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RÉSUMÉ
Le capteur intelligent, concept proposé durant les années 1980, est basé sur l'utilisation de l'électronique numérique aussi bien pour les fonctions de calcul que de communication. Grâce aux évolutions constantes de l'électronique numérique (puissance de calcul, miniaturisation, réduction de la consommation d'énergie et intégration dans des systèmes) et au déploiement des technologies de la communication, tous secteurs d'activités confondus, le capteur intelligent est aujourd'hui mature. Cet article fait le point sur les principes élémentaires du capteur intelligent et expose les avantages et les verrous au déploiement de ce capteur. Il suggère des recommandations à de futurs utilisateurs et identifie des évolutions potentielles.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jacques GAGNIÈRE : Ingénieur expert en instrumentation, AREVA Engineering, France - Ingénieur CNAM
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Jean-Reynald MACÉ : Ingénieur expert en TIC (technologie de l'information et de la communication) et en électronique, AREVA R&D, France - Ingénieur ESIEE, California Institute of Technology, IAE Paris
INTRODUCTION
Les industries de production – pétrole, chimie, pharmacie, agroalimentaire, énergie, traitement de l’eau… – sont utilisatrices de technologie de l’instrumentation et du contrôle commande pour le respect des prescriptions réglementaires, la qualité des produits fabriqués et la tenue des objectifs de production (délais, coûts, quantités). Dans le monde industriel, ces technologies de l’instrumentation et du contrôle commande sont celles qui évoluent le plus rapidement au regard, par exemple, de la mécanique.
Au cours de ces dernières décennies, le contrôle commande a bénéficié des évolutions technologiques de l’électronique numérique et des technologies de communication. Cette évolution est prise en compte dans les capteurs et devrait être déployée dans les années à venir.
Cet article a pour objectif d’apporter un éclaircissement sur l’évolution de l’instrumentation dite « conventionnelle » (communiquant via un signal généralement électrique qui est l'image d’une grandeur mesurée) vers l’instrumentation intelligente (communiquant en bidirectionnel via un réseau numérique).
Les sujets abordés dans cet article portent sur les techniques et les technologies numériques (acquisition, traitement et communication), les normes et des standards techniques, les évolutions d’organisations à considérer, les compétences à acquérir et les perspectives sur l’exploitation des données générées par ces capteurs. Cet article s’appuie sur notre expérience et celle de fabricants avec qui nous travaillons.
Il va de soi que les informations disponibles dans cet article sont le reflet de la situation au moment de la rédaction et sont susceptibles d’évoluer.
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État des lieux
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7. Conclusion
La microélectronique numérique arrivée à la fin des années 1970 a pénétré tous les secteurs, aussi bien le tertiaire, l’industrie, que le grand public, et le développement de l’instrumentation intelligente a largement profité de cette « vague ».
Les fabricants d’instrumentation et de systèmes de contrôle commande se sont investis dans ce développement et ont une offre technique assez large dont les points clés sont :
-
une meilleure qualité de la mesure par la numérisation au plus tôt et la compensation des grandeurs d’influence ;
-
la gestion à distance de l’instrumentation ;
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la maintenance prédictive grâce aux outils de diagnostic ;
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la décentralisation de traitement simple dans l’instrumentation ;
-
la mise en réseau (filaire et sans fil) de l’instrumentation ;
-
le travail coopératif entre instruments mis en réseau (filaire pour l’instant).
Nous constatons que l’emploi de capteurs intelligents avec la décentralisation des traitements reste embryonnaire et que c’est principalement dû au fait que les utilisateurs industriels ne s’investissent pas suffisamment dans ces nouvelles technologies. Les fabricants sont prêts à faire évoluer leur offre, mais pour cela ils ont besoin d’avoir des demandes des utilisateurs.
Cependant le concept de l’usine numérique porté par les États pourrait être un déclencheur pour en dynamiser le déploiement.
Quelles sont les évolutions possibles ?
L’évolution majeure qui devrait arriver dans un proche avenir concerne le réseau de terrain, avec le remplacement des réseaux de type FF, Profibus par un standard beaucoup plus répandu comme Éthernet. Quelques fournisseurs d’instrumentation (par exemple Endress Hauser) sont en train de tester ce réseau en tant que réseau d’instrumentation. Nous pensons que cette évolution va se réaliser comme ce fut le cas pour les réseaux de supervision (réseau entre les automates et les postes de conduite opérateur) où Éthernet est devenu le standard de référence.
Une autre évolution, qui favoriserait le déploiement de la décentralisation du traitement dans le capteur, serait de disposer des mêmes fonctions de calcul dans le capteur que dans le système de contrôle commande. Mais il faudrait alors une pression plus forte des utilisateurs sur les fabricants.
L’évolution...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BURD, DOREY - Intelligent transducer - JaL Microcomputers Applications, 7, p. 97-97 (1984).
-
(2) - CIAME - Livre blanc : Les capteurs Intelligents, réflexions des utilisateurs - CIAME AFCET (1987).
-
(3) - GIMELEC - * - . – Industrie 4.0 L’usine connecté (2013).
-
(4) - * - Orange Business service, Syntec informatique, Fing – Livre blanc : Machine to Machine enjeux et perspectives. Orange Business service, Syntec informatique, Fing (2007).
-
(5) - INSTITUT CARNOT - Livre blanc : objets communicants et internet des objets - Institut Carnot (2011).
-
(6) - FDT/DTM ou EDDL ? Pourquoi pas les deux - Mesures, n° 794 (Avril 2007).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Fieldbus Inc :
Foundation fieldbus : Fieldbus Foundation (FF) :
https://www.fieldcommgroup.org/technologies/foundation-fieldbus
Hart : Hart Communication Foundation (HCF) :
Profibus : Profibus International (PI) :
Modbus : Modbus IDA (Modbus) :
ARC Advisory Group :
Gimelec :
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Industrie 4.0 L’usine connectée – Séminaire ISA – France – 29 avril 2014 Paris
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