Brevet FR3067487A1 — publié le 20181214

DISPOSITIF D'INTERFACE ENTRE UN CAPTEUR ET UN RESEAU INFORMATIQUE ET PROCEDE DE COMMUNICATION A L'AIDE D'UN TEL DISPOSITIF DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne le domaine de l'informatique industrielle. L'invention concerne en particulier les échanges de données entre un capteur et un réseau informatique. Aujourd'hui, il est connu un capteur transmettant des mesures à un poste de travail afin que ce dernier exploite ces mesures, par exemple pour déterminer l'état de fonctionnement d'un équipement, pour afficher les mesures, etc. Cependant, dans certains domaines industriels critiques, les données envoyées par un 15 capteur, par exemple un capteur de radiation dans le domaine nucléaire, ne peuvent pas être exploitées directement par un poste de travail. En effet, elles nécessitent des interfaces, physique et de langage, spécifiques. L'interface physique du capteur permet de le relier physiquement au poste de travail, 20 notamment à l'aide d'un câblage particulier. Lorsque le capteur est relié physiquement au poste de travail, le poste de travail reçoit des données qu'il interprète à l'aide d'une interface de langage, également désignée « protocole spécifique)). En effet, il n'est pas toujours possible de déterminer si les 25 données envoyées correspondent à une valeur de tension, de puissance, etc. De même, dans le cas d'un protocole d'échange de type modbus, le capteur envoie des tables de valeurs, il faut alors déterminer à quoi correspond chacune des valeurs. Aussi, le protocole spécifique permet au poste de travail de déterminer à quoi correspondent les données afin de pouvoir les exploiter. 30 Aussi, en référence à la figure 1, il est connu de relier chaque capteur Cl ; C4 à un convertisseur d'interface 11 ; 14 puis à un convertisseur de protocole spécifique Pl ; P4 par une liaison série. Lorsqu'il y a différents capteurs Cl ; C4, ces derniers sont ensuite reliés à un concentrateur CC, chaque capteur Cl; C4 étant relié indépendamment 2 par une liaison en série avec un protocole spécifique. Le concentrateur CC est, en ce qui le concerne, relié à un poste de travail T par une liaison réseau. En pratique, il est nécessaire de disposer de convertisseurs d'interface et de protocole 5 pour chaque capteur ainsi qu'un concentrateur, ce qui augmente le nombre d'éléments nécessaires et donc les coûts. De plus, pour échanger des données entre les capteurs Cl ; C4 et le poste de travail T, chaque capteur Cl ; C4 envoie des données aux convertisseurs 11 ; 14, Pl ; P4 qui les 10 convertissent puis les transmettent au concentrateur CC. Le concentrateur CC envoie enfin les données des différents capteurs Cl; C4 au poste de travail T qui peut alors les exploiter. De tels échanges présentent des inconvénients. Tout d'abord, en cas de changement du capteur, les convertisseurs doivent également être remplacés. Enfin, la panne d'un concentrateur ou du poste de travail entraîne une panne générale, provocant l'interruption des échanges avec le capteur et la perte des mesures effectuées par le capteur. 11 existe donc un besoin pour un dispositif permettant des échanges fiables et efficaces avec un capteur nécessitant des interfaces spécifiques. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'interface entre un capteur et un réseau informatique, le capteur étant adapté pour fonctionner selon un protocole spécifique, ledit dispositif comprenant un premier accès adapté pour être relié audit capteur, au moins un deuxième accès adapté pour être relié audit réseau informatique, et des moyens de traitement reconfigurables configurés pour convertir les données reçues par ledit premier accès selon ledit protocole spécifique. L'interface entre un capteur et un réseau informatique est simplifiée grâce à l'utilisation du dispositif d'interface selon l'invention. De plus, le dispositif d'interface étant relié au réseau informatique, il n'y a pas besoin de concentrateur, ce qui limite encore le 3 nombre d'éléments. Enfin, les moyens de traitement étant reconfigurables, il est possible d'adapter le dispositif d'interface à tout capteur en configurant le dispositif d'interface selon le protocole du capteur. 5 De préférence, le dispositif d'interface comprend au moins un troisième accès adapté pour être relié au réseau informatique. Le dispositif peut être relié au réseau informatique de deux manières indépendantes. Ceci permet de redonder l'accès au réseau informatique et ainsi d'augmenter la fiabilité de la liaison à un capteur. 10 Avantageusement, le dispositif d'interface comprend des moyens de stockage des données reçues. Ainsi, un capteur peut être interrogé en permanence par le dispositif d'interface qui enregistre les données reçues du capteur. Cela permet avantageusement de stocker de manière tampon les données si celles-ci ne peuvent pas être collectées via le réseau informatique. La perte de données est ainsi écartée. 15 De manière préférée, le dispositif d'interface comprend des moyens de cryptage des données reçues avant transmission au réseau informatique afin de sécuriser la transmission des données. 20 L'invention concerne également un ensemble d'une pluralité de capteurs, d'au moins un réseau informatique et d'une pluralité de dispositifs d'interface tels que décrits précédemment, chaque dispositif d'interface étant relié à l'un desdits capteurs et audit réseau informatique afin de permettre à chaque capteur d'être relié indépendamment au réseau informatique. Ceci permet de limiter le nombre 25 d'éléments nécessaires à une telle liaison et d'éviter un dysfonctionnement généralisé. L'invention concerne en outre un procédé de communication entre au moins un capteur et au moins un réseau informatique à l'aide d'au moins un dispositif d'interface tel que décrit précédemment, le procédé comprenant une étape d'envoi 30 de données par le capteur, une étape de réception desdites données par le dispositif d'interface, une étape de conversion des données reçues à l'aide des moyens de traitement, et une étape d'envoi des données converties par l'au moins un deuxième accès du dispositif d'interface. 4 De préférence, le dispositif d'interface comprenant des moyens de stockage de données, le procédé comprend une étape de stockage des données reçues. Selon une forme de réalisation préférée, le procédé selon l'invention comprend une 5 étape d'horodatage des données reçues. Ceci permet de sélectionner les données reçues du capteur sur une plage de temps déterminée. De manière avantageuse, le procédé comprend une étape de réception, par le dispositif d'interface, d'une requête de données cibles issue du réseau informatique 10 préalablement à l'étape d'envoi, seules les données cibles étant envoyées au cours de l'étape d'envoi. Ainsi, lorsqu'un opérateur souhaite consulter certaines mesures faites pas le capteur via le réseau informatique, ce dernier demande les données concernées au dispositif d'interface qui les a enregistrées de manière rigoureuse. 15 De préférence, le procédé comprend une étape de cryptage des données dans un format sécurisé, de type OPC-UA, par le dispositif d'interface préalablement à l'étape d'envoi afin de sécuriser le transfert de données entre le dispositif d'interface et le réseau informatique. 20 PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'interface de capteurs selon 25 l'art antérieur, - la figure 2 est une vue schématique d'un système d'interface de capteurs selon l'invention, et - la figure 3 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un dispositif d'interface selon l'invention. 30 Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. 5 DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE Il va maintenant être décrit une interface entre un capteur et un réseau informatique dans des domaines industriels critiques. En effet, dans certains domaines industriels, dits 5 critiques, par exemple le domaine nucléaire, il existe des besoins spécifiques imposant que les données envoyées par un capteur puissent être exploitées de manière très fiable par un poste de travail. Il va de soi qu'il pourrait s'agir de tout type de capteur dans tout type de domaine industriel. 10 En référence à la figure 2, il est représenté un système d'interface selon l'invention entre une pluralité de capteurs Cl; C4 et un réseau informatique 20 permettant à un opérateur d'accéder et d'exploiter les mesures réalisées par les capteurs Cl ; C4 depuis un ou plusieurs postes de travail 30-1 ; 30-3 reliés au réseau informatique 20. 15 Les capteurs Cl ; C4 sont adaptés pour effectuer des mesures de paramètres physiques. De manière classique, chaque capteur Cl ; C4 mesure un unique paramètre. Aussi, il est courant d'utiliser une pluralité de capteurs Cl ; C4 de manière concomitante. Par exemple, dans une machine, il est possible de mesurer des températures, des vitesses de rotation, des tensions et analogues afin de surveiller le 20 bon fonctionnement de la machine. Dans le domaine nucléaire, le capteur Cl ; C4 peut notamment être un capteur de radiation adapté pour mesurer des rayonnements nucléaires. 25 De manière connue, le capteur Cl ; C4 comprend une partie sensible apte à effectuer des mesures d'un paramètre et une sortie apte à envoyer les données mesurées afin qu'elles soient exploitées. La partie sensible du capteur Cl ; C4 varie selon le paramètre à mesurer. Une telle 30 partie sensible d'un capteur étant connue, elle ne sera pas décrite plus en détail. Le capteur Cl ; C4 est adapté pour générer des données représentatives des mesures réalisées. Le format de ces données peut également varier également selon le paramètre mesuré : il peut s'agir de valeur en degrés pour une température, en tour par minute pour une vitesse, etc. De plus, un capteur Cl ; C4 peut envoyer des tables 6 de valeurs comprenant différentes mesures. Aussi, pour exploiter les données mesurées par le capteur Cl; C4, il faut suivre le protocole spécifique associé au capteur Cl; C4. Un tel protocole spécifique correspond à un formalisme d'échange permettant au poste de travail 30-1 ; 30-3 exploitant les données de déterminer à quoi correspondent 5 ces données. Aussi, chaque capteur Cl ; C4 nécessite un protocole spécifique. La sortie du capteur Cl; C4 permet de relier physiquement le capteur Cl; C4 au système d'interface afin de transmettre les données mesurées. Chaque capteur Cl ; C4 peut ainsi nécessiter une interface physique spécifique. La sortie du capteur Cl; C4 10 peut notamment être un port série comprenant une pluralité de connecteurs afin d'envoyer un signal série. Un capteur Cl ; C4 est adapté pour envoyer des données mesurées par la sortie. 15 Le réseau informatique 20 désigne un ensemble d'équipements reliés entre eux afin d'échanger les mesures des capteurs Cl ; C4. Dans une forme de réalisation préférée, le réseau informatique 20 se présente sous la forme d'équipements informatiques, tels que des serveurs, de calcul et de stockage 20 reliés entre eux par un réseau, tel qu'un réseau internet. Un tel réseau informatique 20 est également désigné informatique en nuage ou cloud en langue anglaise. Dans cet exemple, le réseau informatique 20 comprend un premier accès (non représenté) apte à être relié à un capteur Cl; C4 et un deuxième accès (non 25 représenté) apte à être relié à un poste de travail 30-1 ; 30-3. Le premier accès peut notamment être un port Ethernet apte à recevoir un signal dit IP. Le deuxième accès peut être une liaison filaire, telle qu'un port Ethernet, ou bien sans fil, telle que du WIFI, apte à être relié à internet. 30 Un poste de travail 30-1 ; 30-3 désigne un ordinateur adapté pour exploiter les données mesurées, notamment afin de les afficher, déterminer l'état de fonctionnement d'un élément, etc. 7 Le poste de travail 30-1 ; 30-3 est relié au réseau informatique 20 par internet. Grâce à l'utilisation d'un réseau internet, un opérateur peut accéder aux données mesurées depuis différents postes de travail 30-1 ; 30-3 situés à différents emplacements géographiques. 5 Le dispositif d'interface 10 selon l'invention permet de relier un capteur Cl; C4 à un réseau informatique 20 dont les ports et les protocoles de communication sont différents. 10 II est représenté sur la figure 2, différents capteurs Cl; C4 reliés à un réseau informatique 20 par des dispositifs d'interface 10(C1) ; 10(C4). On notera « le dispositif d'interface 10(C1) » le dispositif d'interface 10 relié au capteur Cl. Chaque capteur Cl; C4 est relié au réseau informatique 20 par un dispositif d'interface 10. Aussi, par soucis de clarté et de concision, il va maintenant être présenté de manière générale 15 un dispositif d'interface 10. En référence à la figure 3, un dispositif d'interface 10 comprend un boîtier 11 de protection de moyens de traitement 12 de données mesurées par un capteur Cl ; C4. Dans cet exemple, le dispositif d'interface 10 comprend en outre un premier accès 13, 20 un deuxième accès 14 et un troisième accès 15. Le premier accès 13 est adapté pour être relié à la sortie d'un capteur Cl; C4. Un tel premier accès 13 est, de préférence, un port série comprenant différents connecteurs comme illustré à la figure 3. Le premier accès 13 comprend des connecteurs 25 d'alimentation et des connecteurs d'échange de données. Les connecteurs d'alimentation permettent d'alimenter en énergie électrique le dispositif d'interface 10 grâce à une source d'alimentation extérieure. Dans l'exemple illustré à la figure 3, le premier accès 13 comprend une double alimentation afin d'augmenter la sécurité de la liaison entre le capteur Cl; C4 et le réseau informatique 20 en limitant le risque de 30 coupure d'alimentation. Les connecteurs d'échange sont de type série et permettent de relier un capteur Cl ; C4 au dispositif d'interface 10 via une liaison série Li comme illustré à la figure 2. 8 Le deuxième accès 14 est adapté pour être reliée au premier accès du réseau informatique 20. Un tel deuxième accès 14 est, de préférence, un port éthernet permettant de relier le dispositif d'interface 10 au réseau informatique 20 via une liaison IP L2. Dans l'exemple illustré à la figure 3, le dispositif d'interface 10 comprend un 5 troisième accès 15 qui est redondant avec le deuxième accès 14 afin d'augmenter la sécurité de la liaison entre le capteur Cl; C4 et le réseau informatique 20 en limitant le risque de coupure. De manière alternative, chacun des deuxième et troisième accès 14, 15 pourrait être relié à un réseau informatique 20 différents. Autrement dit, le dispositif d'interface 10 pourrait être relié à deux réseaux de communication 20, ce qui 10 permet de limiter les risques en cas de défaillance de l'un des réseaux de communication 20. Les moyens de traitement 12 permettent au dispositif d'interface 10 de transformer le signal d'entrée reçu du capteur Cl ; C4 en signal de sortie envoyé au réseau 15 informatique 20. Autrement dit, les moyens de traitement 12 comprennent le protocole spécifique au capteur Cl; C4. Ainsi, le dispositif d'interface 10 comprend à la fois le protocole spécifique et l'interface physique du capteur Cl; C4. Les moyens de traitement 12 permettent notamment de convertir un signal série en un 20 signal IP. Les moyens de traitement 12 se présentent sous la forme de calculateurs. Dans l'exemple illustré à la figure 3, les moyens de traitement 12 comprennent deux calculateurs redondants permettant d'augmenter la sécurité comme cela a été présenté préalablement. 25 Selon un aspect de l'invention, les moyens de traitement 12 sont reprogrammables. Autrement dit, il est possible de modifier les moyens de traitement 12 afin de les adapter au capteur Cl ; C4, et notamment au protocole spécifique au capteur Cl ; C4, auquel le dispositif d'interface 10 est relié. Ainsi, le dispositif d'interface 10 sera toujours identique d'un point de vue matériel, seul les moyens de traitement 12 devront 30 être reprogrammés, ce qui permet d'en réduire les coûts de fabrication. Les moyens de traitement 12 peuvent être reprogrammés via le réseau informatique 20, notamment par un opérateur depuis un poste de travail 30-1 ; 30-3, afin d'effectuer une telle opération à distance. 9 Avantageusement, le dispositif d'interface 10 comprend des moyens de communication adaptés pour permettre la reprogrammation des moyens de traitement 12 à distance afin de modifier le protocole spécifique que le dispositif d'interface 10 utilise, notamment lorsque le dispositif d'interface 10 est relié à un 5 capteur Cl ; C4 utilisant un protocole différent. Les moyens de communication peuvent notamment utiliser le deuxième et/ou le troisième accès 14, 15 du dispositif d'interface 10 afin qu'un opérateur puisse reprogrammer les moyens de traitement depuis un poste de travail 30-1 ; 30-3. Les moyens de communication peuvent notamment comprendre un serveur web embarqué permettant de télécharger le 10 protocole spécifique propre au capteur Cl; C4 auquel le dispositif d'interface 10 est relié. Le dispositif d'interface 10 comprend en outre des moyens de sauvegarde des données reçues. Les moyens de sauvegarde permettent d'enregistrer toutes les 15 données reçues par le capteur Cl; C4. Ainsi, le dispositif d'interface 10 peut recevoir en continue les données du capteur Cl ; C4 qui sont enregistrés dans une zone mémoire avant d'être envoyées au réseau informatique 20. Autrement dit, à un instant t, un opérateur pourra récupérer les données qu'il désire qui sont stockées dans les moyens de sauvegarde. 20 Le dispositif d'interface 10 comprend en outre des moyens d'horodatage adaptés pour dater les données lorsque le dispositif d'interface 10 les reçoit. On parle alors d'horodatage à la source. Le dispositif d'interface 10 recevant les données mesurées par le capteur Cl ; C4 de manière continue, les données sont horodatées après un 25 intervalle de temps est représentatif de l'instant à laquelle les données ont été mesurées par le capteur Cl ; C4. L'horodatage permet ainsi d'identifier chaque donnée à partir de leur horodatage. Le dispositif d'interface 10 peut alors envoyer des données, dites cibles, au réseau 30 informatique 20. Ceci permet, par exemple, à un opérateur de consulter ultérieurement les données qui ont été mesurées à un instant précis. Enfin, le dispositif d'interface 10 comprend des moyens de cryptage des données traitées avant envoi. Ceci permet de sécuriser les échanges entre le dispositif 10 d'interface 10 et le poste de travail 30-1 ; 30-3. En effet, bien que le capteur Cl; C4 et le dispositif d'interface 10 soient reliés localement ce qui limite les risques, les données circulent via internet jusqu'au poste de travail 30-1 ; 30-3, ce qui présente un risque plus élevé. Le cryptage des données permet ainsi d'augmenter la sécurité des données 5 émises. Les données sont alors cryptées dans un format sécurisé, de type OPC-UA, par le dispositif d'interface 10 préalablement à leur envoi au réseau informatique 20. Il va maintenant être présenté un procédé d'échange entre un capteur Cl ; C4 et un poste de travail 30-1 ; 30-3 via un dispositif d'interface 10 selon l'invention. 10 Un dispositif d'interface 10 est tout d'abord relié à un capteur Cl; C4 et à un réseau informatique 20. Pour ce faire, le premier accès 13 du dispositif d'interface 10 est relié à la sortie du capteur Cl; C4 par une liaison série Li et le deuxième accès 14 (et/ou le troisième accès 15) du dispositif d'interface 10 est relié au premier accès du réseau 15 informatique 20 par une liaison IP L2. Puis, le dispositif d'interface 10 reçoit le protocole dudit capteur Cl; C4 via le réseau information 20. Les moyens de traitement 12 sont programmés selon ce protocole afin d'être adaptés au capteur Cl; C4 auquel le dispositif d'interface 10 est relié. 20 En cours d'utilisation, un capteur Cl ; C4 mesure en continue un paramètre, tel que la radiation dans un site nucléaire. Les mesures sont alors envoyées sous forme de données mesurées par la sortie du capteur Cl ; C4. 25 Les données sont alors reçues en continue par le dispositif d'interface 10 via la liaison série Li. Les données reçues sont alors horodatées et stockées dans la zone mémoire du dispositif d'interface 10. Lorsqu'un opérateur désire exploiter certaines mesures, il se connecte au dispositif 30 d'interface 10 depuis un poste de travail 30-1 ; 30-3 relié au réseau informatique 20. Il envoie alors une requête de données cibles correspondants aux mesures désirées. Le dispositif d'interface 10 reçoit alors la requête d'envoi de données cibles enregistrées. Les données cibles enregistrées dans le dispositif d'interface 10 sont alors 11 traitées et cryptées avant d'être envoyées simultanément au réseau informatique 20 par le deuxième et le troisième accès 14, 15 via la liaison IP L2. Le réseau de communication 20 envoie alors les données cibles au poste de travail 30- 5 1 ; 30-3 afin d'être exploitées. Dans le cas de plusieurs capteurs Cl ; C4, chaque capteur Cl ; C4 envoi des données mesurées au dispositif d'interface 10 auquel il est associé. Un opérateur peut envoyer une requête aux différents capteurs Cl ; C4 et recevoir les données cibles des 10 différents capteurs Cl; C4 depuis un poste de travail 30-1 ; 30-3 relié au réseau informatique 20. De même, plusieurs opérateurs peuvent recevoir les données cibles d'un même capteur Cl; C4 depuis différents poste de travail 30-1 ; 30-3, chaque poste de travail 15 30-1 ; 30-3 étant relié au réseau informatique 20. Dans ce but, chaque opérateur envoie une requête au dispositif d'interface 10 relié au capteur Cl; C4 depuis un poste de travail 30-1 ; 30-3. Pour utiliser le dispositif d'interface 10 avec un capteur Cl; C4 différent, les moyens de 20 traitement 12 sont reprogrammés afin de s'adapter au protocole du nouveau capteur Cl; C4. Une telle reprogrammation peut être réalisée à distance depuis un poste de travail 30-1 ; REVENDICATIONS1. Dispositif d'interface (10) entre un capteur (Cl ; C4) et un réseau informatique (20), le capteur (Cl ; C4) étant adapté pour fonctionner selon un protocole spécifique, ledit dispositif (10) comprenant un premier accès (13) adapté pour être relié audit capteur (Cl ; C4), au moins un deuxième accès (14, 15) adapté pour être relié audit réseau informatique (20), et des moyens de traitement (12) reconfigurabies configurés pour convertir les données reçues par ledit premier accès (13) selon ledit protocole spécifique. 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, comprenant au moins un troisième accès (15) adapté pour être relié au réseau informatique (20). 3. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de stockage des données reçues. 4. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de cryptage des données reçues avant transmission au réseau informatique (20). 5. Ensemble d'une pluralité de capteurs (Cl ; C4), d'au moins un réseau informatique (20) et d'une pluralité de dispositifs d'interface (10) selon l'une des revendications précédentes, chaque dispositif d'interface (10) étant relié à l'un desdits capteurs (Cl ; C4) et audit réseau informatique (20) afin de permettre à chaque capteur (Cl ; 04) d'être relié indépendamment au réseau informatique (20). 6. Procédé de communication entre au moins un capteur (Cl ; 04) et au moins un réseau informatique (20) à l'aide d'au moins un dispositif d'interface (10) selon l'une des revendications 1 à 4, le procédé comprenant : Une étape d'envoi de données par le capteur (Cl ; C4), Une étape de réception desdites données par le dispositif d'interface (10), Une étape de conversion des données reçues à l'aide des moyens de traitement (12), et 13 - Une étape d'envoi des données converties par l'au moins un deuxième accès (14) du dispositif d'interface (10). 7. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif 5 d'interface (10) comprenant des moyens de stockage de données, le procédé comprenant une étape de stockage des données reçues. 8. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une étape d'horodatage des données reçues. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, comprenant une étape de réception, par le dispositif d'interface (10), d'une requête de données cibles issue du réseau informatique (20) préalablement à l'étape d'envoi, seules les données cibles étant envoyées au cours de l'étape d'envoi. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, comprenant une étape de cryptage des données dans un format sécurisé, de type OPC-UA, par le dispositif d'interface (10) préalablement à l'étape d'envoi. 10 15