'entraînement Système de gestion moteur SIRIUS SIMOCODE pro SIMOCODE pro est le système de gestion moteur flexible et modulaire pour les moteurs basse tension à régime constant. Il optimise la liaison entre le système de contrôle et le départmoteur et augmente ainsi la disponibilité de l'installation. SIMOCODE pro est conçu spécialement pour une utilisation dans les centres de contrôle moteur (MCC) dans le génie des procédés et des centrales, où il est mis en oeuvre pour la protection et la commande de moteurs/pompes, etc.., p. ex. dans les zones explosibles, les secteurs à démarrage difficile (industrie du papier, du ciment et métallurgie) ainsi que dans les installations à haute disponibilité. Caractéristiques particulières : Protection moteur multifonctionnelle et électronique intégrale, indépendante du système d'automatisation Commande du moteur par logiciel flexible au lieu d'un système matériel Données d'exploitation, de maintenance et de diagnostic détaillées Fonctionnalité de gestion de l'énergie Communication via PROFIBUS DP Afin de pouvoir proposer un système optimal pour chaque application, SIMOCODE pro est extensible de façon flexible par l'ajout des modules de fonction suivants : modules TOR, analogiques, défaut à la terre et température. La bibliothèque de blocs PCS 7 permet l'affichage des données de diagnostic sur le poste de maintenance, ce qui empêche les défaillances ou, le cas échéant, permet de les localiser et de les supprimer rapidement. La signalisation de diagnostic s'effectue ici non seulement de façon très détaillée via PROFIBUS, mais aussi directement par le biais de DEL situées sur l'armoire. Si le remplacement d'un appareil ou d'un bloc complet est requis dans le MMC (Motor Control Center), le connecteur d'adressage permet d'affecter rapidement et sans problème la nouvelle adresse PROFIBUS à l'appareil de remplacement. A l'aide d'une cartouche mémoire, le paramétrage de l'appareil à remplacer peut être transféré directement dans le nouveau SIMOCODE pro, par simple enfichage sur l'interface système. Autre caractéristique importante de SIMOCODE pro : l'exécution autonome de toutes les fonctions de protection et de commande, même en cas de coupure de la communication avec le système de contrôle. En cas de défaillance du système de bus ou de l'automate, la fonctionnalité du départ-moteur est entièrement préservée. Lors d'une défaillance, il est possible de paramétrer un comportement défini, p. ex. coupure ciblée du départ-moteur ou exécution de mécanismes de commande paramétrés (par exemple inversion du sens de rotation). Données d'exploitation et données statistiques permettant une maintenance conditionnelle : Heures de fonctionnement du moteur Temps d'arrêt du moteur Nombre de démarrages du moteur Nombre de déclenchements sur défaut de surcharge Commentaires internes enregistrés dans l'appareil Heures de fonctionnement de l'appareil Données de diagnostic pour la maintenance corrective : Nombreux message de défaut et alarmes précoces, également pour traitement ultérieur dans l'appareil ou le système de contrôle Journalisation des défauts interne à l'appareil, avec horodatage Horodatage librement sélectionnable des messages d'état, d'alarme ou de défaut Valeur du dernier courant de déclenchement Défaut signalisation en retour (p. ex. pas de flux de courant dans le circuit principal après la commande Marche), etc. Gestion moteur SIMOCODE 20