Télésurveillance d’une installation thermique à l’aide d’une plateforme Dspace

Etudiants:

Philippe BERNARDSylvain DEVASSINE

Encadrant:

B. OULD BOUAMAMA

Générateur de vapeurProjet de fin d’étude 2007 / 2008

PLAN

Générateur de vapeurProjet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

2/38

Rappels

3/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Cahier des charges

• Etude de l’installation

• Etude de la carte Dspace

• Programmation des algorithmes de supervision (Matlab / Simulink)

• Tests en simulation et sur le process réel

• Mise en place de l’IHM

• Proposition de scénarios de défaillances à distance

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Rappels

4/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Niveau d’avancement lors de la pré-soutenance

• Etude de l’installation

• Installation et étude de la carte Dspace

• Réalisation de l’IHM

• Câblage des E/S dans l’armoire électrique

• Etude de l’interface électronique

• Tests de simulation avec la Dspace

• Commande de matériel

Acquisition des données

5/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Câblage des E/S sur la Dspace

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Acquisition des données

6/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Réalisation de l’interface électronique

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Acquisition des données

7/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Armoire électrique secondaire

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Acquisition des données

8/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Armoire électrique secondaire

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Acquisition des données

9/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Acquisition sous « Simulink »

Conversions

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Acquisition des données

10/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Affichage en temps réel sur le synoptique

Régulation

11/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Niveau d’eau dans la chaudière

consigne d’eau minimum dans la chaudière

cycle d’hystérésis

(S-function)

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Max

Min

Régulation

12/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Pression dans la chaudière

Consigne de pression

2 types de régulation

P: erreur statique PI: erreur statique = 0, dépassement

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Régulation

13/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Pression dans la chaudière

relation non linéaire

Commande tension Puissance délivrée (chauffe)

fonction polynomiale

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Régulation

14/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Pression à la sortie de la vanne V2

Consigne de pression

Régulation de type « PI »

Problème rencontré:

Vannes monostables régulées en position

Solution apportée:

Dernière mesure prise en compte (retard)

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Régulation

15/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Pression à la sortie de la vanne V2I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Régulation

16/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Niveau d’eau dans le condenseur

Consigne de niveau maximum

Cycle d’hystérésis

(S-function)

Max

Régulation

17/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Modes Auto / Manu

Modes par défaut

Niveau d’eau (chaudière): Auto Pression (chaudière) : Manu Pression (sortie v2): Manu Niveau d’eau (condenseur) : Auto

Supervision

18/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Relations de redondance analytique

Equations physiques

Modèle « Bond Graph »

24 relations à mettre en place sur le Générateur de Vapeur

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

19/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Résidus simples

redondance matérielle

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

20/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Fonctions de thermodynamique

température = f (pression) pression = f (température) enthalpie spécifique = f (pression) volume massique = f(pression) masse volumique = f (pression)

relations valables pour l’eau et la vapeur d’eau(température > 100 ° C)

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

21/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Exemple

Construction des fonctions

à partir des tables de thermodynamique

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

22/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Fonctions « polyfit » et « polyval » (Matlab)

boîte à outil

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

23/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Résidus et lois physiques

débit d’eau entrant

débit de vapeur sortant

variation du niveau d’eau et de vapeur en fonction de la

pression

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

24/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Implantation des résidus sous « Simulink »

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

25/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Détection (seuillage)

observation du comportement normal des résidus création de défaillances

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

26/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Seuillage sous « Simulink »

création de variables « résidu »

- « 0 » si pas de défaillance- « 1 » si défaillance

risque de fausses alarmes / détection manquée

reset manuel après élimination du défaut

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

27/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

28/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

LocalisationR1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24

L1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0F3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1L8 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0L9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0P7 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0Q4 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0T6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

F10 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0P12 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0P13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0P14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0P15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0P16 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0T17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0L18 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0L19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0F23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0P11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

29/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

30/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Création de défaillance

défaillances matérielles (système)

-> fuite -> vanne bloquée-> conduite bouchée

commutateurs logiciels

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

31/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Supervision

32/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Supervision

33/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Scénarios de défaillances à distance

Utilisation de VNC

- prise de contrôle d’un PC à distance

client serveur193.48.57.86Démo

Conclusion

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

34/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Octobre Novembre Décembre Janvier Février

Etude de l'installation

Installation de la Dspace

Réalisation de l'IHM

Câblage des E/S en // (armoire)

Etude interface électronique

Simulink / Matlab

Test acquisition capteurs GV

Commande du matériel

Réalisation interface électronique

Câblage E/S sur la Dspace

Acquisition des données via interface

Mise en place algos de détection (résidus)

Tests de défaillances et détection système

Localisation de défaillances

Scénarios de défaillance à distance

Création d'un site internet

Conclusion

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Ce que nous a apporté le projet

Prise en main d’un outil utilisé en R&D (Dspace)

Développement d’une IHM

Apprentissage d’un nouveau langage: Python

Application de la théorie à la pratique (résidus)

Travail sur un système en temps réel

Partenariat avec le LAGIS

Gestion d’un projet dans son intégralité

35/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Conclusion

Axes d’amélioration

algorithme de détection (seuillage CUSUM) dérivées & filtres utilisation de splines

observateur

défaillances système à distance

Ex: mise en place d’électrovannes

mise en place d’un système tolérant aux fautes

Ex: reconfiguration des vannes, pompes…

36/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Conclusion

Livrables

Rapport détaillé

Manuel de démarrage de l’installation (Dspace)

Listing E/S affiché dans l’armoire + câbles repérés

Vidéos de démo (démarrage, utilisation)

Site internet reprenant nos travauxwww.ajouter_le_lien.fr

37/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

I- Rappels

II- Acquisition des données

III- Régulation

IV- Supervision

Conclusion

Questions

Etudiants:

Philippe BERNARDSylvain DEVASSINE

Encadrant:

B. OULD BOUAMAMA

38/38Générateur de vapeur

Projet de fin d’étude 2007 / 2008

Merci de votre attention…