Réaliser une migration de système de commande distribué : modernisation des contrôleurs industriels et des cartes d’E/S

Une question de performance

Si l’infrastructure technologique – réseautique, serveurs de virtualisation, consoles IHM – a été mise à niveau adéquatement, et ce, depuis un certain temps, on peut supposer que l’équipe qui l’exploite s’est adaptée à son nouvel environnement de travail et qu’elle vaque à ses occupations courantes avec aisance. C’est le moment idéal pour se concentrer sur un volet plus délicat, soit la mise à niveau des contrôleurs industriels et des E/S. La nécessité de consentir les investissements qu’une telle mise à niveau requiert est justifiée lorsque certaines conditions critiques qui minent la performance de l’installation sont réunies, telles que :

• Problèmes de stabilité ou de défaillance répétés de composants électroniques obsolètes
• Difficultés à s’approvisionner en pièces de rechange critiques
• Fin de cycle de vie des composants annoncée par les manufacturiers
• Nouvelles fonctionnalités requises

Étant donné l’importance des sommes et des impacts possibles associés à de tels projets, BBA recommande de procéder à une évaluation budgétaire rigoureuse, qui sera idéalement réalisée par un mandataire neutre et objectif. Lors de cette évaluation, de nombreuses hypothèses doivent être validées et correctement arrimées aux objectifs d’affaire de l’entreprise :

• Est-ce le bon moment pour définir ou appliquer le standard de l’entreprise en ce qui a trait au système de contrôle?
• Doit-on effectuer une migration complète de l’installation ou procéder plutôt par secteur?
• Est-il nécessaire de remplacer tout le matériel en place ou seulement certains types de contrôleurs industriels ou d’E/S?
• A-t-on évalué toutes les options de notre fournisseur actuel ou d’autres solutions offertes sur le marché?
• Est-on en mesure de récupérer les programmes de contrôle en place ou doit-on tout recommencer?

Des défis à considérer

Les défis liés à la migration d’un DCS peuvent couvrir trois volets distincts : le matériel, la programmation et les arrêts planifiés requis. En général, l’aspect matériel est celui qui se pose en premier lieu. Le processus d’approvisionnement exige, dès le début, l’évaluation des coûts liés notamment aux modules électroniques, aux cabinets et à leur montage, à la filerie et à l’installation par un entrepreneur certifié.

Un simple remplacement du type « 1 pour 1 » n’est pas nécessairement applicable pour tous les cas. Certaines caractéristiques électriques et électroniques des cartes d’E/S d’origine pourraient ne pas se retrouver dans la nouvelle génération de composants, telles que :

• Tension d’opération des E/S
• Étage de sortie des E/S à transistor NPN c. PNP
• Ampérage maximum des sorties permis
• Température d’opération maximale des composants

L’emploi de « kits » de conversion peut s’avérer intéressant, mais il comporte aussi son lot de désagréments, selon le cas :

• Présence de fusible intégré c. externe
• Contraintes mécaniques selon l’emplacement des cabinets

De plus, si l’envergure de l’installation est importante, il faudra même considérer les coûts de disposition du câblage, de l’électronique et des cabinets usagés afin d’obtenir une évaluation budgétaire juste. En somme, de nombreux détails techniques entrent en jeu lors de la sélection des composants de remplacement. S’ils peuvent sembler élevés, les investissements liés à l’ingénierie de détail des volets électrique et électronique sont en général amortis lors de la réalisation des travaux en chantier et de la mise en service.

L’aspect logiciel, un volet clé

L’aspect logiciel, pour sa part, est plus difficile à jauger a priori, mais il ne doit surtout pas être sous-estimé. Dans certains cas, il n’est pas possible de convertir les stratégies de contrôle actuelles tant les langages de programmation diffèrent.

Si les options de migration disponibles permettent de conserver ou de convertir les stratégies de contrôle actuelles, cet atout devrait être pris en considération par l’équipe de projet. S’il n’est pas possible de convertir les stratégies de contrôle vers la nouvelle technologie désirée, cela peut faire croître les coûts du projet de 35 % à 50 %, selon notre expérience sur le terrain. Il se pourrait que les nouveaux programmes de contrôle soient complètement réécrits par des humains à partir de la version précédente ou basés sur de nouvelles descriptions fonctionnelles. Cela induit nécessairement des erreurs lors du processus, lesquelles devront être résolues lors de tests ou pendant la mise en service, ce qui gonfle la facture une fois de plus.

La mise à jour des plans et dessins devra considérer différents aspects, tels que la stratégie de migration et de construction ainsi que la maintenance future du système en place. L’ingénierie devra donc tenir compte de la stratégie d’exécution et de migration, permettant ainsi de minimiser les temps d’arrêt, voire de profiter de ceux déjà planifiés pour la mise en place du nouveau système de contrôle. De plus, il est primordial de constituer une documentation permettant de soutenir les équipes d’entretien lors de la transition de l’ancien système vers le nouveau. Cette documentation doit aussi inclure celle déjà présente dans le code de programmation. Ne pas s’attarder à cet enjeu risque de susciter de la confusion entre l’ancien et le nouveau système, en particulier pour les électriciens et les instrumentistes qui doivent s’appuyer sur la bonne information.

Malgré tous les efforts accordés à la conversion, certaines disparités entre les deux systèmes pourraient subsister à la suite de la migration. Par conséquent, il faudra familiariser les équipes opérationnelles à ces nouveaux comportements du système de contrôle. À titre d’exemple, l’emploi d’E/S déportées du type Ethernet provoquera une certaine latence lors du démarrage, vu le temps nécessaire à l’initialisation des composants réseau. Il en va de même pour les valeurs initiales des E/S, qui peuvent différer selon les technologies utilisées. Dans certains cas, la réponse des algorithmes PID diffère de leurs prédécesseurs, ce qui peut influer sur le contrôle du procédé s’il n’est pas calibré en conséquence.

Pour conclure

Une mise à niveau réussie repose sur une bonne planification et sur une exécution sans faille de la stratégie de réalisation, et ce à toutes les étapes du projet. N’hésitez pas à faire appel aux expert·e·s de BBA pour vous soutenir.