Brevet FR2752981A1 — publié le 19980306

La présente invention concerne un appareil de contrôle et de mesure pour procédés automatisés utilisant le report sur site par ondes radio d'informations relatives au fonctionnement de ces procédés et ceci depuis leur propre unité centrale de gestion. Le système de gestion d'un procédé, type Automate Programmable Industriel(API) ou autre système informatique, établit l'état en cours d'un procédé grâce aux informations que lui fournissent les organes informants - capteurs de position, indicateurs de température, cellules photoélectriques... etc. - et gère ce procédé en forçant à tout moment les organes agissants - moteurs, électrovannes, éléments de chauffe, ....etc. - dans un état particulier. La phase d'essai et de mise en service d'un procédé comporte pour ce qui concerne son automatisme la fiabilisation des organes informants : leur capacité à convertir un état du procédé en une information lisible par 1'API, des liaisons (généralement électriques) pour le transport des informations entre procédé et API. En phase d'exploitation (parce que les algorithmes des programmes de 1'API sont considérés comme étant mis au point) l'établissement du diagnostic d'un dysfonctionnement nécessite le plus souvent de s'assurer qu'un organe informant est toujours fonctionnel ou qu'une ligne de transmission d'informations entre un organe du procédé et 1'API est bien toujours active. Tous ces contrôles s'effectuent actuellement suivant deux méthodes ayant pour finalité d'effectuer un rapprochement en temps réel entre ce qui se passe sur le site du procédé et les signaux correspondants engendrés au niveau de 1'API. Ce rapprochement permet alors d'établir un bilan de fonctionnement des systèmes contrôlés. Ce rapprochement est effectué par deux opérateurs en communication radio, téléphonique ou visuelle, le premier se tenant sur le site et le second lisant directement l'information sur les interfaces d'E/S ou sur un terminal connecté à l'unité centrale(UC), en salle de conduite du procédé à partir de deux images d'écran de contrôle. Une image vidéo représente l'organe à contrôler in situ, l'autre de manière symbolique son état logique ou sa valeur numérique. Si la première méthode nécessite l'intervention de 2 personnes dont l'efficacité diminue d'ailleurs vite avec la fréquence des phénomènes à contrôler, la deuxième façon d'opérer elle n'est plus exploitable quand le nombre d'organes à contrôler devient important ou que ceux-ci sont trop dispersés ou encore situés dans des endroits peu accessibles à l'objectif d'une caméra. D'autre part pendant le réglage d'un procédé ou pour connaître ses caractéristiques exactes de fonctionnement il est intéressant d'effectuer directement sur le site des chronométrages à vue, des mesures de fréquences ou de périodes, des suivis de seuils sur des grandeurs physiques, ... etc. L'appareil selon l'invention permet à une personne opérant seule sur un procédé d'effectuer des rapprochements en temps réel entre événements pouvant évoluer rapidement (au moins 5 variations d'état ou valeurs différentes dans une seconde) et les signaux correspondants sur 1'UC et en intégrant des fonctions de mesures cet appareil constitue un outil plus complet à usage des spécialistes de l'installation et de la maintenance des équipements automatisés. L'appareil s'insère dans un ensemble de transmission d'informations de type simplex par ondes radio dont il constitue la partie récepteur. La partie émetteur est sous contrôle de 1'API qui transmet au récepteur des données spécifiques de paramétrage et en temps réel des valeurs d'informations procédé lues au niveau de son UC. Les dessins annexés illustrent l'invention : la figure 1 est une représentation schématique du boîtier de l'appareil, la figure 2 donne le principe de liaison entre les différents constituants de l'appareil. L'appareil selon l'invention en référence à ces deux dessins se présente sous la forme d'un boîtier autonome de type émetteurrécepteur portatif. Extérieurement il comporte une antenne de réception d'ondes radio(l), un voyant lumineux(2), un haut parleur(3), un clavier(4) et un écran plat(5), une prise de connexion électrique(6). A l'intérieur du boîtier sont disposés un module de réception radio(7), un relais(8) dont des contacts libres de potentiel sont reliés à la prise de connexion électrique(6), une unité centrale à microprocesseur(9) pour gérer l'ensemble. un module d'alimentation du boîtier en énergie électrique fournie par des batteries rechargeables. Le boîtier récepteur fonctionne suivant 3 modes principaux en téléchargement, en contrôles et réglages, en mesures. En téléchargement l'émetteur API a été sélectionné pour envoyer au boîtier un message qui contient la place, le type, l'intitulé en clair, d'une liste de données du procédé susceptibles d'être contrôlées - selon la taille du procédé cette liste peut couvrir la totalité des informations traitées par l'automatisme ou être limitée à quelques informations seulement pour accélérer la fréquence de leur rafraîchissement sur le boîtier - et qui a été préétablie dans l'API. Ce message est mémorisé dans le boîtier et permet l'utilisation la plus aisée de l'appareil. En mode contrôles et réglages l'information à contrôler sur le procédé est recherchée et sélectionnée sur l'appareil par son intitulé dans la liste téléchargée. Si la structure du message est connue de l'opérateur cette sélection peut s'effectuer directement d'après le type et le numéro de position de l'information dans le message ,par exemple information Tout Ou Rien(TOR) n03. Il peut aussi saisir pour cette information un intitulé au clavier. Dans ce cas le téléchargement n'est pas exploité. Pour une information numérique l'échelle et les valeurs de seuil haut ou bas sont réglables. Dans cette phase l'émetteur API est sélectionné en report de valeurs d'informations et envoie répétitivement vers le boîtier un message qui contient, dans l'ordre du message de téléchargement la valeur en cours des informations procédé (la fréquence d'envoi de ce message est essentiellement liée au nombre d'informations qu'il contient mais peut facilement atteindre les 5 Hz). Après contrôle des signaux reçus le module électronique du boîtier extrait du message la valeur numérique ou l'état de l'information a' contrôler une information TOR dont l'état logique est à 1 ou le dépassement de seuil sur une information numérique provoque, selon l'organe de sortie sélectionné, l'allumage du voyant(2) ou l'émission d'un signal sonore par le haut parleur(3) et aussi la commande du relais(8). une valeur numérique est d'abord mise à l'échelle puis reportée sur écran(5) ou annoncée en clair par le haut-parleur. En mode mesures on utilise les capacités du microprocesseur de l'appareil pour opérer toutes sortes de traitements, suivant les modules logiciels qui peuvent y être associés, sur les informations reportées par radio combinées aux impulsions données sur le clavier(4) par l'opérateur pour simuler des événements se produisant sur le procédé. Sans être exhaustif on peut citer les opérations les plus intéressantes le chronométrage à vue géré par l'utilisateur, le chronométrage semi-automatique qui mixe des ordres de départ et d'arrêt passés par l'utilisateur ,d'apparitions ou de disparitions d'informations TOR ou de franchissements de seuils de valeurs numériques. le comptage manuel ou automatique d'événements, la mesure automatique de la fréquence ou de la période d'un événement, la capture d'une valeur numérique. Pour son utilisation l'opérateur sélectionne d'abord, directement ou après le téléchargement, l'appareil en mode contrôles et réglages ou en mode mesures. En mode contrôles et réglages l'utilisateur sélectionne sur l'appareil l'information correspondante au composant qu'il désire contrôler. Il entre l'échelle et les seuils pour les informations numériques et sélectionne aussi l'organe de sortie des informations TOR et dépassements de seuils numériques. En s'approchant du composant l'opérateur est alors en mesure de constater en même temps son état réel sur le procédé et auditivement ou visuellement le niveau du signal engendré existant au niveau de l'API. Les concordances et divergences d'état mis en évidence l'opérateur peut alors apprécier la qualité fonctionnelle du composant et la qualité de sa liaison à l'API. Les contacts du relais(8) ramené sur la prise de connexion électrique (9) permettent d'exploiter extérieurement à l'appareil le signal TOR auquel ces contacts ont pu être associés. En recevant sur l'appareil des valeurs d'informations lues au niveau UC de l'API et issues des transmetteurs du procédé l'utilisateur est à même d'effectuer l'étalonnage de ces transmetteurs en alignant la valeur UC sur la réalité du procédé. De manière plus générale l'utilisateur est en mesure d'agir sur tous systèmes reportant des informations vers l'UC du procédé pourvu que ces informations soient comprises dans le message renvoyé vers l'appareil. En modes mesures l'opérateur démarre et arrête un chronométrage à vue directement par le clavier. Pour le chronométrage semi-automatique l'opérateur choisit la manière de démarrer et d'arrêter le chronométrage par le clavier et sur changement d'état d'une information reçue de 1'API. Pour le comptage manuel ou automatique d'événements l'opérateur actionne une touche du clavier à chaque itération d'un événement ou sélectionne un comptage automatique sur les itérations de l'information reçues de l'API. Pour la mesure automatique de la fréquence et de la période d'un événement l'opérateur sélectionne l'information à contrôler. Le calcul est effectué automatiquement au fur et à mesure des itérations de l'information. Pour la capture d'une valeur numérique l'opérateur sélectionne l'information numérique à saisir. A la vue d'une situation particulière l'opérateur appuie sur une touche du clavier. La valeur en cours de l'information présélectionnée est alors figée et visualisée sur l'écran. REVENDICATIONS 1 - Appareil se présentant sous la forme d'un boîtier portatif permettant d'effectuer des contrôles et des mesures sur des procédés automatisés caractérisé en ce qu'il reçoit et exploite des messages contenant des valeurs d'informations spécifiques du fonctionnement des procédés. Les messages lui sont renvoyés cycliquement par les unités centrales de gestion de ces procédés et l'exploitation de ces messages consiste pour l'appareil à en isoler une des informations, à effectuer sur elle différentes opérations afin d'obtenir un état TOR ou une valeur propre à être reportée vers l'utilisateur. 2 - Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il transforme et reporte vers l'utilisateur sous forme d'un signal lumineux l'état actif d'une information de type TOR. 3 - Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'il transforme et reporte vers l'utilisateur sous forme d'un signal sonore l'état actif d'une information de type TOR. 4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il renvoie sur une prise de connexion extérieure(9) l'état de l'information de type TOR reportée vers l'utilisateur. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'un écran où sont reportés textes et valeurs numériques. 6 - Appareil selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il dispose d'un clavier qui permet en combinaison avec son écran - la sélection d'informations dans le message des valeurs en cours par leur N" d'ordre, - le réglage de l'échelle et de seuils sur les informations numériques, - la sélection de la conversion sonore ou lumineuse des informations de type TOR reportées vers l'utilisateur. 7 - Appareil selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il permet la recherche d'une information dans le message des valeurs en cours à partir de son intitulé grace au téléchargement préalable d'un message de paramétrage propre à chaque procédé. 8 - Appareil selon la revendication 6 ou la revendication 7 caractérisé par sa capacité grâce à un microprocesseur d'effectuer des opérations de chronométrage, de comptages, et d'autres (par sophistication de son logiciel) sur les simulations d'événements procédé passées au clavier(4) par l'utilisateur et sur des valeurs d'informations extraites du message des valeurs en cours.