36

Solutions

MESURES 821 - JANVIER 2010 - www.mesures.com 37

Solutions

MESURES 821 - JANVIER 2010 - www.mesures.com

INFORMATIQUE INDUSTRIELLE

Les prolongateurs Ethernet améliorentla supervision de l’alimenta tion en eau

La Société des eaux de l’Est, filiale de la Lyonnaise des eaux, a entrepris la construc-tion de nouveaux forages pour l’alimentation en eau de sites industriels en Moselle. Elle en a profité pour moderniser les forages existants, en remplaçant les liaisons “tout ou rien” par un réseau Ethernet afin d’améliorer la remontée d’informations. La nouvelle architecture utilise les prolongateurs Ethernet, ainsi que des switches pour créer un anneau autocicatrisant. Une solution qui améliore radicalement les possibilités en terme de supervision, mais surtout qui réutilise au maximum les installations existantes.

Avec une centrale électrique et une plate-forme chimique dans un rayon de quelques kilomè-tres, la commune de Saint-Avold

a d’importants besoins en eau. Jusqu’en 2005, cette eau “industrielle” (par opposi-tion à l’eau potable distribuée aux particu-liers) provenait d’un réseau de stations de forage situées à proximité de la centrale, ainsi que de pompes installées dans les mines de

charbon de la région. Mais lorsque les mines ont été fermées, en 2005, il devenait in-dispensable de cons-truire de nouveaux forages afin de conser-ver le même débit. C’est pourquoi la Société des eaux de l’Est, filiale de la Lyonnaise des eaux chargée de l’ap-provisionnement en eau industrielle de la région, a lancé un vaste chantier pour cons-truire vingt nouveaux forages. Ces derniers sont venus s’ajouter aux quarante-cinq fo-rages déjà existants.Ces nouvelles stations

devaient être connectées au centre de com-mande. Pour les anciens forages, des liaisons “tout ou rien” (TOR) reliaient le centre aux équipements de chaque station (en mode point à point). « Au final, c’est un énorme réseau maillé qui avait été mis en place, avec des câbles qui contenaient jusqu’à 120 paires de fils de cuivre, explique Patrick Philipp, responsable des travaux automatismes, télégestion et super-vision au sein de la Lyonnaise des eaux. Ces câbles nous permettaient d’agir à distance sur les automa-tes des stations, mais il s’agissait de fonctions de base de type “marche/arrêt”. Non seulement les liaisons TOR n’assuraient aucune remontée d’infor-mation (à part la perte du signal qui déclenchait une alarme), mais elles n’offraient pas non plus de fonctions de diagnostic à distance. Il était impossi-ble, par exemple, d’avoir des informations sur le débit d’une pompe ou sur le niveau d’une nappe phréati-que sans se rendre sur place. »

Un réseau Ethernet étendu sur plusieurs kilomètresPour assurer cette remontée d’informations, la mise en place d’un réseau de type Ethernet s’est rapidement imposée. En effet, les auto-mates de télégestion Sofrel installés dans les stations de forage disposent tous d’une carte de communication Ethernet. Les informa-tions étaient donc disponibles, mais il fallait tout de même les transmettre jusqu’au cen-tre de pilotage. Or parmi les différentes pos-

sibilités qui s’offraient à la Société des eaux de l’Est, aucune ne paraissait vraiment satisfai-sante. En effet, impossible de relier des sta-tions par des câbles Ethernet standard, car les distances à parcourir sont beaucoup trop importantes (plusieurs kilomètres, alors qu’un réseau à base de paires torsadées ne peut s’étendre au-delà de 100 m). L’installation de fibres optiques aurait été trop coûteuse pour un réseau de cette taille, et l’utilisation des modems téléphoniques ne fournissait un débit suffisant. Avec des liaisons radio, la qualité des transmissions n’aurait pas été suffisamment uniforme sur toute la zone à couvrir.La solution fut trouvée dans le catalogue de produits Westermo, avec qui la Lyonnaise des eaux travaille depuis de nombreuses années. Il s’agit de “prolongateurs Ethernet”. Ces équipements réseau utilisent le protocole SHDSL (Symmetric High data rate Digital Subscriber Line) pour envoyer des trames Ethernet sur des paires de cuivre classiques. Le SHDSL est une variante de la technologie DSL, dont le dérivé le plus connu est l’ADSL, couramment employé pour les accès Internet domestiques. La différence entre ces deux protocoles : en SHDSL les débits entrants et sortants sont identiques alors qu’en ADSL le débit entrant est beaucoup plus important que le débit sortant. Les prolongateurs DDW-100 de Westermo utilisés par la Lyonnaise des eaux offrent des débits allant de 192 kbit/s à 2,3 Mbit/s, sur des distances allant jusqu’à 13 kilomètres.« Nous avons donc choisi la solution à base de pro-longateurs Ethernet, commente Patrick Philipp (Lyonnaise des eaux). L’installation fut très simple car ces équipements sont totalement transparents. Il n’y a absolument rien à configurer ni à paramétrer. Aujourd’hui, toutes les nouvelles stations de forage sont mises en réseau et reliées au centre de pilotage, uniquement avec deux fils de cuivre classiques. »Après la construction des nouveaux forages

La Société des eaux de l’Est, filiale de la Lyonnaise des eaux, a rénové ses stations de forage en construisant vingt nouvelles stations.

Les anciens forages étaient pilotés par des liaisons “tout ou rien”, utilisant des paires de fils de cuivre.

Grâce aux prolongateurs Ethernet de Westermo, ces liaisons ont pu être transformées en réseau Ethernet, à moindre coût et avec un débit suffisant.

Des switches ont été disposés en anneau autocicatrisant afin d’améliorer la disponibilité de l’application.

L’essentiel

et leur connexion au centre de pilotage (des travaux confiés à la société Ineo, filiale du groupe GDF-Suez), les responsables de la Société des eaux de l’Est entreprennent la deuxième phase du projet : il s’agit de réno-ver les quarante-cinq stations de forages existantes. Ils souhaitent bénéficier de la même capacité de transmission d’informa-tion que pour les nouveaux forages, afin de pouvoir centraliser toutes les données. Cette fois, la mise en place du réseau est encore

plus aisée, car les fils de cuivre sont déjà ins-tallés. Il suffit de mettre en place les prolon-gateurs pour transformer de simples fils de commande en réseau Ethernet.

Un anneau autocicatrisantLa centrale thermique et la plate-forme chi-mique sont des sites très sensibles. Aussi l’alimentation en eau exige un haut niveau de disponibilité. « Il serait vraiment dommage qu’une coupure de communication entraîne une

interruption de l’alimentation en eau, poursuit Patrick Philipp (Lyonnaise des eaux). C’est la raison pour laquelle nous avons décidé d’adopter une architecture réseau redondante. Nous nous sommes tournés à nouveau vers Westermo, qui nous a

Les forages ont été regroupés en zones géographiques afin de faciliter la maintenance. A l’intérieur des armoires électriques, on peut voir les prolongateurs Ethernet (en haut) et les switches (en bas).

➜

Une photo de la région de Saint-Avold, en Moselle.

La centrale thermique (au premier plan) semble proche

de la plateforme chimique (au second plan), mais la zone

s’étend tout de même sur plusieurs kilomètres.

Le prolongateur DDW-100 utilise le protocole SHDSL

afin d’étendre des réseaux Ethernet jusqu’à 13 km.

Son fonctionnement est entièrement transparent.

38

Solutions

MESURES 821 - JANVIER 2010 - www.mesures.com 39

Solutions

MESURES 821 - JANVIER 2010 - www.mesures.com

proposé ses switches Ethernet R208. » Ces der-niers sont déployés sur une partie des forages (les plus proches de la centrale et de la plate-forme chimique) de manière à former un anneau Ethernet autocicatrisant. Ils embar-quent le protocole FRNT (Fast Recovery of Network Topology) de Westermo, qui assure la cicatrisation de l’anneau en moins de vingt millisecondes. Grâce à cet anneau, les sta-tions de reprise et les forages ne sont plus à la merci de la rupture d’un câble ou d’un incident sur l’un des éléments de commu-nication.L’anneau redondant relie entre eux des grou-

pes de forages (les liaisons SHDSL, quant à elles, ne sont pas redondantes). Au total, l’ar-chitecture réseau compte seize switches R208 et une centaine de prolongateurs DDW-100.Il est à remarquer que ces produits ont aussi été choisis pour leur robustesse. En effet, même s’ils sont placés dans des armoires, ces dernières ne sont ni étanches ni climatisées. Il fallait donc que les équipements réseau puissent résister à de forts taux d’humidité et qu’ils fonctionnent quelle que soit la sai-son. « Nos gammes de switches et de prolongateurs supportent une gamme de températures de -25 à

+65 °C », indique Olivier Bughin, directeur de Westermo France. « Elles sont également parti-culièrement résistantes aux décharges électrostati-ques (elles sont conformes à la norme CEI 61850 relative aux automatismes dans les sous-stations électriques). Enfin, elles viennent de recevoir récem-ment la conformité Atex pour une utilisation dans des atmosphères potentiellement explosives. » Les switches et les prolongateurs sont en effet particulièrement exposés aux décharges électrostatiques : en cas d’orage, les kilomè-tres de câbles de cuivre qui quadrillent le sol de la région de Saint-Avold peuvent attirer les éclairs. Il fallait donc que tous les équipe-ments résistent aux fortes surtensions.

Supervision et configuration du réseauAfin de surveiller en permanence l’état du réseau Ethernet, Westermo a installé le logiciel iSNMP de Kepware Technologies. Cet outil asso-cie des fonctions de diagnostic SNMP (Simple Network Management Protocol) à un serveur OPC d’acquisition de données. Les fonctions SNMP servent à configurer les équipements et à diagnostiquer tous les pro-blèmes qui peuvent survenir sur le réseau. Quant au serveur OPC, il se charge de stocker les données et de les mettre à disposition du logiciel de supervision pour que les exploi-tants soient avertis au plus tôt en cas de pro-blème. Le cas échéant, le logiciel iSNMP est capable de situer avec précision la zone d’ap-parition du défaut. Ainsi, les agents de main-tenance mettent beaucoup moins de temps à réparer les liaisons défectueuses.La supervision de l’ensemble a quant à elle été confiée au logiciel TopKapi de la société Aréal. Il s’agit du logiciel “attitré” de la Lyonnaise des eaux. Il est en effet employé sys-tématiquement sur toutes les installations de l’exploitant. A l’occasion de la construc-tion des nouveaux forages et de la mise en place du réseau Ethernet, la nouvelle version de TopKapi a été installée. Ainsi, outre l’arrêt et la mise en marche des forages, les opéra-teurs du centre de pilotage de la Société des eaux de l’Est peuvent avoir accès à tous les dé-bits instantanés, à l’intensité du courant fourni aux pompes, à des informations sur la qualité de l’eau ainsi qu’aux niveaux des nappes phréatiques et des différents bassins de rétention d’eau (qui servent de tampons en cas de forte consommation ou de baisse du débit). Et, bien sûr, le superviseur assure aussi la remontée des alarmes et leur suivi. Au final, grâce à deux automates en redon-dance à chaud (ils restent sous tension, l’automate de secours se tenant prêt à rem-placer à tout moment l’automate principal),

Quelques mots sur les prolongateurs Ethernet et la technologie SHDSLLa marque Wolverine de Westermo correspond à une gamme de prolongateurs Ethernet, dont fait partie le produit DDW-100 employé par la Société des eaux de l’Est. Ces équipements utilisent le protocole SHDSL (Symmetric High data rate Digital Subscriber Line), que l’on retrouve parfois sous le nom de G.SHDSL, en référence à la recommandation G.991.2 de l’UIT (Union Internationale des Communications). Il est l’équivalent industriel du protocole ADSL (Assymmetric Digital Subscriber Line) utilisé pour les connexions Ethernet domestiques. Il offre un compromis entre débit et portée du signal. En effet, le SHDSL peut atteindre des débits de 192 à 2312 kbit/s, et même jusqu’à 5696 kbit/s (5,7 Mbit/s) dans sa variante SHDSL bis. Et cela dans les deux sens, pour les débits montants comme les débits descendants (à la différence de l’ADSL qui privilégie le débit descendant pour le téléchargement). Le SHDSL exploite une paire de fils de cuivre classique. Il peut donc être appliqué à moindre coût dans la plupart des applications existantes (qui utilisaient des liaisons téléphoniques ou des liaisons “tout ou rien”). Il se révèle plus rapide qu’une liaison modem, et moins coûteux que l’installation de fibres optiques.Le principal avantage de cette technologie est de pouvoir étendre des réseaux Ethernet jusqu’à des distances de treize kilomètres. Une amélioration radicale par rapport aux réseaux Ethernet classiques, qui ne dépassent pas une centaine de mètres. Pour réaliser cette prolongation du réseau, il suffit de placer deux prolongateurs de part et d’autre de la paire de fils de cuivre. La traduction des signaux en SHDSL est automatique et transparente pour l’utilisateur.Signalons que la gamme Wolverine comprend également la famille des DDW-220 qui font office à la fois de prolongateurs SHDSL et de switches Ethernet. Les DDW-221 et 222 peuvent réaliser des anneaux autocicatrisants. Utilisés dans une application du type de celle de la Société des eaux de l’Est, ces équipements “tout en un” auraient pu éviter l’installation de switches R208 pour créer l’anneau redondant. Mais ils n’étaient pas encore disponibles à cette époque.

l’exploitant est capable de fournir la quantité d’eau juste nécessaire en fonction des besoins et de maîtriser sa consommation énergéti-que. Autant de fonctions qui n’étaient pas envisageables sur les anciennes installations.

Une architecture évolutiveRichard Hemond, responsable commercial secteur nord-est de la France chez Westermo, a suivi l’évolution du projet depuis le début. Pour lui, « en plus des produits, les responsables de la Lyonnaise des eaux ont choisi Westermo pour l’implication de ses équipes techniques. En effet, nous avions commencé à travailler sur le projet avant même que l’appel d’offres ne soit clôturé. Aujourd’hui cette application est une véritable vitrine du savoir-faire de Westermo et de la Lyonnaise des eaux. Les prolongateurs Ethernet DDW-100 ont permis de passer facilement d’un système de communication “tout ou rien” à un vrai réseau Ethernet, et cela à moindre coût et sans aucune configuration. Le tout avec un haut niveau de fiabilité, puisque le système est en fonction depuis plus d’un an et on ne déplore toujours aucune panne. »

Enfin, pour Patrick Philipp (Lyonnaise des eaux), la révolution se situe plutôt du point de vue des capacités d’évolution. « Aupara-vant, pour chaque nouveau capteur ou actionneur il fallait tirer un nouveau câble. Autant dire que nous ne le faisions pas tous les jours. Mais grâce à cette architecture cent pour cent Ethernet, toutes les in-formations sont automatiquement remontées dans la supervision. Lorsqu’on installe un nouvel équipe-ment dans une station de forage, la connexion à la

Un exemple d’architecture, ici, pour l’une des différentes zones géographiques. Les treize forages de la zone en question sont représentés par les treize automates de télégestion Sofrel (en noir). Ils sont reliés aux switches Ethernet R208 par des liaisons SHDSL (en bleu sur le schéma). On peut voir le principe de fonctionnement des prolongateurs Ethernet : il suffit d’insérer deux prolongateurs de part et d’autre d’une paire de cuivre pour étendre une connexion réseau (dans la limite de 13 km). Ils traduisent le protocole Ethernet en protocole SHDSL, et cela reste absolument transparent du point de vue de l’administration du réseau. A noter que deux forages (AT01 et AT02) sont reliés par des liaisons sans fil car ils sont dans des zones plus difficiles d’accès.

Les modèles les plus évolués de la gamme intègrent à la fois un switch et un prolongateur dans un seul boîtier. Ils permettent la création d’anneaux Ethernet autocicatrisants très étendus.

supervision s’effectue directement depuis le centre de pilotage. » Et il en va de même pour les opé-rations de maintenance et de diagnostic : par exemple, lorsqu’un niveau d’une cuve ne semble pas cohérent, il n’est plus nécessaire d’envoyer un agent sur place. Outre le con-fort d’intervention à distance, cette architec-ture a donc permis de réaliser de substantiel-les économies sur le coût des opérations.

Frédéric Parisot

Un aperçu des écrans disponibles au centre de pilotage. Outre la surveillance du réseau, les exploitants ont désormais accès à un grand nombre d’informations concernant l’état de l’approvisionnement en eau.

➜