Brevet FR2880974A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne les installations électriques, notamment industrielles, comportant des relais numériques. On sait que ces relais numériques, généralement qualifiés d'intelligents, sont aptes à recevoir des instructions sous forme numérique, ainsi qu'à engendrer des informations (mesures, états électriques, ...) égale-ment sous forme numérique. Ainsi, il est très avantageux de les utiliser dans la mise en oeuvre de processus complexes, puisqu'ils permettent le suivi en temps réel de l'état des installations, d'un processus en cours et de la maintenance, aussi bien continue que préventive. C'est ainsi que ces relais numériques sont devenus, ces dernières années, le coeur des installations industrielles à haut risque (classement SEVESO par exemple), telles que les installations chimiques, pétrochimiques et nucléaires, qui nécessitent une maintenance continue forte et une maîtrise totale de processus complexes. Dans les installations connues de ce type, les relais numériques communiquent par l'intermédiaire de réseaux industriels, du type bus, pour transmettre et recevoir les informations indispensables à la bonne gestion de ces installations. De plus, cette gestion y est concentrée dans une salle, dite de supervision, généralement distante des équipements pourvus desdits relais et réservée à du personnel très qualifié. Depuis cette salle de supervision, celui-ci transmet les ordres aux différents équipements éloignés et reçoit les informations émises par lesdits relais. Un tel échange d'informations entre lesdits équipements et la salle de supervision est effectué en temps réel, de sorte que l'état des équipements (marche, arrêt, défaut, essais, ...) est connu en temps réel. En cas de panne, un opérateur de la salle de supervision peut aisément localiser l'équipement en défaut. Cependant, puisqu'il est éloigné dudit équipe-ment, il lui faut se déplacer ou envoyer un technicien sur place, afin de réparer l'équipement et/ou relancer le processus de production interrompu. Ainsi, ces installations connues présentent l'inconvénient, en cas de panne, d'une intervention locale qui est en général complexe. En effet, le technicien qui intervient localement doit utiliser un matériel spécifique (ordinateur, câbles de communication, etc...) afin de dialoguer avec les relais numériques et de déterminer les défauts en cours. II est alors nécessaire que ce technicien ait une prise d'alimentation électrique à disposition pour ledit ordinateur et un câblage de communication spécifique pour établir la liaison entre le tableau, où sont rassemblés les relais, et lui-même. Ainsi, non seulement un équipement spécifique est nécessaire, mais encore le technicien est exposé aux risques électriques. Bien entendu, en cas de maintenance continue, ces risques électriques sont encore plus élevés qu'en cas d'intervention ponctuelle. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, afin d'améliorer de telles interventions sur des équipements sous tension et de garantir une sécurité totale aux techniciens lors de telles interventions. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour permettre à un opérateur d'écrire et de lire des informations sur des relais numériques d'une installation électrique est remarquable en ce qu'on établit une liaison sans fil entre ledit opérateur et lesdits relais numériques. Une telle liaison sans fil peut être du type radio à haute fréquence, du type infrarouge ou équi- valent. Une installation électrique comportant des relais numériques et destinée à mettre en oeuvre le procédé de l'invention est remarquable en ce que, à au moins certains desdits relais numériques, sont associés des moyens aptes à communiquer sans fil avec au moins un calculateur porta-tif à la disposition dudit opérateur, lesdits moyens de communication sans fil étant tels que ledit calculateur portatif est apte à lire les informations contenues dans lesdits relais numériques, ainsi qu'à écrire des informations dans ceux-ci. Ainsi, grâce à la présente invention, le dialogue entre le technicien et lesdits relais numériques (et donc les équipements sous tension) peut s'effectuer à distance desdits relais, de sorte que le technicien reste isolé desdits équipements. Tous les paramètres de ces derniers sont disponibles en lecture sur ledit calculateur portatif, ce qui permet au technicien de connaître l'état de fonctionnement global des équipements interrogés et d'adresser des informations à ces derniers. De plus, aucune prise d'alimentation électrique n'est plus nécessaire pour l'ordinateur et les câblages spécifiques n'ont plus d'utilité. On comprendra aisément que, grâce auxdits moyens de communi-cation, une zone proche du tableau électrique portant les relais numériques forme un réseau local sans fil. Si un opérateur équipé d'un calculateur portatif, du type PDA (Personal Data Assistant), Pocket PC ou équivalent se trouve dans une telle zone, il peut interagir avec les relais numériques qui s'y trouvent. Une telle interaction rend possible de lire des pa- ramètres, des états, des grandeurs physiques (tensions, intensités, puissances, ...) dans lesdits relais, mais aussi d'adresser des consignes à ces derniers. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'une installation électrique industrielle conforme à la présente invention. La figure 2 est le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du dispositif permettant à chaque relais numérique de l'installation électrique industrielle de la figure 1 de dialoguer avec un calculateur de poche. L'installation électrique industrielle, conforme à la présente inven- tion et représentée schématiquement sur la figure 1, comporte une pluralité d'ateliers 1, comportant chacun au moins un automate 2. Tous les automates 2 sont montés dans un réseau local 3 (par exemple de type TCP/IP) les reliant à un dispositif de supervision 4, généralement disposé dans une salle de supervision, le plus souvent éloignée des ateliers 1. De- puis le dispositif de supervision 4, l'ensemble des ateliers 1 est géré par du personnel qualifié, qui adresse des ordres de fonctionnement auxdits automates 2 par l'intermédiaire dudit réseau local 3. Chacun des automates 2 comporte une pluralité de machines 5, ainsi qu'une pluralité de relais numériques 6, chargés de la commande, de la surveillance et de la protection desdites machines. Tous les relais numériques 6 d'un automate 2 sont reliés à celui-ci par un réseau de terrain 3 (par exemple de type Modbus, Profibus, Ethernet TCP/IP/Modbus, etc...). Ainsi, chaque automate 2 peut commander les relais numériques 6, et donc les machines 5, qui lui sont associés et, inversement, peut connaître l'état desdits relais et machines. De plus, grâce au réseau de terrain 3, le dispositif de supervision 4 peut non seulement commander les automates 2, leurs relais 6 et leurs machines 5, mais encore connaître l'état de ceux-ci. Conformément à la présente invention, à chaque relais numérique 6 est associé un dispositif de communication 8, relié à celui-ci par une liaison 9. De plus, au moins un calculateur portatif 10, par exemple du type PDA, Pocket PC ou équivalent, qui est équipé d'un dispositif de communication (non visible), est apte à coopérer avec lesdits dispositifs de communication 8 pour créer une communication sans fil (symbolisée par les flèches E et R sur la figure 2). Une telle communication sans fil peut être de type infrarouge (IrdA), haute fréquence (Bluetooth) ou WIFI, par exemple. Ainsi, un technicien équipé d'un calculateur portatif 10, placé devant un tableau (non représenté) sur lequel sont disposés les dispositifs de communication 8, peut naviguer dans les menus dudit calculateur portatif 10, scanner sa zone d'action et déterminer les dispositifs de communication 8 qu'il désire interroger. Il peut donc contrôler les entrées et sorties logiques des relais 6 associés aux machines 5 correspondant auxdits dis-positifs de communication 8, ainsi que lire les grandeurs physiques (tensions, intensités, puissances, facteur de puissance, etc...) desdites ma-chines 5 et contrôler les protections des moteurs (protection thermique, protection contre la cavitation, etc...) desdites machines. De plus, ce technicien peut paramétrer tous les équipements 5, 6 par l'intermédiaire dudit calculateur portatif 10 et des dispositifs de communication 8 associés. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif de communication 8 comporte un émetteur-récepteur Il, apte à corn- muniquer sans fil grâce à une onde porteuse, avec l'émetteur-récepteur (non visible) incorporé au calculateur portatif 10. II comporte de plus un générateur 12 pour ladite onde porteuse et une interface de transmission série ou parallèle 13, recevant les informations du relais numérique associé 6 par la ligne 9. Une ligne de démodulation 14, pourvue d'un démodu- lateur 15 relié au générateur 12, et une ligne de modulation 16, pourvue d'un modulateur 1 7, également relié audit générateur 1 2, relient l'émetteur-récepteur 1 1 et l'interface 13. Ainsi, lorsque le calculateur portatif 10 adresse à un dispositif de communication 8 une requête (écriture, lecture, identification, ...) modu- lant ladite onde porteuse (flèche E), ladite requête est transmise sans fil à l'émetteur-récepteur 11, qui l'adresse à l'interface 13 par la ligne 14, après démodulation par le démodulateur 15. L"interface 13 peut donc transmettre ladite requête démodulée au relais numérique 6 correspondant par la ligne 9 associée. Inversement, lorsqu'un relais numérique 6 communique une réponse par la ligne 9 associée, cette réponse est reçue par l'interface 13 qui l'adresse par la ligne 16 au modulateur 17. Après modulation de ladite onde porteuse par ladite réponse, l'onde modulée est adressée à l'émetteur-récepteur 11 qui la transmet sans fil (flèche R) audit calculateur portatif 10, à l'intérieur duquel a lieu une démodulation (semblable à celle effectuée par le démodulateur 15). Le calculateur portatif 10 peut donc afficher ladite réponse sur son écran. Le résultat des modulations et démodulations mentionnées ci-dessus peut être un signal utile de type parallèle, série suivant les normes RS232, RS485 ou I2C, ou interface série asynchrone (UART, USART, SCI) ou synchrone (SPI). Le protocole d'échanges entre le calculateur portatif 10 et les dispositifs 8 peut être schématisé de la façon suivante: Envoi d' une requête par le calculateur portatif Réception de la requête par le dispositif 8 (écriture, lecture, identification de matériel, -i (écriture, lecture, identification du maté sauvegarde de données, test de matériel) riel, sauvegarde de données, test de maté riel) Traitement de la requête (écriture, lecture, identification du matériel, sauvegarde de données, test de matériel) Réception de la réponse par le calculateur portatif Envoi de la réponse (écriture, lecture, identi - (écriture, lecture, identification du matériel, E fication de matériel, sauvegarde de données, sauvegarde de données, test de matériel) test de matériel) Les requêtes adressées par le calculateur portatif 10 aux dispositifs 8 sont par exemple les suivantes: Requête d'identification du matériel: Cette fonction permet de gérer la présence d'un équipement 6, 8 dans un ensemble d'équipements 6, 8 présents dans un tableau électrique. La fonction possède comme argument l'adresse de l'équipement à identifier. L'équipement 6, 8 qui reçoit cette requête répond à celle-ci en donnant son adresse comme argument pour l'identification. 4 Requête de test du matériel: Cette fonction permet de détecter la qualité d'échanges d'un équipe-ment 6, 8 dans un ensemble d'équipements 6, 8 présents dans un tableau électrique. Cette fonction est une suite de requêtes d'identification de matériel. L'équipement 6, 8 acquitte ces requêtes à chaque fois en donnant son adresse comme argument. Requête de lecture de données sur un équipement spécifique: Cette fonction permet de lire des données relatives aux grandeurs électriques ou à l'état de l'équipement 6, 8 interrogé, parmi un ensemble d'équipements 6, 8 présents dans un tableau électrique. La fonction possède comme argument l'adresse de l'équipement concerné, l'adresse à lire dans la table d'échanges de l'équipement 6, 8, et doit retourner comme réponse la valeur lue à l'adresse qui est interrogée dans la table d'échanges de l'équipement 6, 8. G. Requête d'écriture de données sur un équipement spécifique: Cette fonction permet d'écrire des données relatives aux grandeurs électriques ou à l'état de l'équipement 6, 8 interrogé, parmi un ensemble d'équipements 6, 8 présents dans un tableau électrique. La fonction possède comme argument l'adresse de l'équipement concerné, l'adresse à écrire dans la table d'échanges de l'équipement 6, 8 et doit retourner comme réponse un écho de la question qui lui a été transmise. Requête de sauvegarde de données sur un équipement spécifique: Cette fonction permet de sauvegarder les données d'un équipement 6, 8 propres à un emplacement électrique dans un tableau électrique, parmi plusieurs équipements 6, 8. La fonction possède comme argument l'adresse de l'équipement où doivent être sauvegardées les données. L'équipement 6, 8 qui reçoit cette requête répond à celle-ci en donnant son adresse comme argument pour l'identification. REVENDICATIONS 1. Procédé pour permettre à un opérateur d'écrire et de lire des informations sur des relais numériques (6) d'une installation électrique, caractérisé en ce qu'on établit une liaison sans fil (E, R) entre ledit opéra- teur et lesdits relais numériques (6). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite liaison sans fil est du type radio à haute fréquence. 3. Procédé selon la revendication 1, 1 o caractérisé en ce que ladite liaison sans fil est du type infrarouge. 4. Installation électrique comportant des relais numériques (6) et destinée à mettre en oeuvre le procédé de l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, à au moins certains desdits relais numériques (6), sont associés des moyens (8) aptes à communiquer sans fil avec au moins un calculateur portatif (10) à la disposition dudit opérateur, lesdits moyens de communication sans fil étant tels que ledit calculateur portatif (10) est apte à lire les informations contenues dans lesdits relais numériques (6), ainsi qu'à écrire des informations dans ceux-ci. 5. Installation électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit calculateur portatif (10) est du type connu sous le nom commercial de Pocket PC. 6. Installation électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit calculateur portatif (10) est du type connu sous le nom commercial de PDA (Personal Data Assistant).