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SAUR - Direction régionale21 rue Anita Conti 56000 Vannes
Programmation de l'interface homme machine et del'automate de télégestion pour la ville de Pluvigner
(56)
Rapport de stageBrevet de technicien supérieur CRSA
Automatisme, Supervision, Poste de relèvement d’eaux usées
Tuteur entreprise : DUCLOS MorganPhilippe KERGOSIEN Année : 2011-2012
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier Monsieur Philippe KERGOSIEN, automaticien au serviceInformatique Industrielle en tant que maître de stage.
Je tiens à remercier Monsieur Jimmy PAPION, Responsable du service Informatique Industrielle à laDirection Régionale Grand Ouest du groupe SAUR, pour m’avoir accueilli au sein de son service.
Je remercie également le service Informatique Industrielle : Messieurs Yannick GERGAUD, PierreSEIBEL, Pierre VARY ainsi que Adrien TEISSEIRE, apprenti en licence pro GEII, pour leur accueil ,tous les conseils et aides qu’ils m’ont apporté tout au long de mon stage.
Je remercie enfin tous les techniciens d’exploitation, pour leur collaboration et leur accueildans les stations.
Table des matière :
Remerciements
2 Introduction
5Partie I
Le groupe SAUR
71. Présentation générale : ............................................................................82. Historique du groupe SAUR : ..................................................................103. Région Grand Ouest : ..............................................................................114. Service Informatique Industrielle :..........................................................12
Partie II
Le Traitement de l'eau
135. Le cycle de l'eau usée:.............................................................................14
Partie III
La Supervision
161. La supervision : .......................................................................................172. La création d'un dialogue opérateur d'une station de traitement des eaux usées.....................................................................................................................183. Le standard SAUR....................................................................................19
3.1. Génération des variables.................................................................203.2. Développement des synoptiques....................................................223.3. Développement des animations......................................................24
Partie IV
La Télé-gestion
271. La télé-gestion : ......................................................................................28
Partie V
Vie en entreprise
321. Vie du stagiaire dans l'entreprise............................................................33
1.1. Intégration dans l'entreprise...........................................................331.2. Communication...............................................................................331.3. Enrichissement personnel...............................................................33
Conclusion
34 Table des annexes :
35
Introduction
Mon stage s'est déroulé sur une période de 14 semaines en continu, de Mars à Juin 2011,au sein de la direction régionale du groupe SAUR, à Vannes.
J'ai intégré le service Informatique Industrielle, où sont développés les programmesinstallés dans les stations de traitement d’eau potable, les stations d’épurations et les postes derelèvement. Les quatre automaticiens de ce service conçoivent également les supervisionsassociées aux programmes de ces stations et c’est de cette partie que traite le sujet de mon stage.
Mon travail consistait à développer des pages de supervision pour des stations enrenouvellement, et dont le procédé de traitement était modifiée. J'ai donc commencé par modifierdes synoptiques déjà existants avant de développer une supervision complète pour l'usine deBellée.
La conception de ces supervisions demande, tout d'abord, de comprendre lefonctionnement d'une station de production d'eau potable dans son intégralité. Lors de mon stage,les visites de plusieurs stations m'ont permis de visualiser chacune des étapes du traitement del'eau afin de mieux développer mes synoptiques de supervisions.
Une fois le fonctionnement du traitement de l'eau acquis, il m'a fallu comprendre lesméthodes de programmation standardisées de la SAUR. En effet, beaucoup de standards ont étédéveloppés par la SAUR, ils permettent de gagner beaucoup de temps lors de la programmationd'une application et pour le développement de sa supervision.
Le plan de mon rapport de stage sera donc le suivant : en 1ère partie, la présentation dugroupe SAUR, puis l'explication détaillée du traitement de l'eau et pour terminer l'étude de laconception d'une supervision pour une station d'eau potable.
Partie I
Le groupe SAUR
Acteur du Développement Durable desterritoires
1. Présentation générale :
La société SAUR dont le siège social est à Saint Quentin en Yvelines, assure une couverturenationale du territoire grâce à 13000 collaborateurs répartis en 6 directions régionales et 23centres opérationnels d’exploitation qui assurent une proximité et une réactivité au service de sesclients, collectivités et consommateurs.
SAUR est composé de quatre entités complémentaires, permettant au groupe d’être l’un desgrands opérateurs dans le domaine de l’environnement.
SAUR FRANCE est un service d’eau et d’assainissement qui dessert en eau potable et qui traite leseaux usées de nombreuses collectivités et clients industriels en France.
STEREAU est spécialisé dans la conception, la construction et l’assistance à l’exploitation d’usinesde traitement d’eau potable et de stations d’épuration des eaux usées pour le compte decollectivités locales et de clients industriels.
SAUR International s’occupe de la gestion des services d’eau et d’assainissement, production,transport, distribution d’électricité et de gaz, activités de propreté et de multi-service à travers lemonde.
COVED est une filiale propreté du groupe , elle maîtrise l'ensemble de la chaîne des métiers de lacollecte, du nettoiement, du tri, de la valorisation et du traitement des déchets.
Figure 1: Secteur d'activité SAUR
SAUR leaders historiques de la gestion déléguée de services pour les collectivités localesdans les domaines de l’eau et de la propreté en France. Il est, de plus, un acteurs de référence surle marché de l’ingénierie et de la construction d’ouvrages liés au traitement de l’eau. Depuis sacréation, le groupe a connu un fort développement en passant du rang d’opérateur local à celuid’acteur national et international reconnu. Il a élargi sa base de clients, au-delà des collectivitéslocales, aux clients industriels.
Quelques chiffres :
• 12 millions d’habitants desservis en France
• 10 000 collectivités sous contrat en France
• 17 000 installations gérées
• 3500 stations d’épuration et d’eau potable
• 200 000 km de réseaux d’eau potable et d’eau usée gérés
• 1,5 milliards de m3 d’eau potable produits
Répartitions des secteurs d’activités du groupe SAUR :
Figure 2: Secteurs d'activités SAUR
2. Historique du groupe SAUR :
En 1933 : Création de la Société d’Aménagement Urbain et Rural (SAUR), spécialisée dans lesmétiers de production et de distribution de l’eau potable et du traitement des eaux usées.
Dans les années 60 : SAUR se développe sur le territoire national et remporte de gros contrats,comme celui de la ville de Nîmes.
Dans les années 70 : création de la filiale Stereau, spécialisée dans les activités de conception etconstruction.
Dans les années 80 : Le Groupe dessert plus d’un million de consommateurs et compte 16directions régionales en France. A la même époque, les activités internationales de SAURpoursuivent leur développement. SAUR intervient désormais dans les pays suivants : Congo,Guinée, Mali, Sénégal, Zaïre, Canada, Royaume-Uni, Espagne et Pologne.
En 1984 : SAUR diversifie son activité avec la création de Coved, filiale propreté du Groupe. Legroupe Bouygues acquiert une participation majoritaire dans SAUR.
En 1994 : un accord est conclu entre Bouygues et EDF et donne naissance à SAUR International. Lanouvelle société regroupe les activités du groupe SAUR à l’international
En 1997 : SAUR rachète Cise, filiale environnement de la Compagnie de Saint Gobain. Le groupeSAUR devient ainsi le troisième opérateur français et mondial de gestion de services publics del’eau.
En 2001 : EDF International cède sa participation. Bouygues contrôle désormais SAUR à 100 %.
En 2007 : Le groupe SAUR est racheté à PAI partners par un consortium composé de la Caisse desdépôts à hauteur de 47%, Séché Environnement pour 33% et Axa Investment Managers pour 20%.
En 2008 : Les actionnaires de SAUR nomment Joël Séché à la présidence du Groupe. OlivierBrousse est nommé Directeur Général.
Depuis juillet 2009 : Le groupe SAUR est détenu à 38% par le Fond Stratégique d'Investissement(FSI), à 33% par Séché Environnement, à 17% par Axa Investment Managers et à 12% par CubeInfrastructure.
3. Région Grand Ouest :
La région Grand Ouest comporte les 4 régions de l'ouest de la France:la Bretagne, le Pays-de-la-Loire, le centre ainsi que le nord de la Poitou-Charentes, la direction régionale étant basée àVannes.
Au sein de la direction régionale, a été mis en place en 2006 le CPO (Le Cockpit de PilotageOpérationnel). Ce pôle est divisé en trois parties :
Le back office : cartographie, patrimoine des stations, pointage
Le front office : planification de maintenance, de travaux, d’exploitation
L’informatique industrielle
Quelques chiffres :
• Plus de 1000 agents d'exploitation
• Plus de 1,4 millions de clients
• Plus de 16700 sites télé-gérés (Gérémi)
• Planification de plus de 2200 interventions par semaine
4. Service Informatique Industrielle :
Figure 3: Répartition géographique des implantations de la SAUR dansle grand ouest
Le service informatique industrielle, sous la direction de Jimmy PAPION, est décomposé en deuxbranches : la télégestion et l’automatisme.
• La télégestion (cinq techniciens) : Réception et analyse des alarmes des sites télé-gérés,mise en service et paramétrage de site sur la base de télégestion, tests de communicationentre le serveur et les sites, exploitation d’historiques récupérés pour création de tableauxde bord et de courbes (production, vente eau,…), suivi des alarmes de géo-localisation.
• L’automatisme (quatre automaticiens) : Programmation d’automate (TELEMECANIQUE,SIEMENS), de supervision, de terminaux de dialogue (XBT), d’automates de télégestion(SOFREL, WIT, NAPAC), dépannage des systèmes à automatisme complexe, mise en serviced’usines et de postes de relèvement ...
Partie II
Le Traitement de l'eau
5. Le cycle de l'eau usée:
Avant d'arriver jusqu'à nos robinets, l'eau à l'état naturel doit passer par une longue sériede traitements afin de devenir potable. Mais cette eau, une fois utilisée, doit également êtretraitée avant de pouvoir être rediffusée dans le milieu naturel, c'est le cycle de l'eau. Voilàpourquoi il existe deux types de stations de traitement de l'eau :
• Les stations d'épuration, assurant l'assainissement des eaux usées pour ensuite les reverserdans le milieu naturel.
• Les stations de production d'eau potable, qui traitent, par différents systèmes, l'eau puiséedans le milieu naturel pour la rendre consommable sans danger.
Les eaux usées sont toutes les eaux chargées de différents éléments provenant de la population mais aussi des activités commerciales et industrielles du fait qu'elles ont été utilisées pour le lavage ou les toilettes, qui sont de nature à polluer les milieux dans lesquelles elles seront déversées. C'est pourquoi, dans un souci de respect de ces différents milieux, des traitements sont réalisés sur ces effluents par le réseau d'assainissement urbain.
Ces traitements peuvent être réalisés de manière collective dans une station d'épuration oude manière individuelle. La plupart des stations d'épuration fonctionnent selon les mêmesprocessus de base, mais des différences plus ou moins importantes peuvent exister dans lamanière de mettre en place ces processus.
Voici un diagramme représentant le cycle de traitement de l’eau de la station de Bellée, il sera suivid’une présentation détaillée de chacun des postes de la filière.
Figure 4: Le cycle de l'eau
Figure 5 : Schématisation du fonctionnement de l'usine de Bellée
Synoptique 1 : la qualité de l'eau tout au long de son acheminement dans les canalisations jusque dans lesréservoirs où elle sera stockée avant sa distribution.
Partie III
La Supervision
1. La supervision :
La supervision est un outil de gestion de systèmes automatisés, elle est créée à partir d'élémentsgraphiques qui seront ensuite animés pour traduire les différents états des entrées et sortiesconnectées à l'automate. Elle peut remplacer des interrupteurs physiques servant à piloter unsystème automatisé et permet l'affichage et la commande de l'intégralité du système sur des pagesque l'on appelle « synoptiques ».
Une supervision peut se traduire sous différentes formes : des logiciels permettent de créerdes supervisions sur ordinateur, et donc d'afficher les différents synoptiques sur le moniteur de lamachine. Mais il existe aussi des écrans tactiles directement programmables pour permettre degérer une supervision.
2. La création d'un dialogue opérateur d'une station de traitement des eaux usées.
Lors de mon stage, j’ai été amené à intervenir sur des supervisions de station d'épuration mais unprojet plus conséquent à occupé une grande partie de mes 6 semaines en entreprise : la créationd’un dialogue opérateur pour la station de Pluvigner .
Cette station d'épuration située dans le Morbihan est en projet de renouvellement car laSAUR est soumisse à des obligations contractuelle notamment concernant le renouvellement deséquipements, ce projet consiste en deux points :
• Le renouvellement de l'automate Siemens par un M340, la nouvelle gamme de chezSchneider et du S500 (automate de télé-gestion).
• La création d’une supervision sur Magelis (petit écran tactile) fait également partie ducontrat.
Avec l’aide de Philippe KERGOSIEN, j’ai donc participé au développement de la supervisionde la station sur le MAGELIS ainsi que du paramétrage du S500 . C’est donc l’exemple de Pluvignerque je vais utiliser pour présenter le développement d’un dialogue opérateur sur Magelis d’unestation SAUR.
Figure 6: Supervision de Pluvigner
3. Le standard SAURFort de son expérience dans le secteur du traitement de l'eau et dans l'automatisme qui lui est lié,la SAUR à su développer des standards de programmation utilisant les similitudes existantes entretoutes les stations de traitement d'eau.
Le développement de standards de programmation permet aux automaticiens de gagnerun temps considérable lors de la création d'une nouvelle application et permet aux autrestechniciens de se repérer facilement dans le programme. Mais cette standardisation possèdeégalement des inconvénients. En effet, le développement d'un programme pour une station deconfiguration différente au standard pose problème. L'automaticien devra programmermanuellement toutes les parties spécifiques de l'application.
Les avantages des standards :
- Économie et rapidité lors du développement
- Fiabilité de fonctionnement, en supposant qu’il y ait peu de risques de trouver desdéfaillances dans les sous-programmes standards ; les seuls problèmes possibles viennent de lapartie spécifique développée par le programmeur.
- Facilité pour la maintenance et la retouche du programme ; un technicien n’ayantpas participé au développement du programme et connaissant les standards, sera capabled’intervenir rapidement sur l’automate.
- Facilité de la programmation des éléments tels que la supervision ou les IHM.
Les inconvénients des standards :
- Besoins importants en terme de mémoire et de puissance du processeur de l’automate car cessous programmes sont très lourds.
- Besoin d’une bonne connaissance des standards pour pouvoir programmer la partie spécifiquesans trop de problème, ces standards sont effectivement d’un premier abord relativementcomplexe.
3.1. Génération des variablesComme expliqué dans la partie précédente, la création d'une base de supervision se fait
sous Excel. Deux fichiers sont renseignés :
L'organis, il concerne toutes les informations standards récupérées sur l'automateainsi que la configuration même de l'automate. Chaque adresse d'entrée et desortie câblée sera inscrite dans les lignes et colonnes correspondantes.
Figure 7 : Exemple d'Organis pour la partie des moteurs
Les libellés des différents équipements sont renseignés dans la première colonne(en jaune)
La colonne en bleu sert à créer des ensembles pour gérer les permutations dedémarrage des équipements. Le standard développe une permutation circulaireentre les différents moteurs d’un même ensemble. Cela consiste à gérer la mise enmarche des équipements pour équilibrer leur nombre de démarrage les uns parrapport aux autres.
Dans la colonne en rouge sont renseignées les adresses des sorties servant àactionner les organes correspondants.
Et enfin, on inscrit dans la colonne verte l’adresse de l’entrée correspondant à laconfirmation de marche de l’équipement.
Le Specific, il répertorie toutes les variables spécifiques à l’application : les défautsprogrammés, les temporisations, les alarmes et les réglages.
Figure 8 : Exemple Specific (temporisations)
Figure 9 : Exemple Specific (Réglages)
Figure 10 : Exemple Specific (Alarmes)
3.2. Développement des synoptiques
Lors de la création d’un dialogue opérateur, on commence par dessiner des fonds deplan. C’est la partie graphique du synoptique qui représente la configuration physique du systèmeque l’on souhaite superviser.
Dans mon cas, pour dessiner les différentes parties de la station d'épuration, j’avaisà ma disposition des schémas pédagogique ainsi qu'un léger synoptique (Voir Figures & 2).
Figure 11 : Partie du Schémas pédagogique
Une fois que le fond de plan est créé, on ajoute les symboles des organes. Ils existent déjà dansune bibliothèque du logiciel, créée par la SAUR afin de standardisé la représentation des organes.
Ci-dessus on peut voir le premier synoptique de la station de Pluvigner, où sont représentés les
poste de dé-grillage et de prétraitement.
On procède ainsi pour toutes les filières de la station jusqu’à obtenir la supervisioncomplète du cycle de traitement. Puis il faut ensuite intégrer ses fond de plan dans le magelis afinde pouvoir créer des animations dynamique.
3.3. Développement des animations
La première étapes va consister à renseigner toutes les informations dont nous auronsbesoin afin de réaliser l'interface homme-machine. Pour ceci il suffit de renseigner un script avecle nom de chaque organes présent dans l'Organis (vannes,compteur,moteur...)qui permettrad'associer à chaque organes, les défauts et temps de fonctionnement associer.
Figure 12 : Éditeur de variables de Vijeo-Designer
Ainsi que les variables du Specific qu'il faut renseigner manuellement..
On peut distingué deux types d'animations :
• La signalisation qui va permettre a l'opérateur de consulter les états des différents organes(marche/arrêt/défaut d'un moteur, actif ou inactif d'un capteur...)
• L'interaction qui lui va permettre de pouvoir naviguer d'une page a l'autre, d'accéder auxréglages aux courbes ainsi que de les modifier.
Pour créer ces animations, on utilise les 2 tableaux de variables (l'Organis et Specific) ainsique le logiciel Vijeo Disigner.
Figure 13 : Exemple de création de voyant
Sur la Figure13 on peut voir une page de création d'animation de niveau de trop pleind'une cuve sur laquel nous allons renseigner son nom, sa couleur (ici = inactif , = actif) , etsurtout la variable associé que nous allons trouver dans le Specific.
Pour les animations d'organes types moteurs, pompes etc... la tache est légèrement pluscomplexe car il ne s'agit pas de variable de type booléen mais de mot de 16 bits où chaque bitscorrespond à états de l'organe cette adressage est défini par un standard de la saur :
Exemple: Si %MW4000 =0000 0000 0000 0101
Signifiera que l'organe est en positionauto et que la confirmation de marche estactive.
Il va donc falloir isolé le bit qu'il nous intéresse ici : marche/arrêt, en utilisant la fonctionAND pour masquer les autres bits.
Figure 14 : Editeur de variables de Vijeo-Designer
La formule (Organe16.Status & 4) permet de forcer tous les bits a zéro a part le bit de poids4, ici l'état de marche.Il ne reste plus qu'à renseigner le nombre possible d'états et leur valeur ici 2 états de valeur 0 ou 40 correspondra à l'état d'arrêt et 4 l'état de marche ainsi que les couleurs qui correspondent.
Puis on développe les pages de réglages, d’affichage de mesures et de courbes, sur Vijeo-Designer. Pour cela on créer des éléments graphiques qu’on relie aux variables importées duSpecific. Si le programme permet a l'opérateur de modifier des valeurs de réglage, il suffirad'autoriser un mode de saisie, sur la valeur numérique souhaiter, pour permettre a l'opérateurd'écrire dans la variable grâce à un pop-up de clavier numérique.
Figure 15 : Exemple de paramétraged'une page de réglage
Partie IV
La Télé-gestion
1. La télé-gestion :
La télégestion désigne l'ensemble des produits qui mettent en œuvre les technologies del'informatique, de l'électronique et des télécommunications, afin de permettre un contrôle àdistance d'installations techniques géographiquement réparties ou isolées. La télégestion répond aux besoins de nombreux domaines d'applications, et offre une panoplied'outils de :
• Télé-alarme : être alerté automatiquement en cas de panne ou de défaut defonctionnement d'une installation.
• Télé-contrôle : contrôler en permanence et à distance le fonctionnement d'une installation.
• Télé-commande : agir à distance sur les équipements contrôlés.
• Télé-gestion : enregistrer les informations afin d'analyser, d'optimiser et de gérer à distancele fonctionnement des installations contrôlées.
Cette télé-gestion va servir à récupérée les informations d'une station afin de pouvoircontrôler tous les aspects de cette station :
• Les signalisation (marche/arrêt, normal/défaut), mesures, et courbes serons consultées parles exploitants pour suivre l'état de la station.
• les défauts et alarmes serons envoyer au CPO pour planifier et avertir les exploitants d'undysfonctionnement de la station
C'est pourquoi le respect des standard sont très importants!
Figure 16 : Exemple de Tableaux d' E/S pour la Télétrans
Configuration
La première étape va consister a créer les paramètres matérielles : Mot de passe, identification du poste, adresse réseaux, emplacement et le type de cartes utilisées.
Cet exemple d'écran de paramétrage signifie que le défaut de libellé : D Pompe 1 relevage, est une recopie du bit 0 du mot d'entrée %MW1203.
L'activation de ce défaut plus de 60 secondes engendrera une alarme ainsi qu'un archivage à chaque changement d'états, de plus cette alarme déclenchera un appel automatique lors de son apparition et de sa disparition.
De la même façon cette alarme d'arrêt trop long sera active si le temps d'arrêt est supérieure au seuil défini.
Pour les opération plus complexe nécessitant des fonctions logique, le S500 offre la possibilité de créée des formules écrites en langage ST.
Figure 17 : Exemple de Formule permettant la signalisation de l'arrêt du poste de relevage
Partie V
Vie en entreprise
1. Vie du stagiaire dans l'entreprise
1.1. Intégration dans l'entreprise
Mon intégration dans l’entreprise a très bien débutée par la visite de plusieurs stations detraitement d’eau, accompagné de mon chef de stage Philippe KERGOSIEN qui fut un excellentguide pour mon initiation au secteur du traitement de l’eau. L’équipe du service informatiqueindustrielle m’a été d’une grande aide tout au long de mon stage en m’accordant beaucoup detemps et de conseils.
1.2. Communication
La collaboration avec les exploitants d’usine a été une partie importante de mon stage. Eneffet ce sont eux qui utilisent les supervisions que j’ai développé, la communication avec cespersonnes était donc indispensable pour m’assurer de la conformité de mon travail.
1.3. Enrichissement personnel
Ce stage de 6 semaines m’a été d’une grande aide pour me situer dans mon parcoursd’étude. La découverte du milieu de l’entreprise a été enrichissante et l’initiation au secteur dutraitement de l’eau fut très intéressante. S’apercevoir du parcours que réalise l’eau pour arriver ànos robinets, et les moyens mis en œuvre pour y parvenir, m’a tout de suite plu. De plus, lesnombreux outils de supervisions et de télégestions sur lesquels j’ai travaillé durant mon stagem’ont beaucoup intéressé.
Conclusion
Je suis satisfait de la façon dont s’est déroulé mon stage et des sujets sur lesquels j’aitravaillé durant ces 6 semaines. L’intégration à la vie en entreprise, sous la direction de PhilippeKERGOSIEN, a été très enrichissante et motivante. La découverte du secteur du traitement de l’eaum’a beaucoup plu et le fait que mon travail soit intégré aux supervisions des stations a été uneréelle motivation. Le temps qui m’a été accordé par mon tuteur, ainsi que l’ensemble desautomaticiens du service informatique industrielle, pour l’enseignement de leurs méthodes detravail, m’a été très utile et je les en remercie.
La SAUR est une entreprise très agréable, le service informatique industrielle s’occupe de projetstrès intéressant dans un secteur indispensable et en constante évolution. L’expérience que j’aiacquis au cours de ce stage fut très intéressante et m’a permis de mieux me situer dans monparcours professionnel.
