Gamma M-40

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Conduite de processus à Feyzin

par ordinateur Gamma M40.

par Pierre Labalme (1996)

A partir de 1967, deux unités de raffinage de pétrole (distillation atmosphérique et reforming catalytique) la raffinerie de  Feyzin au sud de Lyon de la société Rhône-Alpes, devenue Union Générale des pétroles puis Elf Union et finalement Elf et Total. seront commandées par ordinateur BULL-General Electric Gamma M40. Démarré en 1963, le projet s'achevait en 1969 par l'équipement d'une deuxième unité de distillation et une expérimentation de commande numérique directe .

le projet:

BULL était maître d'oeuvre .
La compagnie a étudié et réalisé outre 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 seconde 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.
1 unité de sorties analogiques destinées à commander des points de consigne des régulateurs situés en salle de contrôle .
1 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 pour économiser la taille mémoire.

- 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 et en 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 et diminuer les temps de passage d'un fonctionnement à un autre en cas de changements de brut

Les acteurs du projet Feyzin

chef de projet: Claude Marret puis Pierre Labalme
Logiciel :Tuong Duc Luu, Nguyen Ngoc Luyen, Michel Rocher, Claude Burgevin, Claude Vallet

Matériel: Marcel  Brisebarre,  Guy Brandstetter, Raymond Cornet, MM Lefevre, Palassin, Melle Glachant...

Process control at oil refinery of Feyzin

by Gamma M-40 computer

<texte ci-contre à résumer en anglais>