Une instrumentation sans fil pour la surveillance des procédés

Le 02/04/2007 à 0:00  

Quelque dix-huit mois après le marché américain, Emerson Process Management lance sur le marché européen des solutions sans fil 2,4 GHz, destinées non au contrôle mais à la surveillance des procédés industriels.
C’est à Bologne en Italie, qu’en 1894 Guglielmo Marconi, âgé tout juste de vingt ans, aurait développé dans le grenier (à l’époque, le garage n’était pas propice à la réflexion…) de sa maison natale, le premier appareillage sans fil. Celui-ci était destiné à avertir sa gouvernante deux étages plus bas de lui monter un verre d’eau. C’est dans cette même maison transformée en musée qu’Emerson Process Management a annoncé le 11 janvier dernier, très officiellement, à une soixantaine de journalistes européens le lancement de ses solutions sans fil à 2,4 GHz.
« Il ne s’agit pas d’utiliser des équipements sans fil à des fins de contrôle de procédés » a précisé d’emblée Tasos Anastasious, chargé pendant près de trois ans de tester la technologie sans fil d’Emerson dans la raffinerie Cherry Point de BP aux Etats-Unis. Une fréquence de scrutation de l’ordre de la seconde ne permet pas son utilisation dans des boucles de régulation. Cette technologie vient donc en supplément de toute l’instrumentation existante (4 20 mA, Hart, bus de terrain) pour recueillir des informations dans des zones auparavant inaccessibles (points de mesure en haut d’une cheminée, dans un pipeline du désert sibérien, plate-forme pétrolière, là ou toute solution câblée est inenvisageable), par exemple à des fins de maintenance prédictive. « Il s'agit de mettre des yeux et des oreilles partout où les technologies ne pouvaient pas aller jusqu’à présent, parce que c’était techniquement impossible ou parce que c’était trop cher », souligne Mark Schmumacher, vice-président, responsable de la division Rosemount.
Emerson propose donc ses équipements sans fil dans le cadre de ses solutions en matière de surveillance et de maintenance des procédés, et les associent à son logiciel de gestion des équipements AMS. Ces solutions sans fil communiquent vers les systèmes supérieurs (par Modbus, OPC, Ethernet, etc.). Elles s’intègrent aussi dans l’architecture numérique PlantWeb d’Emerson.

Une solution en réseau
Dans la philosophie du fabricant, il ne s’agit pas d’acheter un équipement par ci, par là mais de “mailler” d’une manière la plus fine possible une installation. Il utilise une technologie dite “auto-organisée” avec un protocole TSMP (Time Synchronized Mesh Protocol) et l’utilisation du standard de communication IEEE 802.15.4 (plus connu sous le nom de Zigbee), mais quelque peu “adapté” (mise en œuvre de la technique du saut en fréquence, non implémentée dans le standard)… Chaque équipement peut servir de répéteur. Le système peut comporter plus de 1 000 nœuds de connexion. « Nous voulons vraiment mettre en évidence cette notion de réseau », souligne Frédéric Arnaud, responsable en France de cette nouvelle technologie sans fil. Un instrument sans fil tout seul n’apporte pas grand-chose, il s’agit de choisir plusieurs points de surveillance dont l’analyse des données doit permettre de détecter le plus rapidement possible une défaillance ou une perte de performance. C’est la raison pour laquelle Emerson commercialise cette solution sous la forme d’un kit de démarrage SmartPack composé au minimum de 5 transmetteurs sans fil Rosemount (température, pression, niveau, débit par pression différentielle), d'une passerelle sans fil et du logiciel AMS Intelligent Device Manager pour accéder aux informations de diagnostic prédictif.
Cette solution de base commercialisée aux Etats-Unis à 15 000 dollars devrait tourner autour de 13 000 euros en Europe.
Des développements sont en cours pour étendre cette gamme de produits sans fil aux contrôleurs numériques de vanne Fieldvue, débitmètres Coriolis Micro Motion et autres produits analytiques Rosemount.
Une solution déjà éprouvée aux Etats-Unis
Les solutions sans fil à 900 MHz d'Emerson ont été mis sur le marché d’Amérique du Nord depuis plusieurs mois et sont d'ores et déjà utilisées en Amérique du Nord (les plages de fréquences ont été modifiées pour des raisons d’autorisation).
Selon Emerson, les essais sur site réalisés avec plusieurs clients nord-américains et européens au cours des trois dernières années ont démontré une fiabilité du réseau supérieure à 99 % et un coût d'installation inférieur de 90 % à celui de la technologie filaire.
Des techniques de chiffrement, d'authentification, de vérification, d'anti-brouillage et de gestion de clés sont utilisées dans une approche robuste de la sécurité. Ces solutions ont été éprouvées en utilisation pour les classes 3 à 5, selon la norme SP100.
Emerson a également travaillé sur l’autonomie des batteries. Celle-ci s’élève actuellement de 5 à 15 ans, selon l'application. Le fournisseur poursuit ses développements, notamment sur l’alimentation basée sur des technologies de récupération de l’énergie telles que les panneaux solaires, la puissance thermique ou l’énergie vibratoire des équipements installés sur un site industriel.
On l’a compris, tout ça n’est qu’un début. Le numéro un de l’instrumentation et du contrôle de procédés, par cette annonce, se positionne sur une technologie qui a priori ne peut que s’étendre et s’imposer, à plus ou moins long terme. Marconi, il y a plus d’un siècle, en était déjà persuadé : « Malgré toutes les difficultés et les errements qu’elle rencontrera, la communication sans fil ne peut pas ne pas se développer d’une manière durable et universelle ». Même si l’usine sans fil n’est pas encore pour demain, on a désormais du mal à imaginer qu’elle ignorera cette technologie.

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