Brevet FR3044458A1 — publié le 20170602

SYSTEME DE SECURITE AUTOMATISE D'UNE INSTALLATION INDUSTRIELLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la sécurité des installations industrielles et concerne plus spécifiquement un système de sécurité automatisé d'une installation industrielle comportant, une pluralité de capteurs destinés à prélever des mesures d'un processus industriel, une pluralité d'actionneurs destinés à exécuter des actions de sécurité qui dépendent de signaux de mesure délivrés par lesdits capteurs, au moins deux chaines de traitement distinctes reliant les capteurs et les actionneurs, et au moins un module de test indépendant desdites chaines de traitement destiné à détecter une défaillance de l'une desdites chaines de traitement. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Pour améliorer la fiabilité et la sécurité des installations industrielles, notamment des installations nucléaires, les systèmes de sécurité comportent généralement deux types d'architecture, soit un système redondant où les fonctions applicatives, prises en charge par un automate programmable par exemple, sont dupliqués pour améliorer la disponibilité des fonctions critiques de sécurité de sorte que si un module d'entrée/sortie ou un processeur échoue, la partie redondante pallie à cette défaillance. A cet effet, ces systèmes comportent généralement deux automates programmables qui assurent ces fonctions critiques et un module de vote utilisé pour sélectionner une seule commande parmi les commandes émises par les automates programmables et pour appliquer la commande sélectionnée à un actionneur. Un inconvénient des systèmes de sécurité de l'art antérieur provient du fait qu'ils ne protègent pas les installations sous surveillance contre les défaillances dites de modes communs. Ces défaillances affectent simultanément deux chaines de traitements distinctes comportant au moins deux modules de sécurité matériels et/ou logiciels utilisant des technologies redondantes de même nature. Un but de l'invention est de pallier aux inconvénients de l'art antérieur décrit ci-dessus. 3044458 2 EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but est atteint au moyen d'un système compact, peu complexe et peu onéreux permettant d'assurer une redondance partielle pour certaines fonctions clés d'un système automatisé. 5 Ce système comporte une pluralité de capteurs destinés à prélever des mesures d'un processus industriel, une pluralité d'actionneurs destinés à exécuter des opérations qui dépendent de signaux de mesure délivrés par lesdits capteurs, au moins une première chaine de traitement et au moins une deuxième chaine de traitement reliant les capteurs et les actionneurs. 10 Selon l'invention, la première chaine de traitement comporte au moins une première unité de traitement mettant en oeuvre une première technologie tandis que la deuxième chaine de traitement comporte au moins une deuxième unité de traitement mettant en oeuvre une deuxième technologie différente de la première technologie de manière à assurer une redondance partielle d'au moins une fonction critique de sécurité 15 de l'installation industrielle. Préférentiellement, la première unité de traitement est un circuit à relais et/ou un circuit analogique tandis que la deuxième unité de traitement est un automate industriel programmable, un circuit analogique étant un circuit électronique à base de composants analogiques tels qu'amplificateurs opérationnels, transistors, etc... 20 L'utilisation de deux technologies distinctes dans au moins deux chaines de traitement distinctes permet au système selon l'invention d'assurer une protection de l'installation industrielle contre les défauts dits de mode commun liés aux différentes technologies utilisées. En outre, du fait que la redondance est partielle et concerne uniquement 25 certaines fonctions critiques de sécurité de l'installation industrielle, il est possible de concevoir un système simple, robuste, peu onéreux et plus compact qu'un système comportant deux automates industriels programmables redondants. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comporte en outre au moins un module de test indépendant des chaines de traitement adapté pour 30 substituer des signaux de test aux signaux de mesures des capteurs et pour comparer les 3044458 3 réponses auxdits signaux de test en sortie de chaque unité de traitement à des signaux types préenregistrés. Lesdits signaux de tests sont une représentation de la dynamique de variation des signaux délivrés par les capteurs. 5 Dans un mode préféré de réalisation, le système selon l'invention comporte un module de décision comportant un module de vote et un module de détection d'incohérence entre les réponses des unités de traitement et, ledit module de vote (16) étant adapté pour sélectionner, en fonction du résultat du module de détection d'incohérence, soit des signaux de mesure délivrés à la sortie de la première unité de 10 traitement, soit des signaux de mesure délivrés à la sortie de la deuxième unité de traitement. Dans le mode préféré de réalisation du système selon l'invention, la première chaine de traitement comporte un panneau de diagnostic non numérique et la deuxième chaine de traitement comporte un panneau de diagnostic numérique. 15 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure 1 illustrant schématiquement un mode préféré de réalisation du système de sécurité automatisé selon l'invention. 20 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 représente une architecture permettant d'avoir une diversité technologique entre un traitement programmé par logiciel et un traitement non programmé par logiciel. Cette diversité est particulièrement requise pour assurer la sécurité des installations nucléaire en vue de s'affranchir des défauts dits de mode commun 25 entre deux technologies. L'architecture illustrée par la figure 1 comporte une pluralité de capteurs distincts 2 destinés à prélever des informations tout ou rien ou des mesures de grandeurs physiques telles que par exemple une température, une pression ou tout autre grandeur mesurées dans un processus industriel. Afin d'éviter des défaillances de cause commune, 30 les différents capteurs sont issus de technologies différentes ou de constructeurs différents 3044458 4 et mettent en oeuvre des principes de mesures différents. Par exemple, certains capteurs peuvent mesurer des impulsions représentatives des variations de la grandeur physique tandis que d'autres mesurent des valeurs analogiques représentatives des variations de cette grandeur physique. 5 Préférentiellement que le système de la figure 1 présente une diversité technologique tout au long de la chaine de mesure. Cette diversité technologique concerne les capteurs, les alimentations électriques des unités de traitements et les programmes applicatifs mis en oeuvre pour assurer la sécurité de l'installation. Comme illustré par la figure 1, le système comporte deux chaines de 10 traitement parallèles. Une première chaine de traitement comportant une première unité de traitement 4, et une deuxième chaine de traitement comporte une deuxième unité de traitement 6. La première unité de traitement 4 est un circuit à relais et/ou un circuit analogique tandis que la deuxième unité 6 est un automate programmable. Chacune des unités de traitement 4 et 6 est reliée à un ou à plusieurs 15 capteurs 2 via un organe d'aiguillage 8. Les sorties 10, 12 respectivement des unités de traitement 4, 6 sont reliées à un module de décision 14 comportant un module de vote 16 et un module de détection d'incohérence 18 entre les réponses des unités de traitement 4, 6. La sortie du module de vote 14 est reliée à un actionneur 20. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le système comporte 20 en outre un module de test 22 indépendant des chaines de traitement 4 et 6, adapté pour remplacer périodiquement, à l'entrées de chaque unité traitement, les signaux de mesures délivrés par les capteurs 2 par des signaux de test, et à comparer les réponses délivrées aux sorties 10 et 12, respectivement des unités de traitement 4 et 6, à des signaux types préenregistrés. En outre, la première chaine de traitement 4 comporte un panneau de 25 diagnostic non numérique 24 et la deuxième chaine de traitement 6 comporte un panneau de diagnostic numérique 26. Le module de test 22 réalise périodiquement le test de cohérence sans que le système soit informé du fait qu'il est sous test. Les unités de traitement 4, 6 sont alimentées respectivement par une première source d'alimentation 28 et par une deuxième source d'alimentation 30. Afin 3044458 5 d'éviter des défaillances de cause commune, les sources d'alimentation 28 et 30 sont également issus de technologies différentes ou de constructeurs différents. En fonctionnement, la première unité de traitement 4 réalise les traitements applicatifs à base de technologies conventionnelles, non numériques, c'est-à- 5 dire ne comportant pas de logiciel et la deuxième unité de traitement 6 réalise les traitements applicatifs programmables. Les traitements applicatifs comportent : - des tâches de surveillance de bon fonctionnement des organes de traitement numérique de l'automate programmable tel que la mémoire, - des tâches chien de garde qui, en cas de sollicitation des taches de surveillance, 10 positionnent les sorties de l'automate programmable dans une position prédéterminée et connue à l'avance. Cette position prédéterminée est par exemple une position sûre de tout ou partie des sorties. - Une tâche de signalisation du passage en test ou non. Cette information est transmise par l'automate programmable à partir d'une entrée tout ou rien qui est 15 une image de la position de l'organe d'aiguillage. Ainsi « Position test » correspond à « information activée », « position non test » correspond à « information désactivée ». Le reflet de cette information est transmis sur le panneau de diagnostic conventionnel 24 et sur le panneau de diagnostic numérique 26. - une tâche de respect du temps de cycle réalisée par un logiciel pour contrôler le 20 non dépassement du temps de cycle de traitement numérique de l'automate programmable. Le module de décision 16 est alimenté par une alimentation à haute disponibilité qui est réalisée à partir de deux alimentations par exemple. Ce module de décision 16 réalise le vote entre les sorties des unités de traitement conventionnelle 4 et 25 numérique 6 en fonction de la comparaison des réponses délivrées aux sortie 10 et 12, à des signaux types préenregistrés. Les unités de traitement 4 et 6 délivrent une information de bon fonctionnement au module de test 22 et respectivement aux panneaux de diagnostic 24 et 26 si les différentes tâches de surveillance, de test et de sécurité ne détectent pas de 30 dysfonctionnement. 3044458 6 Le module de test 22 réalise les tests de l'architecture pour garantir qu'elle est opérationnelle et qu'aucun défaut n'est détecté au travers des résultats de test mesurés en sortie des unités de traitement conventionnelle 4 et numérique 6. Pour cela, le module de test 22 injecte les signaux de test aux entrées 40 et 42 respectivement des unités 5 de traitement conventionnelle 4 et numérique 6 via l' organe d'aiguillage 8, et les compare aux signaux délivrés par le module de vote 16 à l'actionneur 20. Le système selon l'invention, permet d'obtenir une résistance aux défauts de mode commun au moyen d'une architecture compacte dans laquelle les fonctions critiques qui sont normalement réalisées par l'automate programmable sont réalisées en 10 double technologie une en traitement programmée et une autre à relais. Ainsi le volume et la fiabilité globale des équipements sont améliorés. En outre, une alarme peut être activée en cas d'incohérence, entre les signaux délivrés à l'actionneur par les unités de traitements 4 et 6. 15 REVENDICATIONS1. Système de sécurité automatisé d'une installation industrielle comportant une pluralité de capteurs (2) destinés à prélever des mesures d'un processus industriel, une pluralité d'actionneurs (20) destinés à exécuter des opérations qui dépendent de signaux de mesure délivrés par lesdits capteurs (2), au moins une première chaine de traitement et au moins une deuxième chaine de traitement reliant les capteurs (2) et les actionneurs (20), caractérisé en ce que la première chaine de traitement (4) comporte au moins une première unité de traitement (4) mettant en oeuvre une première technologie tandis que la deuxième chaine de traitement comporte au moins une deuxième unité de traitement (6) mettant en oeuvre une deuxième technologie différente de la première technologie de manière à assurer une redondance partielle d'au moins une fonction critique de sécurité de l'installation industrielle. 2. Système selon la revendication 1 dans lequel la première unité de traitement (4) est un circuit à relais (4) tandis la deuxième unité de traitement est un automate industriel programmable (6). 3. Système selon la revendication 1 dans lequel la première unité de traitement (4) est un circuit analogique tandis la deuxième unité de traitement est un automate industriel programmable (6). 4. Système selon la revendication 2 ou 3 comportant en outre, au moins un module de test (22) indépendant desdites chaines de traitement adapté pour substituer des signaux de test aux signaux de mesures délivrés par les capteurs (2), et pour comparer les réponses délivrées aux sorties (10) et (12), respectivement des unités de traitement (4) et (6), à des signaux types préenregistrés. 5. Système selon la revendication 4 comportant en outre un module de décision (14) comportant un module de vote (16) et un module de détection d'incohérence 3044458 8 (18) entre les réponses des unités de traitement (4) et (6), ledit module de vote (16) étant adapté pour sélectionner, en fonction du résultat du module de détection d'incohérence (18), soit des signaux de mesure délivrés à la sortie de la première unité de traitement (4), soit des signaux de mesure délivrés à la sortie de la deuxième unité de traitement (6). 6. Système selon la revendication 4 dans lequel la première chaine de traitement comporte un panneau de diagnostic non numérique (24) et la deuxième chaine de traitement comporte un panneau de diagnostic numérique (26).