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P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 1 Visite du Tokamak TCV Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP)

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1 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 1 Visite du Tokamak TCV Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP)

2 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 2 Déroulement de la visite En salle de cours –aspects de l informatique industrielle Déplacement au CRPP Exposé sur le plasma et le tokamak Visite en 3 groupes –alimentations et puissance –tour du tokamak et de ses systèmes –salle de commande et pilotage

3 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 3 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

4 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 4 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

5 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 5 Plasma et énergie

6 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 6 Principe du tokamak

7 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 7 Différentes formes du plasma

8 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 8 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

9 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 9 Site du tokamak 2 bâtiments environ 40 m de côté plusieurs niveaux Complexité équipements distribués Câblage

10 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 10 Équipements liés au tokamak Chauffage chambre Refroidissement bobines Gyrotrons Turbo alternateur Redresseurs Injection gaz Diagnostiques observation du plasma Pompes à vide Contrôle du plasma Acquisition

11 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 11 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

12 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 12 Acquisition (1) Systèmes CAMAC Systèmes PC industriels Convertisseur analogique - digital 12 à 14 bits Fréquence d acquisitions quelques KHz à 1 MHz Mémoire suffisante pour 2 secondes Fenêtre de temps avec run et trigger

13 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 13 Acquisition (2) 1 tir plasma ( 2 secondes): 80 M bytes de données 2500 signaux Depuis 1992, environ tirs tir Arbre modèle Arbre tir nº MDSplus: Model Driven System Base de données SCOPE pour visualisation

14 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 14 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

15 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 15 Système de contrôle du plasma (1)

16 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 16 Système de contrôle du plasma (2) Mesures sondes magnétiques Calcul matriciel et PID

17 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 17 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle des systèmes système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

18 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 18 Logiciel SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) VTRENDVDRAW Executing PUSH | type = NUMERIC | data = Executing PUSH | type = NUMERIC | data = Executing EQ | result = Executing BRANCHF | data = 116 Executing FETCH | index = 27 | data = OFF Executing PUSH | type = STRING | data = ON Executing NE | result = Executing BRANCHF | data VSCRIPT Base de données VGEN VALARM Autres applications VIO Contrôleur Équipements

19 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 19 Données pour le contrôle (1) Quantité d information –375 lectures par poller –10000 variables d entrées –3000 variables de sorties Informations binaires –commande par des relais, machines d états –sécurité et contrôle d accès –...

20 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 20 Données pour le contrôle (2) Informations analogiques –températures –débits, pressions –courant, tension –consignes courant, position –... Appareils RS232 et GPIB –alimentations –générateurs de forme d ondes –...

21 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 21 Données pour le contrôle (3) Températures-260 ºC ºC Tensions 10 mV V Courants 10 µA A Pressions1.5 e-8 mbar20 bars Puissance 10 mW200 MW

22 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 22 Déroulement d une journée PréparationTirAcquisitionAnalyse 13 sec5 à 8 min5 min1 à 30 min

23 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 23 Rôle des opérateurs Physicien du jour - pilote - diagnosticien du jour Préparation –paramètres du tir et recette –surveillance et interventions le plus vite possible Tir –attendre, pas possible d agir assez vite Acquisition et Analyse –conditionnement de la chambre à vide (glow) –accès aux zones sécurisées –modification des paramètres pour tir suivant –surveillance et interventions le plus vite possible

24 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 24 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

25 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 25 Réseau de terrain bitbus Développé par Intel dans les années 1984 RS485, 300 mètres et 28 nœuds par segment Maximum 250 nœuds Détection d erreurs et retransmission des trames 375 kbits/sec, vitesse effective 100 kbits/sec Protocole maître - esclave Couche application comportant 20 commandes de base incorporée dans le firmware (RAC) Le tout incorporé dans un microcontrôleur de la famille 8051

26 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 26 Système de timing Signal de type « trigger » Signal de type « on-off» 3750 x 2 ms 7.5 s x 50 µs 3 s 1250 x 2 ms 2.5 s Horloge de synchronisation « horloge mère » Horloge de synchronisation 1 MHz

27 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 27 Communication horizontale entre PLCs Besoin de communication rapide (quelques µs) entre PLCs pour: –sécurité : « abort » –information : courant plasma > 200 kA Pas possible avec protocole maître-esclaves Ajout de lignes de communications

28 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 28 Information distribuée par le réseau (câble 25 pôles) Réseau de terrain bitbus Horloge mère et horloge 1MHz Signaux binaires pour information horizontale Alimentation 24V

29 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 29 Principe de câblage et hiérarchie Maîtreethernet Segment principal Répéteurs Max 28 répéteurs Max 28 PLC par segments Segments secondaires Timing bitbus

30 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 30 Plasma et tokamak Systèmes liés au tokamak –acquisition des signaux –contrôle du plasma (forme et stabilité) –contrôle système SCADA données déroulement de la journée réseau de terrain Automate programmable Conclusion Plan de la présentation

31 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 31 Automate programmable « esclave » Développement « maison » Plus de 20 cartes Système très modulaire Environ 300 appareils backplane Câblage dédicacé CPU TIMER RS232 ADC CPLD

32 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 32 Application réseau RAC Programmation des automates CPU 8044 Noyau temps réel Cartes dédicacées Programmation très rigide: EPROM et circuits programmables CPLD Partie softwarePartie hardware Application résidente en EPROM Outils de développement Langage C et assembleur Hardware Machines détats Logiciel de développement CPLD

33 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 33 Conclusion Décisions prises en 1988 toujours actuelles ? Doit encore fonctionner 10 ans ? Ajout régulier de nouveaux systèmes Automates programmables industriels Contrôle du plasma digital avec DSP Informatique à moderniser...

34 P-F Isoz avril 2004 Informatique industrielle de TCV 34 Centre de Recherches en Physique des Plasmas Association Suisse-Euratom ITER: Le projet mondial ITER (International Experimental Reactor) Partenaires: -Europe ( Association Suisse-Euratom ) -Japon -La Fédération de Russie -USA -Chine -Corée du Sud Intérêts:, Inde, Brésil... Sites proposés: -Japon: Rokkasho -France: CEA (Cadarache) Décision du site prévu en 2004 Construction 10 à 12 ans, coût: env. 4MEuros Exploitation 15 à 20 ans, coût: env.20 Meuros


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