télésurveillance dune installation thermique à laide dune plateforme dspace etudiants: philippe...
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Télésurveillance d’une installation thermique à l’aide d’une plateforme Dspace
Etudiants:
Philippe BERNARDSylvain DEVASSINE
Encadrant:
B. OULD BOUAMAMA
Générateur de vapeurProjet de fin d’étude 2007 / 2008
PLAN
Générateur de vapeurProjet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
2/38
Rappels
3/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Cahier des charges
• Etude de l’installation
• Etude de la carte Dspace
• Programmation des algorithmes de supervision (Matlab / Simulink)
• Tests en simulation et sur le process réel
• Mise en place de l’IHM
• Proposition de scénarios de défaillances à distance
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Rappels
4/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Niveau d’avancement lors de la pré-soutenance
• Etude de l’installation
• Installation et étude de la carte Dspace
• Réalisation de l’IHM
• Câblage des E/S dans l’armoire électrique
• Etude de l’interface électronique
• Tests de simulation avec la Dspace
• Commande de matériel
Acquisition des données
5/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Câblage des E/S sur la Dspace
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Acquisition des données
6/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Réalisation de l’interface électronique
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Acquisition des données
7/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Armoire électrique secondaire
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Acquisition des données
8/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Armoire électrique secondaire
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Acquisition des données
9/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Acquisition sous « Simulink »
Conversions
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Acquisition des données
10/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Affichage en temps réel sur le synoptique
Régulation
11/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Niveau d’eau dans la chaudière
consigne d’eau minimum dans la chaudière
cycle d’hystérésis
(S-function)
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Max
Min
Régulation
12/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Pression dans la chaudière
Consigne de pression
2 types de régulation
P: erreur statique PI: erreur statique = 0, dépassement
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Régulation
13/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Pression dans la chaudière
relation non linéaire
Commande tension Puissance délivrée (chauffe)
fonction polynomiale
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Régulation
14/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Pression à la sortie de la vanne V2
Consigne de pression
Régulation de type « PI »
Problème rencontré:
Vannes monostables régulées en position
Solution apportée:
Dernière mesure prise en compte (retard)
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Régulation
15/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Pression à la sortie de la vanne V2I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Régulation
16/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Niveau d’eau dans le condenseur
Consigne de niveau maximum
Cycle d’hystérésis
(S-function)
Max
Régulation
17/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Modes Auto / Manu
Modes par défaut
Niveau d’eau (chaudière): Auto Pression (chaudière) : Manu Pression (sortie v2): Manu Niveau d’eau (condenseur) : Auto
Supervision
18/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Relations de redondance analytique
Equations physiques
Modèle « Bond Graph »
24 relations à mettre en place sur le Générateur de Vapeur
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
19/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Résidus simples
redondance matérielle
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
20/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Fonctions de thermodynamique
température = f (pression) pression = f (température) enthalpie spécifique = f (pression) volume massique = f(pression) masse volumique = f (pression)
relations valables pour l’eau et la vapeur d’eau(température > 100 ° C)
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
21/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Exemple
Construction des fonctions
à partir des tables de thermodynamique
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
22/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Fonctions « polyfit » et « polyval » (Matlab)
boîte à outil
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
23/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Résidus et lois physiques
débit d’eau entrant
débit de vapeur sortant
variation du niveau d’eau et de vapeur en fonction de la
pression
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
24/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Implantation des résidus sous « Simulink »
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
25/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Détection (seuillage)
observation du comportement normal des résidus création de défaillances
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
26/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Seuillage sous « Simulink »
création de variables « résidu »
- « 0 » si pas de défaillance- « 1 » si défaillance
risque de fausses alarmes / détection manquée
reset manuel après élimination du défaut
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
27/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
28/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
LocalisationR1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24
L1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0F3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1L8 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0L9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0P7 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0Q4 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0T6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
F10 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0P12 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0P13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0P14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0P15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0P16 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0T17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0L18 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0L19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0F23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0P11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
29/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
30/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Création de défaillance
défaillances matérielles (système)
-> fuite -> vanne bloquée-> conduite bouchée
commutateurs logiciels
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
31/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Supervision
32/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Supervision
33/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Scénarios de défaillances à distance
Utilisation de VNC
- prise de contrôle d’un PC à distance
client serveur193.48.57.86Démo
Conclusion
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
34/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Octobre Novembre Décembre Janvier Février
Etude de l'installation
Installation de la Dspace
Réalisation de l'IHM
Câblage des E/S en // (armoire)
Etude interface électronique
Simulink / Matlab
Test acquisition capteurs GV
Commande du matériel
Réalisation interface électronique
Câblage E/S sur la Dspace
Acquisition des données via interface
Mise en place algos de détection (résidus)
Tests de défaillances et détection système
Localisation de défaillances
Scénarios de défaillance à distance
Création d'un site internet
Conclusion
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Ce que nous a apporté le projet
Prise en main d’un outil utilisé en R&D (Dspace)
Développement d’une IHM
Apprentissage d’un nouveau langage: Python
Application de la théorie à la pratique (résidus)
Travail sur un système en temps réel
Partenariat avec le LAGIS
Gestion d’un projet dans son intégralité
35/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Conclusion
Axes d’amélioration
algorithme de détection (seuillage CUSUM) dérivées & filtres utilisation de splines
observateur
défaillances système à distance
Ex: mise en place d’électrovannes
mise en place d’un système tolérant aux fautes
Ex: reconfiguration des vannes, pompes…
36/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Conclusion
Livrables
Rapport détaillé
Manuel de démarrage de l’installation (Dspace)
Listing E/S affiché dans l’armoire + câbles repérés
Vidéos de démo (démarrage, utilisation)
Site internet reprenant nos travauxwww.ajouter_le_lien.fr
37/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
I- Rappels
II- Acquisition des données
III- Régulation
IV- Supervision
Conclusion
Questions
Etudiants:
Philippe BERNARDSylvain DEVASSINE
Encadrant:
B. OULD BOUAMAMA
38/38Générateur de vapeur
Projet de fin d’étude 2007 / 2008
Merci de votre attention…