Review - Innovation - ABB Group
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W
ABB 1 | 15
review
fr
Miser sur l’innovation ABB 6
Construire intelligent 22
Simuler les automatismes 32 La revue
Dompter le vent 48 technologique
du groupe ABB
Innovation
Imaginez un robot à deux bras capable de travailler
avec précision, dextérité et sécurité, en véritable
partenaire de l'homme. Avec YuMi®, le nouveau robot
collaboratif d’ABB, cette vision est aujourd’hui une
réalité, à découvrir en p. 6.
Tout aussi réaliste est cette photo de jeux de barres
de la station de conversion CCHT de l’Outaouais,
au Canada : une installation dos à dos de 1250 MW,
à l’interconnexion des réseaux électriques du
Québec et de l’Ontario.
2 ABB review 1|15
Sommaire
Innover 6 Avant-première
Le meilleur de l’innovation ABB en 2015
Rapprocher
11 Informer pour agir
De nouvelles techniques ABB de gestion des données
pour améliorer les services aux industriels
16 Démêler la complexité
La plate-forme d’émulation virtuelle ABB simplifie le test
du contrôle-commande de procédé
22 Bien charpenté !
Les technologies ABB pour mieux construire
27 Services à la carte
ABB étoffe son offre de services avancés accessibles
dans le monde entier sur ServicePort™
32 Le simulateur joue les prolongations
La simulation 800xA participe à la totalité du cycle de vie
d’un système d'automatisation
Avancer 37 Front intelligent
Appareils d’interruption automatisés et communicants
42 Ligne de crête
Des algorithmes pour lisser la puissance crête appelée
par les procédés électrothermiques
48 Fenêtre sur tours
Les éoliennes dans la ligne de mire ABB
53 Capacités libérées
Le nouveau condensateur QCap d’ABB améliore le
facteur de puissance
Anticiper 60 ABB en bref
Perpétuer 63 Flash-back
ABB review revient sur plus d’un siècle de parution
Sommaire 3
Édito
L’innovation en action
Chers lecteurs,
Le nouveau robot collaboratif d’ABB, YuMi, De même, les solutions ingénieuses ne sont
fait la Une de notre premier numéro de pas toutes fondées sur des algorithmes et
l’année. D’emblée, vous vous demandez du logiciel ! Le nouveau condensateur QCap
si nos ingénieurs n’ont pas été trop inspirés d’ABB affiche des caractéristiques concep-
par leur lecture de jeunesse. Rassurez-vous, tuelles lui procurant fiabilité, longévité et
nous avions une excellente raison de produire sécurité.
un robot ambidextre : l’être humain n’est-il
pas capable de tenir un objet d’une main L’année dernière, ABB review fêtait les cent
tout en le manipulant de l’autre, accomplis- ans de son « aïeule », la Revue BBC. 2015
sant un nombre incalculable de tâches aussi est l’occasion de mettre à l’honneur une
diverses que variées, de l’épluchage de autre devancière, ASEA Journal, dont la
Claes Rytoft légumes au téléchargement d'applis mobiles première parution remonte à 1909. Pour
sur son smartphone ? Une dextérité que autant, votre magazine n’attend pas les
s’est appropriée YuMi pour les opérations anniversaires pour évoquer l’héritage techno-
d ’assemblage et de manutention. logique d’ABB. En témoigne la rubrique
« ABB, éternel pionnier » qui revient
Les robots de dernière génération ne sont r égulièrement sur le passé pour expliquer
qu’un exemple du mariage logiciel-matériel le présent et esquisser l’avenir. Retrouvez
et de la place grandissante qu’occupent les 22 articles de la collection et quelques
ces équipements dans l’industrie. D’autres autres pépites éditoriales sur notre site
articles de ce numéro s’intéressent à la façon www.abb.com/abbreview. Enfin, outre la
dont on peut exploiter la masse de données version papier et Internet, ABB review est
provenant des capteurs disséminés dans aussi une application pour tablette, acces-
l’usine pour vraiment gagner en productivité sible depuis la même page web.
et redessiner la pyramide industrielle. Dans
cet esprit, ABB review montre comment Bonne lecture, et bonne connexion !
l’émulation permet de réduire les essais
système, et les outils de téléservices de
diagnostic et de maintenance ABB de tirer
le meilleur de l’expertise du groupe.
Mais il n’y a pas que l’automatisation indus-
trielle à viser la performance et la productivité.
Les automatismes du bâtiment ne cessent
d’innover dans le sens de l’efficacité énergé- Claes Rytoft
tique, tout comme les procédés électro Directeur des technologies
thermiques cherchent à lisser le courant appelé Directeur général adjoint
avec un régulateur de puissance crête ABB. du groupe ABB
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Édito 5
Avant-première
Innovation highlights
Le meilleur de l’innovation ABB en 2015
L’innovation revêt de multiples formes ; elle peut être Voici un aperçu de ces avancées, pour beaucoup
radicale et rompre avec l’existant, ou le remanier pour développées dans ce premier numéro de l’année, ou
améliorer et r éinventer notre quotidien. Toujours abordées dans nos prochaines éditions.
soucieux de mener cette course au progrès, le groupe
ABB n’a de cesse de créer, de peaufiner et d’enrichir
son offre de produits pour mieux servir ses clients.
YuMi®, robot YuMi fait partie d’une
offre globale polyva-
ambidextre lente et flexible : pré-
henseurs, systèmes
d’alimentation de
pièces, vision artifi-
YuMi, le nouveau robot à deux bras cielle et commande
d’ABB ouvre définitivement la voie à avancée. Sa petite
la robotique industrielle collabora- taille réduit au mini-
tive. Intrinsèquement sûr, il s’affran- mum l’encombre-
chit des barrières matérielles et ment de l’outil de
autres protections pour une véri- production et permet
table collaboration homme-machine de l’installer sur des
hautement productive. postes de travail
occupés jusqu’ici
Le logiciel de commande de YuMi, sa par des opérateurs
précision et sa conception innovante humains. Son sys-
sont au cœur de ses performances. Sa tème de commande
sécurité est encore renforcée par des intégré, ses deux
bras légers rembourrés qui absorbent bras à 7 axes, sa
l’énergie en cas de choc et éliminent capacité de charge,
les risques de blessures. ses mouvements
rapides et ses pro-
Conçu pour l’assemblage de petits tections en font la
composants, YuMi est destiné avant solution idéale pour
tout à l’industrie électronique grand la plupart des applications d’assem- avril à la Foire de Hanovre (Allemagne)
public dont les besoins évoluent blage de petits composants. où le petit dernier des robots ABB
constamment. Il convient aussi sera officiellement présenté au
à toutes les applications nécessitant Le choix du nom « YuMi » (contraction marché.
les mêmes cadences et niveaux de de you et me) montre bien qu’il s’agit
précision. de faire collaborer humains et robots. Nous reviendrons sur cette innovation dans un
Pour en savoir plus, rendez-vous en prochain numéro d’ABB review.
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Maintenance :
la fiabilité
à moindre coût
Le budget maintenance des entre-
prises n’est jamais suffisant pour
résoudre tous les problèmes liés à la
vétusté du matériel électrique. Pour
les équipements haute tension, la
solution AHC (Asset Health Center™)
d’ABB permet de basculer d’une
maintenance à échéance fixe vers
une maintenance conditionnelle. Les
algorithmes ABB, développés par des
experts, convertissent les données perfectionné de surveillance ou d’ins- Cela permet de dépêcher la bonne
analytiques en informations d’aide pections méthodiques par un expert, elle personne avec les bons outils pour
à la décision sur les interventions débouche systématiquement sur une intervenir au bon moment et ainsi
de maintenance prioritaires dans le action qui permet de maximiser la valeur fiabiliser l’équipement. Les modèles
but d’améliorer la fiabilité de ces de chaque dépense de maintenance. adaptables de performance ABB
équipements. utilisés pour AHC s’intègrent également
AHC détecte et signale à point nommé à d’autres systèmes de gestion des
Pour la solution AHC, toute donnée est tout comportement anormal d’un actifs pour répondre parfaitement aux
bonne à prendre ! Qu’elle provienne de équipement et en fournit immédiate- besoins de fiabilité des équipements.
contrôles occasionnels, d’une analyse ment un diagnostic, bien avant d’ouvrir
annuelle des gaz dissous, d’un système la porte du poste électrique.
Montée en régime :
800xA v6
Depuis son lancement en 2004, le
système de contrôle-commande
distribué 800xA d’ABB regroupe
procédé, matériel électrique, sécurité
et télécoms en une seule plate-forme
d’automatisation étendue qui aug-
mente la productivité.
Sa sixième version « v6 » remplit un
double objectif : faciliter la mise à niveau
d’anciennes générations d’automa-
tismes distribués tournant sur des équipant aujourd’hui les serveurs et – Des moyens innovants et sûrs pour
systèmes d’exploitation qui ne sont plus stations de travail pour alléger considé- fournir à l’entreprise les données
pris en charge, tels Microsoft Windows rablement l’architecture d’automatisa- utiles du contrôle-commande ;
XP® ; aider les clients à réduire leurs tion. Le parc d’automatismes peut – Des outils d’amélioration de l’effica-
coûts d’exploitation et de maintenance ainsi fondre jusqu’à 50 % avec, en cité opérationnelle : courbes de
du système d’automatisation. prime, une chute des coûts d’investis- tendances et listes d’alarmes
sement et des coûts globaux. enrichies, sonorisation embarquée,
Outre l’adoption et la mise en œuvre de interface KNX pour relier plus
technologies comme la virtualisation, Autres apports de la version v6 : étroitement l’environnement opéra-
800xA v6 se dote d’un logiciel d’instal- – Des routeurs sans fil permettant un teur à la solution d’automatisation
lation innovant, qui exploite toute la déploiement sécurisé et fiable des globale.
puissance de la technologie multicœur équipes mobiles ;
Topic
Avant-première 7
QCap sur
l’énergie réactive
Inventé il y a plus de 250 ans, le
condensateur est aujourd’hui
irremplaçable dans bon nombre
Connexions rigides Pression interne normale Surpression interne
d’applications. Ce qui ne l’empêche
Cannelure de verrouillage
pas d’évoluer en permanence !
Témoin, le dernier-né des conden-
sateurs basse tension d’ABB,
QCap, qui place la barre encore
plus haut sur le plan de la fiabilité, infimes au bénéfice de sa durée Autre innovation de QCap : la décon-
de la qualité et de la sécurité. d’exploitation et de sa fiabilité. nexion par surpression. Chaque
auto-cicatrisation libère une petite
Les pertes thermiques des condensa- Pour autant, le condensateur QCap quantité de gaz. Au fil du temps et
teurs de puissance posent un réel n’excelle pas uniquement par ses du vieillissement du condensateur, le
défi à leurs concepteurs. Certes, les performances thermiques ! Il est gaz s’accumule. Dès que la pression
pertes électriques dans un condensa- également auto-cicatrisant : en cas de interne franchit un seuil, le couvercle
teur sont minimes, mais les matériaux défaut électrique, l’arc provoque une se soulève, les câbles sont coupés et
utilisés présentant une faible conduc- perforation qui isole la zone de cla- le condensateur est déconnecté du
tivité thermique, la température quage. Cette auto-cicatrisation entraîne réseau.
interne peut augmenter et détériorer le une très faible perte de capacité (de
composant. Le nouveau condensateur l’ordre d’une partie par million), tout en
QCap d’ABB affiche des pertes évitant au claquage de s’étendre. Pour en savoir plus, rendez-vous p. 53.
Impair et PASS :
l’hybride gagnant
Pour beaucoup, les équipements
haute tension (HT) se répartissent
traditionnellement en appareils isolés
dans l’air et leurs homologues à
isolation gazeuse, plus compacts
mais plus chers : un schéma tradi-
tionnel bousculé il y a une vingtaine
d’années avec l’apparition d’une
variante ABB « hybride ». Dénommée
PASS (Plug And Switch System),
celle-ci conjugue le meilleur des
deux mondes pour un investissement
certes plus élevé au départ mais un
coût global de possession moindre. Aux modules PASS standards s’ajoute facilement transportable et vite
une solution spéciale PASS M0H qui installé, sans avoir à assembler de
En 2013, ABB annonce le lancement concentre dans une seule unité parties actives. Autre exclusivité de
de l’appareillage HT hybride PASS transportable un appareillage HT la technologie PASS : pour réduire
M0S pour une plage de tension de c omplet avec une configuration en H. encombrement et poids (3,6 m et
72,5 à 420 kV et des courants de La version hybride à 420 kV hérite des 350 kg), les isolateurs sont basculés
coupure de 31,5 à 63 kA. atouts de la gamme PASS, chaque en position de transport, puis redres-
module intégrant toutes les fonction- sés en position de service sur le site.
nalités d’une travée. L’ensemble,
prémonté et testé en usine, est
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1|12
Doper les réseaux
de distribution
électrique
Les réseaux de distribution qui
absorbent l’électricité produite par le
photovoltaïque (PV) et l’éolien ont été
conçus pour un certain flux d’éner-
gie ; or la puissance débitée par ces
installations peut être un multiple de
ce seuil théorique. Dans bien des
cas, ce n’est pas tant la capacité de
transport qui pose problème que la
conformité de la plage de tension
aux limites réglementaires.
Si la solution classique consiste à ABB présente son nouveau régulateur y compris en sortie de transformateur.
moderniser les réseaux, un régulateur de tension de ligne pour la distribution Un emplacement type serait à
capable d’ajuster automatiquement la basse tension (BT). Disponible en proximité d’une installation PV en
tension de ligne dans une certaine 250 kVA, 125 kVA ou 63 kVA, il toiture.
plage permet de remédier aisément à permet de régler la tension dans une
ce problème, à bien moindre coût. plage de ±6 %, par pas de 1,2 %. La moyenne tension a aussi son
L’appareil se loge dans n’importe régulateur ABB pour des puissances
quelle armoire de câblage classique, jusqu’à 8 MVA à des tensions maxi de
en tous points de la ligne BT, 24 kV, réglées à ±10 %.
DS1 :
commutation
high tech
des condensateurs
Avec son nouveau commutateur à
diodes DS1 pour condensateurs,
ABB franchit une étape technolo-
gique majeure. Autorisant la commu-
tation synchronisée, le DS1 est
l’appareil moyenne tension (MT)
d’intérieur le plus innovant et le plus
performant de sa catégorie. Totale-
ment isolé dans l’air, ce commuta-
teur sec assure la connexion/ courant alternatif. DS1 connecte les limitation du courant d’appel.
déconnexion des batteries de condensateurs au passage par zéro de Par ailleurs, ce nouveau commuta-
condensateurs sans aucun transi- la tension et les déconnecte au zéro du teur peut effectuer jusqu’à 50 000
toire de tension ni appel de courant, courant en quelques microsecondes. manœuvres au rythme de plus d’une
et supprime tout risque de réamor- Grâce à DS1, la manœuvre cesse manœuvre par seconde. Il est proposé
çage. d’être délicate car elle n’a plus aucun jusqu’à 17,5 kV et 630 A.
impact sur le réseau de distribution ni Les industriels tireront profit de ses
La commande intégrée optimise la sur les condensateurs, allongeant la fonctions de correction du facteur de
commutation des batteries de conden- durée de vie des composants et évitant puissance, et les distributeurs d’élec-
sateurs par une synchronisation précise l’installation de matériels supplémen- tricité de celles de compensation de
avec les grandeurs du réseau en taires comme les inductances de l’énergie réactive.
Topic
Avant-première 9
Du nouveau sants n’étant pas placés dans le
sous le soleil parcours du courant de charge, les
pertes sont aussi faibles que dans des
disjoncteurs électromécaniques, ce
Si l’exploitation d’une installation qui évite le refroidissement. À mesure
photovoltaïque au maximum de la que le courant augmente, l’électro-
plage basse tension normalisée CEI nique de puissance n’a plus d’utilité
(jusqu’à 1500 VCC) diminue les et les composants sont désactivés.
coûts d’équipement et de main- Leur miniaturisation, même pour un
d’œuvre, elle n’en est pas moins courant assigné de 1600 A, participe
problématique ; la coupure, par au très faible encombrement de la
exemple, peut être difficile, si ce solution.
n’est impossible lorsque le courant
dépasse une valeur critique. Autres bonus : l’alimentation de l’élec-
Le nouveau disjoncteur hybride tronique par récupération d’énergie de
T7D PV-E d’ABB fait coup double : l’arc de contact ainsi que la mise en
il fonctionne sans peine à des veille (et l’isolement) des composants
tensions atteignant 1500 VCC et quand le disjoncteur est au repos.
remédie à ces courants critiques.
L’électronique de puissance destinée
à l’interruption des courants faibles
vient ici à la rescousse. Ses compo-
Une même ligne
d’action pour
la distribution
électrique du futur
Dans la droite ligne du paquet
climat-énergie 2020 de l’Union
européenne, le projet Grid4EU, qui
bénéficie du plus gros financement
communautaire accordé au réseau
électrique intelligent, contribue à
« expérimenter le potentiel des gure pour minimiser les conséquences réseaux moyenne et basse tension
“ smart grids ” en matière d’intégra- des défauts, éviter les surcharges et récemment équipés de dispositifs de
tion des énergies renouvelables, de réduire les pertes. télécommande, d’une infrastructure
développement des véhicules Le deuxième projet, « Demo 2 », avec de communication haut débit et d’une
électriques, d’automatisation des le distributeur suédois Vattenfall, à supervision locale pour appuyer
réseaux, de stockage de l’énergie et Uppsala, est centré sur la surveillance l’automatisation des manœuvres
d’efficacité énergétique ». La collabo- et le pilotage du réseau basse tension et les opérations d’îlotage.
ration d’ABB avec trois des six de la plaque scandinave, à partir de la Le programme Grid4EU favorise le
distributeurs du consortium vise à solution existante de comptage développement de solutions écono-
concrétiser et à tester le déploiement évolué. ABB a fourni l’instrumentation miques et évolutives pour la super
et la réplicabilité de ces initiatives. des postes électriques secondaires vision et la conduite de parties de
ainsi que les outils de visualisation réseaux de distribution jusqu’ici
Le premier démonstrateur « Demo 1 », pour la gestion d’alarmes/événements privées de ces fonctionnalités. Il a
en partenariat avec l’Allemand RWE, à et l’analyse statistique. pour ambition de renforcer et de
Reken, s’appuie sur une architecture Le troisième, « Demo 5 », réalisé avec sécuriser l’insertion de la production
d’automatismes totalement intégrée le Tchèque CEZ Distribuce à Vrchlabi, décentralisée en vue de réduire les
qui, grâce à un logiciel distribué, porte sur la conception, la mise en émissions de CO2 tout en garantissant
surveille l’état du réseau et le reconfi- œuvre et le test des automatismes de la sûreté du réseau électrique.
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1|12Informer pour agir
De nouvelles techniques ABB de gestion des données
pour améliorer les services aux industriels
CHRISTOPHER GANZ, ROLAND WEISS, ALF ISAKSSON – Le « Big Data » est
sur toutes les lèvres et fait grand bruit dans l’industrie. Il n’est pas de
titre de la presse technique mondiale qui ne foisonne d’articles sur les
objets connectés, l’Internet industriel, l’usine numérique . . . et ne fasse
le même constat : la numérisation industrielle passe par la collecte et
l’analyse des flots de données remontées d’une multitude de capteurs
en vue de mieux informer les responsables de la production, de la
maintenance et de la gestion des usines. En tirer le plein potentiel est
capital pour améliorer la performance opérationnelle. ABB innove en
ce sens avec de nouvelles techniques de traitement de l’information
qui peuvent beaucoup améliorer son offre de services à l’industrie.
Informer pour agir 1 11 Dans l’industrie, de nombreuses sources de données sont accessibles pour améliorer
la performance.
Fichiers journaux
Données météo
Tarifs
Données
de maintenance
Autres sources (stockées dans le nuage)
Information
de gestion
Archivage dans Analyses en différé
le nuage (historiques) (stratégiques)
Flux données/
événements
Stockage provisoire Analyses en continu
en mémoire (tactiques)
Information
Données d’exploitation d’exploitation
tale des produits et des systèmes. Les de tous formats (grand écran, pupitres
données provenant de sources très fixes ou appareils mobiles, smartphones
diverses peuvent être stockées sur une et tablettes). Sauf exception, cette évo-
L
longue période et servir à améliorer les lution sonne le glas des sous-systèmes
es données sont à l’usine ce opérations et la maintenance, en rédui- cloisonnés qui, exclus de l’écosystème
qu’est le sang à notre organisme : sant notamment le temps d’immobilisa- de données et de s ervices, perdront de
une énergie vitale. Pour imagée tion des actifs ou en optimisant la tâche leur intérêt fonctionnel.
qu’elle soit, cette vision est bel et des équipes d’inter-
bien une réalité. Songez aux tradition- vention. Selon les
nelles boucles de régulation : les données contrats passés avec Les nouvelles technologies
recueillies par les capteurs sont analy- les clients pour
sées en temps réel par l’automatisme définir le périmètre innovent dans les modes de
qui pilote le procédé, puis renvoyées à
l’actionneur. Dotés d’intelligence, tous
d’exploitation de ces
données, des réfé-
traitement de l’information
ces appareils collaborent, échangent et rentiels et compa- qui auront un profond impact
partagent des volumes croissants de ratifs peuvent être
données qui irriguent toute l’usine. partagés pour poin- sur l’offre de services aux
Dès lors, suffit-il de refondre l’existant et
ter les lacunes d’un
site.
i ndustriels.
de gagner en productivité pour inventer
l’usine du futur ? Pas seulement : les Si cela se fait déjà pour des parties « non Adaptabilité
technologies à disposition des indus- sensibles » d’un système, qui n’ont pas La flexibilité, facteur clé de l’exploitation
triels font progresser les modes de trai- besoin de traitement temps réel, le déve- maximisée des données, répond à la
tement de l’information et, par voie de loppement d’algorithmes capables de demande de personnalisation des pro-
conséquence, l’offre de services. débusquer les données les plus perti- duits. Il est déjà rare que deux voitures
nentes est encore balbutiant. de configuration identique soient mises
Première avancée : le stockage de don- en fabrication au cours d’un même cycle
nées massives est désormais abordable L’architecture pyramidale de la produc- de production. C’est également vrai pour
grâce aux prestations de grands noms tion se transforme également : des cap- les produits plus abordables, comme la
de l’informatique en nuage (cloud com- teurs communicants et des automa- montre connectée d’Apple. Les usines
puting). Dans l’industrie, cela se traduit tismes modulables forment désormais de demain devront donc être capables
par un développement sans précédent un maillage connecté à l’Internet indus- de fabriquer des produits différenciés
des capacités d’analyse comportemen- triel [1]. Qui plus est, cette mine d’infor- et de se reconfigurer rapidement selon
mations doit être accessible tout de suite les besoins. Par ailleurs, les cycles de vie
et partout. Les directeurs d’usine veulent de plus en plus courts (de quelques
Photo p. 11
Les industriels brassent aujourd’hui des masses
pouvoir vérifier en temps réel les indica- mois pour les produits grand public à
de données. Encore faut-il savoir les exploiter pour teurs clés de performance (KPI) et les quelques années seulement pour des
améliorer les performances de production. visualiser sur des supports dernier cri produits plus élaborés, comme les voi-
1 2 ABB review 1|152 Des données structurées sont capitales pour transformer l’information en action propre
à améliorer la performance industrielle.
Données non structurées Données structurées
tures) imposent des outils de production À charge bien sûr pour les constructeurs
capables de se greffer à l’existant, sans d’automatismes de produire les applica-
grand effort de développement. Enfin, on tions bâties sur ces plates-formes, pour
aura recours à la simulation et à la virtua- leurs propres fins ou les besoins de leurs
lisation le plus en amont possible, à par- clients. Dans le premier cas, ce peut être
tir de données autant historiques que l’analyse automatique des retours clients
temps réel. (demandes d’intervention ou rapports
d’anomalies) pour améliorer les proces-
Accessibilité sus métiers et optimiser les produits ;
Les données ne seront plus stockées dans le second, il s’agit de rendre acces-
dans des silos mais mises à disposition sibles aux clients des informations poin-
sur des plates-formes d’hébergement tues, comme les indicateurs de produc
dans le nuage ou cloud pour réaliser des tivité, par exemple.
analyses poussées.
Celles-ci auront
accès aussi bien Devenu abordable grâce
aux informations
archivées qu’aux flux à l’informatique en nuage
de données récol-
tées en continu qui
(cloud computing), le stockage
alimentent le moteur de données massives permet-
analytique quasi-
ment en temps réel. tra d’analyser comme jamais
Ces services avan-
cés auront l’im
les produits et systèmes
mense avantage industriels.
de s’adapter aux
besoins des clients,
sans capacités surdimensionnées ni fonc- De l’individuel au collectif
tionnalités superflues. Les plates-formes Nous l’avons dit, l’analyse de données
d’analyse de gros volumes de données, n’est pas une nouveauté. Cependant,
telles que Google Cloud Dataflow [2], nombreuses sont les solutions de suivi et
Amazon Kinesis [3] ou Spark [4], four- de diagnostic à se concentrer sur un seul
nissent pour cela une base de dévelop- appareil pour détecter une défaillance
pement. capteur, par exemple, ou analyser les
vibrations d’une machine tournante
(moteur ou génératrice). Dans certains
cas, l’analyse s’étend à tout ou partie de
Informer pour agir 1 3Les données 3 Les services à distance, pilotés par les données, accroissent l’efficacité opérationnelle
d’un site.
ne seront plus
stockées dans Données Analyse Connaissance
des silos mais
mises à disposition
sur des plates- Quels enseignements en tirer ?
formes d’héber
gement « dans le Offre de
services
Création de valeur Connaissance
nuage » pour réali-
ser des analyses
poussées. Quels services proposer ?
Tâches et
besoins du client
l’usine afin de surveiller une ligne d’arbre comme les moteurs de recherche per-
(variateur, moteur, réducteur et machine mettent de dénicher l’information perti-
entraînée) ou encore s’appuyer sur plu- nente sur le Web, le milieu industriel
sieurs capteurs de mesure (débit, pres- regorge de données textuelles (rapports
sion, masse) pour détecter des fuites d’intervention, journaux d’exploitation,
dans un oléoduc ou un réseau d’eau. listes d’alarmes, etc.), d’images et de
vidéos ➔ 1, qui pourraient être scrutées
À l’avenir, la disponibilité accrue des pour en tirer l’information utile. Reste qu’il
données permettra d’élargir l’analyse à n’est pas toujours évident de savoir ce
une multitude de sites : c’est l’analyse de que l’on cherche tant l’usage des données
« parc ». Entendez par là la totalité des est fonction du contexte et de l’applica-
équipements d’une entreprise, comme tion. L’une des difficultés est d’ailleurs
tous les moteurs électriques d’une caté- la synchronisation horaire des données
gorie donnée, par exemple. En l’occur- multisources pour les agréger ➔ 2.
rence, un équipe-
mentier tel qu’ABB
a potentiellement
accès à un ensemble
Tout comme Internet, la nébu-
beaucoup plus vaste, leuse industrielle fourmille de
à savoir le parc ins-
tallé complet du données textuelles (rapports
moteur en ques-
tion. Mais un parc
de maintenance, journaux
peut aussi englo- d’exploitation, listes d’alarmes,
ber tous les sites
d’un type particu- etc.) qui ne demandent qu’à
lier au sein d’un
groupe, la flotte d’un
être exploitées.
armateur ou encore
toutes les machines à papier d’un indus- Centralisé ou distribué ?
triel papetier. Le lieu où doit s’effectuer l’analyse entre
aussi en ligne de compte. Jusqu’ici,
De l’hétérogène au structuré nous sommes partis du principe que les
Jusqu’à présent, analyser les données données utiles seront centralisées, dans
se résumait principalement à traiter les le cloud par exemple. Cependant, les
signaux logiques envoyés par les capteurs appareils gagnant en intelligence, donc
du procédé. De nos jours, bien d’autres en puissance de calcul, le traitement se
sources attendent d’être exploitées. Tout rapproche de plus en plus de la source,
1 4 ABB review 1|15L’architecture pyramidale de la
production évolue : capteurs et
a utomatismes forment un réseau
maillé connecté à l’Internet
industriel.
en périphérie du réseau [5] ou dans le pour lever rapidement les difficultés. En
« brouillard informatique » [6] ; d’ores et couplant accès distant et nouvelles techno-
déjà, les données ne sont pas toutes his- logies, vous détectez plus tôt et vous
torisées. Un exemple : dans une applica- améliorez le diagnostic et la réactivité du
tion de laminage pilotée en vitesse support, mais aussi la planification des
variable, seuls la vitesse de rotation et le tâches et, in fine, l’efficacité opération-
couple sont collectés au niveau du nelle de l’usine.
contrôle-commande ; les valeurs de cou-
rant ne sont accessibles que dans le
variateur.
Grâce aux capteurs/actionneurs intelli-
gents, on peut envisager de ne stocker
dans le nuage que l’information déjà
analysée. Reste alors à discerner quels
signaux seront traités en local et quelles
informations seront transférées aux « archives
centrales ». L’arbitrage est d’autant plus Christopher Ganz
délicat que la périphérie ne disposant ABB Technology Ltd.
pas de fonctions d’historisation, les don- Zurich (Suisse)
nées locales ne seront peut-être plus christopher.ganz@ch.abb.com
disponibles pour une analyse ultérieure.
À noter que la baisse des coûts de stock Roland Weiss
age aidant, l’historisation a moins recours ABB Corporate Research
aux techniques de compression qui ris- Ladenbourg (Allemagne)
quaient de détruire des données pouvant roland.weiss@de.abb.com
s’avérer utiles par la suite.
Alf Isaksson
De la science-fiction à la ABB Corporate Research
« science-action » Västerås (Suède)
Aucune des technologies et tendances alf.isaksson@se.abb.com
évoquées dans cet article n'apporte de
valeur ajoutée directe au client. Collecte
et analyse peuvent certes accroître la Bibliographie
connaissance et faciliter l’anticipation, [1] Krueger, M. W., et al., « L’ère de la virtualisation :
ABB, pionnier d’un nouveau cycle d’innovation
mais si personne n’agit, elles n’auront
industrielle », ABB review, 4/14, p. 70–75.
aucun effet sur la performance indus- [2] McNulty, E., What Is Google Cloud Dataflow ?,
trielle. Analyser des montagnes de don- [en ligne], disponible sur : http://dataconomy.
nées n’a d’intérêt que si la connaissance com/google-cloud-dataflow/, 8 août 2014.
[3] Documentation Amazon Kinesis, disponible sur :
se mue en action, et les problèmes en
http://aws.amazon.com/documentation/
solutions. Autrement dit, savoir ce qui ne kinesis/, 2015.
fonctionne pas est une chose, y remé- [4] Apache SparkTM, disponible sur :
dier en est une autre. https://spark.apache.org/, 2015.
[5] Pang, H. H., Tan, K-L., « Authenticating Query
Results in Edge Computing », 20th IEEE
Fournir aux experts un accès distant aux International Conference on Data Engineering
données et à leur analyse permet de (ICDE), Boston (Massachusetts, États-Unis),
« boucle la boucle » de l’amélioration p. 560–571, 2004.
[6] Bonomi, F., et al., « Fog Computing and Its Role
continue ➔ 3. En effet, la disponibilité
in the Internet of Things », First edition of the
d’une assistance en ligne par un spécia- MCC workshop on mobile cloud computing,
liste métier ou produit est primordiale Helsinki (Finlande), p. 13–16, 2012.
Informer pour agir 1 5Démêler la complexité La plate-forme d’émulation virtuelle ABB simplifie le test du contrôle-commande de procédé MARIO HOERNICKE, RIKARD HANSSON – La simulation d’émulation virtuelle VEF (Virtual Emulator Framework) logicielle intervient souvent en phase finale de développe- d’ABB comble cette lacune en intégrant et en configurant ment des systèmes de contrôle-commande de procédé, automatiquement les émulateurs de ces sous-ensembles notamment pour tester leur réaction aux stimuli et signaux pour en améliorer le test fonctionnel. Cette technique de d’entrée. Or cette simulation vise surtout la partie fonction- virtualisation ABB permet ainsi de bâtir et de configurer nelle de la conduite, à savoir les tâches centralisées, au des réseaux d’émulation identiques en apparence comme détriment des fonctions réparties au niveau des sous- en comportement aux architectures d’automatismes systèmes ou des équipements de terrain. La plate-forme réelles. 1 6 ABB review 1|15
ABB a développé
la plate-forme
v irtuelle VEF pour
lever la complexité
de l’émulation en
phases d’essai
d’intégration et
de recette usine.
L
es systèmes numériques de Foundation Fieldbus (FF) est l’un des bus Ces fonctionnalités accrues ont pourtant
contrôle-commande (SNCC) cen- phares du contrôle-commande industriel leur revers : à chaque sous-système inté-
tralisé se sont toujours contentés [1], dont il distribue et exécute les fonc- gré au SNCC correspondent des méthodes
d’un seul sous-système distribué tions au plus près du process, au sein des de développement et des interfaces très
pour interagir avec les capteurs et capteurs/actionneurs. Dans certains cas, complexes, qui compliquent et alourdissent
actionneurs du terrain, et afficher sur la les boucles sont « cascadées » : boucle d’autant les études. Sans compter que les
console opérateur les états, alarmes et interne dans les appareils de terrain, clients veulent aussi réduire la phase de
événements du process commandé. boucle externe dans les automates et mise en route. Avec la baisse des effectifs
À ce schéma encore prévalant, les SNCC régulateurs. Autant dire que le bus FF d’ingénieurs, la mise au point de SNCC
de dernière génération ajoutent des bus peut donner lieu à une entité somme toute est une tâche titanesque. D’où l’impor-
de terrain, des appareils communicants plus complexe que le SNCC lui-même ! tance accordée à des tests performants et
et d’autres sous-systèmes pour gagner en exhaustifs qui en garantissent la qualité.
souplesse, en puissance et en richesse Autre exemple important de sous-système
fonctionnelle. relié au contrôle-commande distribué : la Enjeux
commande électrique. La norme CEI 61850, Plus le système d’automatismes est
par exemple, décrit un bus de communi- complexe, meilleur doit être le test.
cation pour les automatismes de postes. Comme dans les projets logiciels, les
Les participants au bus sont ici des essais jalonnent tout le cycle de dévelop-
Photo d ispositifs électroniques intelligents IED pement du SNCC. Néanmoins, deux
La plate-forme d’émulation virtuelle VEF d’ABB (intelligent electronic device), qui sont étapes finales priment : la recette usine,
simplifie grandement le test d’un SNCC en à la conduite d’un réseau électrique ce par laquelle les ingénieurs testent les
englobant les composants du contrôle-commande
que sont les contrôleurs d’automatismes composants critiques, avec et en pré-
distribué dans la simulation. Ici, une partie du
process du complexe pétrogazier de Hammerfest, d’un système de contrôle-commande sence du client, afin de valider les résul-
en Norvège. distribué classique. tats des études (ce qui revient à poser la
Démêler la complexité 1 7Les SNCC de 1 Le banc virtuel d’essais HIL (hardware-in-the-loop) peut remplacer bon nombre
d’automatismes.
dernière génération Clients IHM
intègrent des bus Réseau d’usine/
de terrain, des Serveur(s)
Serveurs OPC
automates/
Serveur OPC
connectivité
client-serveur
Serveur OPC
capteurs/action- Émulation DCS Automate/
régulateurs FF HSE CEI 61850
Réseau de
neurs communi- Émulation
Profinet
(AC 800M Soft
Controller, p. ex.)
régulateur
(DCS)
Émulation des coupleurs
(SoftCI, SoftCI860, p. ex.)
contrôle-commande
cants et d’autres Profinet IO
FF HSE CEI 61850
sous-systèmes PROFIBUS DP
pour gagner en
FF H1
E/S
PROFIBUS PA
souplesse, en Émulation Émulation E/S Émulation FF Émulation
puissance et en Profibus (SoftIO, p. ex.) (Soft FF, p. ex.) CEI 61850
Procédé
intelligence. HSE = Ethernet haut débit Simulation
DCS = système de contrôle-commande distribué du procédé
question : « Est-ce le bon produit ? ») ; CEI 61850, par exemple) tient une place
l’essai d’intégration, qui passe en revue importante dans l’essai d’intégration. Or
toutes les fonctionnalités du SNCC, y les appareils de terrain étant d’ordinaire
compris les paramètres de la conduite directement expédiés sur site pour éviter
ou les interfaces du sous-système, par les frais de transport et de montage, il
exemple. En amont de la recette usine, s’avère irréalisable [2]. Des initiatives
l’essai d’intégration valide la conformité récentes ont mis au point des « clones »
des études au cahier des charges (« Le d’automatismes pour remplacer le maté-
produit est-il bon ? »). Dans les deux cas, riel manquant en phases d’essai d’inté-
gration et de recette usine ➔ 1.
La virtualisation On a souvent recours à une simulation
VEF permet de du procédé pour stimuler les émulateurs
du système d’automatismes et faire réa-
bâtir et de déployer gir le process. Pour l’essai d’intégration
et la recette usine, on peut se contenter
en quelques clics de modèles de simulation « allégés » qui
des réseaux offrent habituellement une précision suf-
fisante, quitte à utiliser des modèles
d’émulation « haute fidélité » quand le site nécessite
une simulation d’entraînement opérateur
complets pour le ou une mise en service virtuelle. La
connexion entre le SNCC et ces modèles,
s ystème d’auto- de même que la gestion de l’environne-
matismes visé. ment de simulation et des fonctions de
simulation de rang supérieur peuvent
être réalisées à l’aide d’un logiciel
il faut installer le matériel de contrôle- comme 800xA Simulator d’ABB [3].
commande dans l’atelier et donc aussi
mettre en place, configurer et adminis- Si le site peut être intégralement « cloné »
trer les serveurs, appareils de terrain . . . et testé en combinant simulation du pro-
Une tâche ardue et chronophage. cédé et émulation des automatismes et
sous-systèmes, l’émulation n’a pas encore
Le test des connexions entre les fonc- trouvé sa place dans l’essai d’intégration
tions d’automatismes implantées dans et la recette usine. À cela deux raisons :
le système de contrôle-commande dis- d’une part l’immense effort de configura-
tribué et les sous-systèmes (bus FF ou tion qu’exigent ces outils disparates,
1 8 ABB review 1|152 Modèle de machine virtuelle avec émulateurs
L’utilisateur est à
même de suivre et
Émulateur
FF
Contrôle-
commande
Émulateur
d’E/S
de déboguer la
distribué logiciel
Ressources de l’ordinateur virtuel
configuration des
Ressources de l’ordinateur d’émulation sous-systèmes
sélectionnés et des
automatismes.
3 Paramètres nécessaires à l’intégration émulateurs-VEF
Paramètre Utilisation
Le réseau devient
Nombre d’interfaces Ethernet Chaque émulateur nécessite un nombre donné d’interfaces Ethernet pour
chaque instance dans laquelle il est exécuté ; ce paramètre permet à la plate-
alors le « miroir »
forme VEF de configurer le matériel virtuel.
et le « mime »
des constituants
Nombre d’instances d’émulateur Selon son implantation, l’émulateur est capable d’exécuter un certain nombre
exécutables simultanément d’instances sur un seul ordinateur ou une seule machine virtuelle ; ce paramètre
sert à calculer le nombre requis de machines virtuelles.
Nombre d’instances de sous-système
exécutables simultanément
Certains émulateurs sont capables d’émuler plusieurs instances de sous-
système dans une seule instance d’émulateur ; VEF a besoin de ce paramètre
d’origine.
par instance d’émulateur pour créer les instances d’émulateur et assigner à chacune une instance de
sous-système.
Capacité de mémoire vive Ce paramètre indique si une instance d’émulateur peut être exécutée dans un
par instance d’émulateur ordinateur donné ; il sert à configurer la mémoire vive des machines virtuelles.
Type d’objet du sous-système émulé Chaque sous-système (ou objet émulé) se caractérise par un type d’objet qui
permet d’identifier l’outil d’émulation requis.
d’autre part le gros travail d’administra- L’intérêt de cette infrastructure virtuelle est
tion des ordinateurs d’émulation ainsi que le modèle de MV est facilement dupli-
que les difficultés rencontrées par les cable, permettant de créer automatique-
ingénieurs pour maîtriser la pléthore ment de nombreuses instances d’émula-
d’émulateurs. teur sans installer ni déployer de nouveaux
ordinateurs physiques.
C’est pour lever cette complexité qu’ABB
a mis au point sa plate-forme virtuelle Les émulateurs n’ayant pas tous les
VEF. mêmes capacités, selon leur implanta-
tion et le type de sous-système émulé,
Plateau virtuel VEF a besoin pour chacun d’eux de
La virtualisation VEF permet de spécifier quelques paramètres en vue d’établir la
et de déployer en quelques clics des topologie du réseau virtuel et de créer le
réseaux d’émulation complets pour le matériel virtuel correspondant ➔ 3.
système d’automatismes étudié, mais
aussi de créer et de configurer automati- À ces paramètres propres à chaque type
quement le matériel virtuel, suivant la d’émulateur, qu’il ne faut saisir qu’une
topologie du système d’automatismes et fois, s’ajoute l’adresse IP de chaque
du SNCC. objet à émuler ; ce paramètre spécifique à
l’instance doit être configuré séparément
Intégration pour chaque instance d’objet émulable.
Préalable à la création automatique de
réseaux d’émulation : les émulateurs VEF utilise cette information pour confi-
doivent être étroitement intégrés à VEF. gurer automatiquement les réseaux vir-
D’un point de vue conceptuel, la plate- tuels et établir la communication entre
forme s’appuie pour cela sur une les instances d’émulateur et le réseau
infrastructure de machines virtuelles (MV) d’usine.
qui génère automatiquement les dispo
sitifs et réseaux virtuels destinés à l’ému- Algorithmique
lation. Les émulateurs sont installés Partant du modèle de machine virtuelle,
sur un modèle de machine virtuelle, la plate-forme VEF est en mesure
comme s’il s’agissait d’un ordinateur d ’appliquer un algorithme multi-étage
physique ➔ 2. pour créer les machines virtuelles
Démêler la complexité 1 9Vous pouvez aussi lire
