Conduite de processus à Feyzin
par ordinateur Gamma M40.
(Conférence du 25 Janvier 1996 par Pierre Labalme)
A partir de 1967 ,deux unités de raffinage de pétrole
- distillation atmosphérique
- reforming catalytique
sont commandés par ordinateur BULL Gamma M40 à la raffinerie de (69) Feyzin de la société Rhône-Alpes , devenue Union Générale des pétroles puis Elf Union et finalement Elf .
le projet:
Démarré en 1963, le projet était achevé en 1969 par l'équipement d'une deuxième unité de distillation et une expérimentation de commande numérique directe .
BULL était maître d'oeuvre . La compagnie a étudié et réalisé:
- l'ordinateur Gamma M40 et ses périphériques système ( pupitre, tambours magnétiques etc... )
- les périphériques d'automatisme
- le logiciel système
- les études d'ingénierie
- le logiciel de conduite de processus
Le système a été étudié de 1963 à 1967:, une deuxième tranche de distillation atmosphérique a été réalisée en 1968 et 1969.
- le matériel standard :
1 ordinateur Gamma M40 avec extension mémoire.
2 puis 3 tambours magnétiques de 32000 mots chacun
1 pupitre programmeur avec lecteur perforateur de bande et machine à écrire
- les périphériques d'automatisme:
- 1 puis 2 unités d'entrées analogiques UEAN destinées à l'acquisition de données provenant de plus de 300 capteurs de mesure - températures, débits, pressions, vitesse de compresseur, analyseurs divers comme des chromatographes. Ces capteurs se situaient sur les unités de raffinage situées parfois à 300 mètres de l'UEAN.
- unité de sorties analogiques destinées à commander des points de consigne des régulateurs situés en salle de contrôle .
- unité d'entrées et sorties numériques ( contacts divers sur le process ou introducteurs numériques sur les pupitres opérateurs )
- 1 puis 2 pupitres opérateurs avec machines à écrire situés en salle de contrôle centralisé de la raffinerie.
- Le logiciel système fourni comprenait le superviseur M40 et les assembleurs et compilateurs correspondants.
Ce logiciel système a été étendu pour supporter des fonctions de temps réel et automatisme.
En utilisant les facilités de système multitâches de la M40 on a implanté dans le superviseur les concepts de temps réel et de partage des tâches. L'algorithme utilisé est celui temps et priorité qui permet de partager l'activité de l'ordinateur entre 2 types de travaux :
- travaux de type processus
toutes les 10 minutes environ ( période d'échantillonnage ), exécution de programmes d'acquisition des données, de calculs de bilans, de la position actuelle de l'unité sous contrôle et exécution des ordres de commande,
prise en compte quasi instantanée par interruption de programme des événements tels que des ordres lancés à partir des pupitres opérateur.
- Travaux de type programmation qui se font à partir du pupitre programmeur Les tâches de programmation se font à basse priorité pendant les périodes de temps laissées libres par les taches de contrôle de processus soit environ 90 % du temps mais cela est invisible pour le programmeur.
Le système pouvait ainsi fonctionner en multiprogrammation suivant 2 modes
le mode connecté temps réel pour la commande de processus
le mode déconnecté pour les travaux de mise au point des programmes ou des travaux comptables divers liés au stockage des produits ou à l'exploitation d'un pipe-line distribuant l'éthylène dans les usines de la région Rhône Alpes
L'ensemble de ce logiciel système a été écrit en langage assembleur car la place mémoire à l'époque était chère et rare.
Le superviseur a été adapté et doté de gestionnaires d'entrée sortie, pour les périphériques d'automatisme
- acquisition de données
- pupitre opérateur
- système de gestion des données
- Etudes d'ingénierie
Un processus étant défini comme une action continue de fabrication comportant des changements liés à l'environnement :
. variation des produits de base comme la nature du pétrole brut traité
. variation des conditions climatiques
. variation des objectifs à atteindre.
On réalise un modèle mathématique du processus ; on définit un certain nombre de variables caractéristiques et on les relie dans des équations.
ce modèle est mis à jour en temps réel - voir définition - ce qui permet d'avoir en permanence la position actuelle.
Par comparaison avec les objectifs , un programme de commande va déterminer un certain nombre de réglages à appliquer .
On peut définir plusieurs classes de systèmes:
- tableau de bord
- guide opérateur suggestions
- commande en boucle ouverte
- commande en boucle fermée
- contrôle numérique direct
Le système mis en place à Feyzin intégrait tous ces modes et a représenté le nec plus ultra du moment.
Il a donc fallu réaliser les logiciel spécifiques :
- Logiciels de communication avec le processus
Environ 300 capteurs ou entrées ( températures, débits, pressions, vitesse de compresseur, analyseurs : chromatographes et divers.
Environ 30 sorties permettant de fixer les points de consigne des régulateurs
Un certain nombre de contacts ( entrées sorties tout ou rien )
Communication avec l'opérateur
Un pupitre opérateur avec voyants, contacts, introducteur numérique, visualisation, et imprimantes ( messages et alarmes, états horaires,..)
- Logiciel de conduite de processus
Elaboration d'un modèle mathématique des unités commandées
Acquisition des données et consolidation des résultats ( bilans )
Calcul de la position actuelle
Prise en compte des objectifs
Programme de commande à partir de ces objectifs
Application de la commande
Exploitation:
- Le système a fonctionné 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. avec une disponibilité quasi totale
Un dispositif appellé Sablitron ( sablier électronique ) permettait un redémarrage automatique du système en cas d'incident . Il était possible de travailler au pupitre programmeur ( mise au point, gestion diverses )
- Le système a trouvé sa rentabilité dans l'amélioration de l'exploitation et l'optimisation de la conduite des unités en maximisant les produits de valeur
minimisant les résidus, la raffinerie produisait surtout du naphta utilisé par l'industrie chimique de la région
Il fallait donc
maximiser le rendement en naphta
minimiser les résidus
améliorer la qualité
diminuer les temps de passage d'un fonctionnement à un autre en cas de changements de brut
- Que retenir ?
un système fiable et performant à la pointe du progrès :
mémoire morte à bâtonnets
système en multiprogrammation
système de commande avec boucles
( guide opérateur, consignes et boucle fermée )
un travail d'équipe
une satisfaction du client
- L'installation étant sur le parcours des nombreuses délégations françaises et étrangères, (pays de l'est ) qui visitaient la raffinerie, elle suscitait un grand intérêt et de nombreuses questions de leur part.
Mais en 1968 une nouvelle génération de matériels avait vu le jour. qui marquait une amélioration considérable en ce qui concernait la taille, les performances et les couts.
- Ce système a été réalisé sous la responsabilité des études chez BULL.
Pierre Davous puis Marc Bourin
Division automatisme: C Marret puis P.Labalme
Tuong Duc Luu, Nguyen Ngoc Luyen
M.Rocher, C Burgevin
C Vallet
M Brisebarre, Lefevre, Brandstetter, Cornet
Palassin, Melle Glachant, et d'autres dont j'ai oublié le nom.
Atelier prototypes, service assistance clientèle : une équipe qui a gagné.
Merci et bravo à tous !
Pierre LABALME