Modications du système de contrôle pour la simulation

2.5 Modications du système de contrôle pour la simulation

Le fait de réutiliser la même architecture de contrôle en simulation entraîne diérentes contraintes pour le bon fonctionnement des simulations. Les systèmes de contrôle réels échangent des don-nées avec les processus via des bus de terrain alors que l'environnement de simulation est basé sur un échange de données via le protocole OPC car les simulateurs d'automates sont basés sur ce protocole uniquement. Il est donc nécessaire de réattribuer les adresses des entrées/sorties dans les automates. Heureusement, le standard UNICOS est basé sur un ensemble de généra-teurs permettant de générer automatiquement les codes pour les automates et les systèmes de supervision [28]. Ainsi, ces générateurs ont été réadaptés pour permettre une réattribution de tous les espaces mémoire automatiquement de manière ecace dans les PLC comme dans les systèmes de supervision.

De plus, les modèles n'intègrent pas tous les signaux issus des installations car les systèmes re-latifs aux infrastructures comme l'alimentation électrique, les circuits d'eau de refroidissement et d'air comprimé ainsi que les systèmes de vide ne sont pas inclus dans les modèles. Tous les signaux d'entrées/sorties simulés doivent ainsi être sélectionnés un à un dans un premier temps pour pouvoir lier les variables nécessaires entre les automates et le modèle. Les signaux non si-mulés doivent quant à eux être forcés à des valeurs adéquates pour assurer l'absence d'interlocks générant des alarmes sur les systèmes de contrôle. Cette tâche est également largement simpliée par l'utilisation des générateurs qui permettent de faire cela en modiant simplement les valeurs dans une base de données mais cette tâche peut se révéler fastidieuse dans les systèmes de grande taille où plusieurs centaines de signaux doivent être examinés.

Pour que ces outils de génération soient ecaces, il est cependant nécessaire d'avoir une parfaite corrélation entre la base de données des entrées/sorties des automates et les entrées/sorties du modèle. Nous avons donc inclus dans les modèles des composants d'interfaçage ayant les mêmes noms que les objets dans les automates de manière à générer automatiquement les liens entre les automates et les modèles.

2.6 Conclusion

Ce chapitre expose le développement d'un simulateur de processus et de contrôle (PROCOS). Ce simulateur est capable d'émuler l'évolution des diérents capteurs du processus en fonction des diérentes actions réalisées sur les actionneurs.

Ce simulateur est un ensemble d'applications informatiques interconnectées de manière à retrans-crire le plus dèlement possible la véritable architecture de contrôle des installations cryogéniques du CERN. Le système de supervision reste inchangé en simulation et les automates (PLC) sont remplacés par des logiciels capables d'émuler leur comportement. Le processus est quant à lui remplacé par un modèle numérique développé sous le logiciel EcosimPro échangeant des données (capteurs/actionneurs) avec les PLC via un protocole OPC. Tous les échanges de données sont congurés automatiquement grâce à des générateurs de code existants.

Le logiciel EcosimPro simule les processus en résolvant des systèmes d'équations algébro-diérentielles en utilisant un algorithme DASSL, particulièrement adapté pour résoudre des systèmes compor-tant plusieurs milliers d'équations. De plus, son interface conviviale permet de modéliser des

Chapitre 2. PROCOS : simulateur de processus et de contrôle systèmes complets rapidement à partir de bibliothèques d'objets.

La mise en place d'une simulation avec PROCOS se décompose en trois étapes principales : 1. Développement de manière graphique sous EcosimPro du modèle du système choisi ; 2. Modication des programmes automates et de la supervision à l'aide d'outils de génération

automatique permettant de congurer automatiquement les entrées/sorties simulés et de forcer les entrées/sorties non simulées à des valeurs adéquates ;

3. Conguration du serveur OPC permettant les échanges de signaux entre le modèle, le PLC et la supervision.

Plusieurs installations cryogéniques du CERN seront donc simulées à l'aide de cet environnement de simulation.

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Modélisation des équipements

cryogéniques

Les systèmes cryogéniques utilisent un ensemble limité de composants dimensionnés et organisés de manière à refroidir un équipement selon un cahier des charges précis. Lors d'une étude for-melle, une première bibliothèque de composants cryogéniques a été développée sous EcosimPro 3.0 au CERN [4]. Elle contenait les principaux équipements que l'on trouve dans un système cryogénique : échangeur de chaleur, turbine, vanne, séparateur de phase, etc. Cette bibliothèque a été utilisée comme base pour réaliser une deuxième bibliothèque plus complète et plus adaptée à la simulation de grandes installations. Les composants existants ont été analysés, corrigés, et de nouveaux composants ont été développés an de modéliser tous les systèmes de production cryogéniques du CERN.

Les paramètres d'entrée des composants ont été redénis de manière à utiliser uniquement les paramètres connus des équipements et non des paramètres théoriques incertains ou diciles à obtenir. De plus, tous les composants ont été analysés pour utiliser les équations appropriées de manière à prendre en compte les phénomènes pertinents ayant des inuences macroscopiques sur les systèmes tout en négligeant ceux qui n'inuencent pas le comportement global. Diérentes options dans les composants sont également proposées pour prendre en compte ou pas certains phénomènes, comme par exemple une chute de pression qui peut être négligeable ou pas. Cette analyse systématique a ainsi permis d'optimiser le compromis entre le temps de calcul et la pré-cision nécessaire à la simulation des processus.

Chaque type de composant a d'abord été testé individuellement en simulation et comparé avec des données réelles pour valider les modèles. Les équations thermodynamiques et hydrauliques des modèles viennent principalement de [8].

Un eort particulier a été fourni pour les interconnexions entre les diérents composants. En eet, à chaque point de connexion entre deux composants, l'état thermodynamique de l'hélium doit être parfaitement déni. Les diérentes équations doivent alors se compléter entre elles pour éviter l'apparition de problèmes numériques. Nous avons alors regroupé les composant dans des grandes familles permettant de garantir la cohérence du système global en respectant quelques règles simples.