Brevet FR2713360A1 — publié le 19950609

"Système de commande centralisée d'une installation industrielle" DESCRIPTION Domaine technique La présente invention conceme un système de commande centralisée et reconfigurable d'une installation industrielle. Etat de la technique antérieure Les installations industrielles (avion, train, usine chimique, centrale électrique, ...) sont en général (et de plus en plus) dirigées et contrôlées à partir de commandes, salle de contrôle, .. où anivent et partent toutes les informations nécessaires à leur bon fonctionnement Les éléments de puissance4éalisaton des fonctions sont déportés au lieu de réalisation (par exemple mise en route d'une turbine de compression secours), et seule la commande et son retour d'information associé sont présentés au poste de commande. En règle générale, ces installations sont caractérisées par des durées de vie très longues (plusieurs dizaines d'années) et des phases différentes dans ce cyde de vie (étude, prototypage, mise sous tension, livraison, exploitation). Tout au long de ces phases, les différents éléments de l'installation, et par conséquent les postes de commandes, salles de contrôle associées, sont amenés à évoluer pour des raisons diverses: - nouveaux dents; - évolution de l'installation (modification, augmentation de capacité, ...); - application de nouvelles règl.mentations; - évolution des technologies; Par conséquent, il est souvent nécessaire de modifier les "panneaux" pour ajouteriretirer des nouvelles fonctions/commandes, en utilisant par exemple: - un ruban adhésif marqué au crayon et collé sur un boutonpoussoir; - un rebouchage des "trous"; - une multiplication des commandes entrainant en particulier en aéronautique des augmentations de poids. Pour des installations importantes et évolutives (avion, voiture...) le suivi des modificationsladaptations au besoin des dients par rapport à la définition standard est extrémement difficile et coûteux (par exemple: bouton-poussoir en provision, sélection de fonction(s) non disponible(s) pour tel client...). Une telle situation se rencontre fréquemment sur avion (mais pas exdusivement) å la suite de circonstances diverses: modification d'un avion (I'avion modifié ne comporte pas exactement les mêmes équipements que l'avion d'origine), multiplicité des versions d'un avion donné, pour ne donner que deux exemples. Les organes de commande (bouton-poussoir, sélecteur...) doivent évidemment être cohérents avec chaque configuration autant en ce qui concerne le nombre de positions susceptibles d'être sélectionnées que l'indication gravée pour identiffer raction correspondant à chaque position de cet organe de commande. Ces simples nécessités entraînent une multiplication des organes de commande spécifiques qu'il faut prévoir pour tous les cas de figure et un risque teneur en cas d'insuffisance au niveau de la mise à jour: fonction incorrectement identifiée ou, pire, fonction inexistante ou inopérante sur cet avion pour ne prendre encore que deux exemples. La réalisation de la face avant du poste de pilotage d'un avion donné nécessite quelquefois rattrapage et adaptation sur place, dans des conditions difficiles (gravures modifiées en face de position de sélecteur...) pour être adaptée à l'équipement en cours. Elle a donc des répercussions au niveau du coot et de la sécurité (risque d'incident si la face avant n'est pas à jour). L'invention a pour objet de générer des commandes de sélection ou d'activation de fonctions diverses (c'est-à-dire sans lien entre elles) à partir d'un poste de commande reconfigurable-programmable qui visualise l'objet de la fonction à réaliser. Expose de Invention La présente invention propose à cet effet un système de commande centralisée d'une installation industrielle comprenant un poste de commande qui comporte un cran de visualisation et un pupitre de commande permettant l'intervention d'un opérateur, ainsi qu'un organe de traitement permettant la commande d'organes fonctionnels pour la mise en oeuvre de différentes fonctions à réaliser, caractérisé en ce que organe de traitement est un calculateur central qui comprend: - une mémoire base de données contenant toutes les informations concemant la configuration théorique de l'installation; - une interface avec le poste de commande; - une interface d'entrée permettant de recueillir toutes les informations nécessaires à la réalisation des diffêrentes fonctions; - un organe de gestion des commandes, communiquant avec ces différents circuits, qui permet # de présenter à l'opérateur, sur l'écran de visualisation, les fonctions des organes de commande conformes, d'une part à l'état de rinstallation défini par une base de données théorique et, d'autre part, à l'état réel des systèmes de l'installation, d'effectuer les liens entréesisoles nécessaires et d'indiquer l'état d'avancement en temps réel de la réalisation de chaque fonction demandée; - une interface de sortie permettant de commander les différents organes fonctionnels chargés de la réalisation de la fonction. Avantageusement, la mémoire base de données est mise à jour par téléchargement L'interface d'entrée permet de recueillir toutes les informations nécessaires à la réalisation des diverses fonctions; celles-ci pouvant être de plusieurs types: des informations en provenance de l'installation (calculateurs voisins interagissant avec le calculateur, par exemple non alimentés...) permettant à l'organe de gestion des commandes de ne présenter que des indications utiles à l'opérateur sur l'écran de visualisation, des retours d'informations en provenance des organes fonctionnels (signaux représentatifs de l'état des organes fonctionnels (voyants, alarmes vocales....), état de capteurs...) permettant au gestionnaire des commandes d'informer l'opérateur sur l'état de la fonction en cours de réalisation. Le système de l'invention peut, avantageusement, être utilisé à bord d'un avion. Le système de l'invention apporte une solution globale aux problèmes de cout (gestion et fabrication) et de sécurité existant dans les systèmes de rart antérieur. Des informations, qui ne sont pas nécessaires pour la phase de vol en cours, sont occultées: il n'y a plus à rechercher la bonne position d'un sélecteur avec tous les risques d'erreur que cela comporte. Les conditions d'exploitation sont donc meilleures. La gestion des informations en face avant de commande du poste de pilotage est beaucoup plus facile. II y a, de plus, une concentration des informations utiles. La mise en place d'un système centralisé et reconfigurable de commande basé sur une visualisation pennet d'éviter la multiication!diversité des moyens de commande (et par conséquent de standardiser son utilisation par des opérateurs). Telle permet également de s'affranchir, grOce aux possibilités offertes par les systèmes numériques, des limitations liées aux principe tAtiquette": par exemple possibilité d'utiliser la fonction "HELP" permettant de visualiser des informations guidant l'opérateur sur le chemin à suivreffaction à réaliser (non limitation de taille, de couleur), possibilité de confirmation des actions (protection contre les erreurs de manipulation), possibilité adapter parfaitement les moyens de commande à la configuration de rinstallation à rinstant donné (pas de bouton présent sans affectation effective, choix ou définition de l'état actif de la commande..). ta fonction "HELP" correspond à rappel d'une "aide à la compréhension" (ou aide memoire, concevable presque exclusivement grâce à l'informatique) qui est destinée à rappeler, sur un écran "en clair", les connaissances nécessaires à la bonne utilisation de b fonction concernée. De plus, lors d'une modification de l'installation, une simple mise à jour de la base de données et/ou du logiciel des écrans de visualisation est à réaliser au niveau du poste de commande. Cette souplesse d'adaptation permet ainsi de réduire les coûts de modification du poste de commande. Brève description des dessins - La figure 1 illustre un système de rart connu; - la figure 2 illustre le système selon l'invention; - la figure 3 illustre une réalisation particulière d'un système de l'art connu; - la figure 4 illustre la réalisation représentée à la figure 3 en utilisant le système de l'invention. Exposé détaillé de modes de réalisation AuJourd'hui, l'activation ou la sélection de fonctions est réalisée entre un poste de commande et l'organe chargé de la réalisation de la fonction demandée, par association d'un actionneur (sélecteur, bouton-poussoir, rotacteur...) à plusieurs états (deux ou plus) et d'un etiquetage/inscription indiquant la raison/l'objet de la fonction et'ou de le commande (exemple: "ON/OFF", "SETIRESEr, ...). On a par exemple les commandes suivantes: -un bouton poussoit a deux états dans lequel le retour d'info mation est réalise grâce à l'éclairage ou l'extinction du voyant "ON"; - un intenupteur à deux états dans lequel le retour d'information est réalisé grâce à des étiquetages "ON" et zOFF; - un interrupteur à trois états dans lequel le retour d'information est réalisé grâce à des étiquetages "ON", "OFF" et "AUTO"; - un sécateur à douze positions dans lequel le retour d'information est réalisé grâce à des étiquetages. La figure 1 illustre schématiquement un système d'activation et de sélection de fonctions implanté par exemple dans un avion. Un organe de traitement 10, par exemple un calculateur, reçoit en entre d'une part des signaux des différents organes de commande ou actionneurs OC1, OC2,..., OCn, tels que ceux définis plus haut et, d'autre part, des informations Il diverses arrivant dans le système. Cet organe de traitement 10 représente sur ses sorties des signaux qui sont envoyés à des organes fonctionnels OF1, OF2, .. .., OFm. Comme représenté sur la figure 1, dans un avion ces différents éléments sont implantés respectivement dans le poste de pilotage sur le tableau de commande 12, dans la soute 13, et dans la soute ou dans le reste de l'avion 14. Cependant les postes de commande des installations industrielles, par exemple des avions, sont amenés à évoluer de plus en plus pendant leur cycle de vie pour diverses raisons: modifications de l'installation, augmentation de capacité... Ceci engendre des cools de modifications importants ainsi que des risques de rencontrer des panneaux de commande non conformes à la définition de l'installation (fonction en provision...). De plus en plus, il est nécessaire de ne présenter à l'opérateur, par exemple le pilote de l'avion, que les informations nécessaires à un instant donné pour notamment: - permettre à un utilisateur occasionnel d'utiliser la fonction "HELFr ; - proteger, pour raisons de sécurité, certains accès par des confirmations. L'invention propose donc de charger un su rye centralisé et reconfigurable de commande basé sur une visualisation interactive, de standardiser (ou au contraire de personnaliser) son utilisation vis-à-vis des opérateurs, ainsi que de s'adapter parfaitement à la configuration (téléchargée) de rinstallation à rinstant donné, ainsi qu'aux conditions d'exploitation (exemple: il n'est pas nécessaire, dans renvifonnement aéronautique, de présenter des commandes spécifiques à la maintenance aux plots pendant le vol). La figure 2 illustre le système de l'invention qui comprend un calculateur central 20. Ce calculateur central 20 de rinstallation comprend: - une interface 21 avec un système de commande et de visualisation interactif 22 permettant, sur la base d'une définition de l'installation stockée en mémoire évolutive par téléchargement. de transmettre et/ou positionner une commande d'un opérateur vers l'organe chargé de réaliser la fonction demandée; - une mémoire base de données 23 de la définition théorique de l'intallation pouvant être mise à jour par téléchargement; - un organe de gestion des commandes 25 dont les deux fonctions essentielles sont de présenter à l'opérateur sur un écran de visualisation un état des commandes totalement conforme d'une part à l'état de l'installation défini par la base de données mémorisée et, d'autre part' à l'état réel des systèmes de l'installation, d'effectuer le lien entrée/sortie nécessaire à la réelisetion de la fonction demandée (exemple: ouverture d'une valve, réduction du débit d'air, ...); - une interface d'entrée 26 permettant de recueillir toutes les informations nécessaires à la réalisation des diverses fonctions; celles-ci pouvant être de plusieurs types: des informations 27 en provenance de l'installation (calculateurs voisins interagissant avec calculateur 20, par exemple non alimentes...) permettant à organe de gestion des commandes de ne présenter que des indications utiles å Pop6rBtsur sur l'écran de visualisation, des retours d'infomations 28 an provenance des organes fonctionneîs OF1, OF2...., OFm (signaux représentatifs de l'état des organes fonctionnels (voyants, alarmes vocales....), état de capteurs...) permettant au gestionnaire des commandes d'informer l'opérateur sur l'état d'avancement de la fonction en cours de réalisation; - une interface de sortie 30 permettant de commander les différents organes fonctionnels OFI, OF2 ...., OFm chargés de la réalisation de la fonction. Le poste de commande 22 comprend: - un écran de visualisation 36 affichant toutes les commandes mises à la disposition de l'opérateur (c'est-å-dire toutes les commandes utiles à l'opérateur), ainsi que toutes les informations nécessaires au bon fonctionnement de rinstallation; - un pupitre de commande 37 permettant les sélections (clavier, écran tactile...) des diverses commandes. La base de données 23 contient à un instant t, tous les éléments connus nécessaires pour que le calculateur puisse fonctionner: ce peut entre par exemple rabsence d'un élément fonctionnel ou l'existence d'un élément fonctionnel non standard en ce qui conceme son fonctionnement, ses entées ou ses sorties. Cette base de données contient donc en temps réel toutes les informations concernant la configuration théorique de l'avion. La mise à jour peut être réalisée par tout organe de lecture dtinfofmation 24: ce peut être par exemple un lecteur de disquettes permettant de charger la base de données et de la "rafraîchir" si nécessaire. Sur cette figure 2, on retrouve les trois parties 12, 13, 14 de avion représentées sur la figure 1. Les figures 3 et 4 concement un exemple de réalisation particulier, celui d'un avion, respectivement avec un dispositif de l'art connu et avec le dispositif de l'invention. Ces deux figures concement la fonction de téléchargement qui permet de charger une base de donnes, une nouvelle version de logiciel, etc... dans certains calculateurs de l'avion. Sur la figure 3 on trouve un sélecteur rotatif 40 qui permet de mettre en communication runique calculateur 41 chargé de réaliser les opérations de téléchargement (disposant drun lecteur de disquettes ou analogue) et dit "calculateur source" avec les calculateurs 42 de avion qui sont concernés par des mises à jour de leur base de donnés et, éventuellement, de leur logiciel. certains de ces calculateurs sont nécessairement présents (standard), d'autres sont des options qui ont été ou non demandés par le dient de cet avion. L'étiquette du sélecteur est gravée en prévision du cas maximum et on voit qu'il est alors possible de préparer une opération de téléchargement destinée à un calculateur qui n'existe pas. Sur cette figure sont représentés les différents calculateurs suivants: - CMC (7Centralized Maintenance Computer"): calculateur central de maintenance; - ACMS ("Aircraft Condition Monitoring System"): système de surveillance des conditions avion; - FMGEC ( Flight Management and Guidance Envelope Computer: : calculateur de gestion de vol; - ACARS ("Aircraft Communication Addressing and Reporting System"): système de communication avionisol; - CBMU ("Circuit Breaker Monitoring Unit"): calculateur de surveillance des disjoncteurs; - TCAS ("Traffic Collision Avoidance System"): système pour éviter une collision avion. Sur cette figure les calculateurs CMCs, FGMECs et CBMU, représentes en traits pleins, sont standard; les calculateurs ACMS, ACARS et TCAS, représentés en pointillé, sont en option, le demier, barré, étant une option non montée sur l'avion considéré. Sur cette figure 3 est également représenté un connecteur de liaison 43. Sur la figure 4 on retrouve les mêmes calculateurs source (41) et destinataires (42: CMCs, ACMS, FGMECs, ACARS, CBMU et TCAS), mais la mise en communication ne se fait plus par un sélecteur: elle se fait via un "calculateur centrar 45 connecté à d'un "poste de commande" 46 qu'on peut comparer à un terminal permettant au pilots de dialoguer avec l'avion. Cet ensemble calculateur central/poste de commande est présent pour assurer une quantité d'autres opérations, par exemple la navigation de l'avion. Dans cet exemple de réalisation le calculateur CBMU, par exemple, n'est pas alimente. Lorsque le pilote sélectlorne la page adéquate, il voit apparaftre sur l'écran les communcaons qu'il est possibb rétablir et seulement celles-là : on voit que le calculateur CBMU, qui n'est pas alimenté, ne peut entre sélectionné. Le calculateur TCAS, non monté, n'est évidemment pas proposé non plus dans la sélection. La sélection se fait en pressant le bouton qui est en face du nom du calculateur choisi. Une information supplémentaire apparait sur l'écran: l'état d'avancement de l'opération de chargement REVENDICATIONS 1. Système de commande centralisée d'une installation industrielle comprenant un poste de commande qui comporte un écran de visualisation (36) et un pupitre de commande (37) permettant l'intervention d'un opérateur, ainsi qu'un organe de traitement permettant la commande d'organes fonctionnels (OFI, ., OFm) pour la mise en oeuvre de différentes fonctions à réaliser, caractérise en ce que l'organe de traitement est un calculateur central (20) qui comprend: - une mémoire base de données (23) contenant toutes les informations concernant la configuration théorique de l'installation; - une interface (21) avec le poste de commande; - une interface d'entrée (26) permettant de recueillir toutes les informations nécessaires à la réalisation des différentes fonctions; - un organe de gestion des commandes (25), communiquant avec ces différents circuits, qui permet de présenter à l'opérateur, sur l'écran de visualisation, les fonctions des organes de commande conformes, d'une part à l'état de l'installation défini par une base de données théorique et, d'autre part, à rétat réel des systèmes de l'installation, d'effectuer les liens entréesisoties nécessaires et indiquer l'état d'avancement en temps réel de la réalisation de chaque fonction demand; - une interface de sortie (30) permettent de commander les différents organes fonctionnels (OF1, ...., OFm) chargés de la réalisation de b fonction. 2. Système selon la revendication 1, caractirisé en ce que la mémoire base de données (23) est mise à jour par téléchargement 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface d'entrée (26) permet de recueillir toutes les informations nécessaires à la réalisation des diverses fonctions; celles-ci pouvant être de plusieurs types: # des infomBtions (27) en provenance de flnstallation permettant à organe de gestion des commandes de ne présenter que des indications utiles à l'opérateur sur l'écran de visualisation, des retours d'informations (28) en provenance des organes fonctionnels OFI, OF2,. ., OFm permettant au gestionnaire des commandes d'informer l'opérateur sur l'état de la fonction en cours de réalisation. 4. Système selon rune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé à bord dun avion.