GESTION TECHNIQUE DE BATIMENT

1. PRESENTATION

Les installations modernes sont de plus en plus généralement communicantes, elles permettent donc un suivi à distance, avec possibilités d'information ou d'intervention des techniciens de maintenance.

Une installation de GTB est une interface entre les intervenants et l'installation, elle assure : • • • • • • • Au niveau local, La régulation la réalisation des automatismes de fonctionnement et de sécurité. (permutations

horaires de matériels, sécurités antigel, séquences de sécurité en cas de défaut incendie.....)

La remontée facile d'informations vers les techniciens de maintenance (mesures,

surveillance d'événements, alarmes )

Les interventions à distance Lecture d'informations en temps réel Interventions manuelles de mise en marche ou à l’arrêt.

Modification des programmes horaires, consignes, paramètres de réglage.

La transmission d'informations vers d'autres systèmes automatiques ou informatiques

(communication avec les systèmes d'alarme incendie, transmission de valeurs pour archivage dans des systèmes propres à une entreprise, vers les logiciels de GMAO…)

L'archivage et l'exploitation des données de mesure (calculs de consommations,

rendements, coûts, ratios…)

La présentation des données à l'utilisateur pour leur exploitation (mise en forme des

résultats de calculs, mise en forme graphique des données de fonctionnement d'une installation) La spécification des données fournies en fonction de l’identité de l’utilisateur

L’analyse des systèmes de GTB conduit à distinguer les caractéristiques pour trois niveaux normalisés Licence professionnelle GMIE IUT / LTR Diderot MARSEILLE UE 6 F. PAIRE Niveau 3 : Gestion Niveau 2 : Automatismes Niveau 1 : Terrain Cours GTB Page 1

La définition des caractéristiques du matériel installé pour les trois niveaux et de ses performances permet de cerner l'ensemble des capacités d'une GTB Ce niveau concerne les équipements techniques et tous les capteurs qui permettent de mesurer les caractéristiques, détecter des seuils ou des états logiques, ainsi que tous les actionneurs qui agissent sur l'installation.

On dénombre les points physiques : ( points de prise d'information ou d'action sur l'installation) ces points peuvent être analogiques ou numériques (Tout ou Rien) Tous les capteurs ou actionneurs doivent répondre aux normes concernant les signaux de communication analogiques (0-10 V ou 2-10 V, 4-20 mA, 0,2-1 bar, résistances PT1000 ou Ni1000…) sinon l'interchangeabilité des équipements serait remise en cause.

Les « capteurs » numériques (TOR) sont des contacts secs, les sorties numériques sont en général des relais que l’on insère dans les chaînes de commande des équipements. On voit aussi émerger des capteurs ou actionneurs reliés aux automates par BUS de terrain.

Les points physiques peuvent être classés en : −

TS Télésignalisation (seuil, état de fonctionnement) - TOR

−

TM Télémesure (entrée analogique)

− − − − −

TA TC TR CI MTI Téléalarme (exploitation particulière d’une TS ou TM) Télécommande (sortie TOR) Téléréglage (sortie analogique) Comptage par impulsion Modules Terminaux Intelligents (Régulateur communicant, interface éclairage ou motorisation)

Ce niveau concerne les régulations et automatismes qui sont au contact direct de l'installation et assurent sa conduite de base. Les automatismes locaux sont autonomes, ils communiquent entre eux et avec le niveau gestion mais peuvent assurer le fonctionnement normal de l'installation en l'absence de liaison.

Ces appareils transmettent aussi les données qu'ils n'ont pas la capacité d'analyser vers la gestion technique (ils les stockent en général et transmettent périodiquement des lots d'informations) Les capacités des automatismes locaux se caractérisent de deux manières : −

Capacités physiques de raccordement des points d’entrées - sorties

−

Capacités logiques de traitement de données, de mémoire et de transmission vers le niveau gestion.

Ce niveau concerne la mise en forme et l'analyse des données issues des automatismes locaux.

• Besoins des personnels techniques −

Appareils de communication (téléphones portables et PDA communicants) pour la transmission des alarmes et les interventions

− − − −

Synoptiques animés pour le suivi instantané et les interventions Imprimantes pour l’édition des journaux de bord Logiciels de bases de données pour l’archivage et la mise en forme des informations Logiciels de GMAO pour l’intégration des évènements dans la gestion de maintenance

• Besoin des personnels de gestion −

Logiciels de bureautique (Excel, Word…) pour le suivi des consommations et la mise en forme des compte rendus de fonctionnement.

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2. ORGANISATION PHYSIQUE HABITUELLE

Niveau terrain :

Les capteurs et actionneurs peuvent être reliés fil à fil à l'automatisme local (le plus souvent) On peut aussi utiliser des modules de liaisons placés au plus près des capteurs et reliés par bus à l’automate.

Il existe des solutions de raccordement des capteurs et actionneurs par bus de terrain (bus 3 fils Belimo par exemple, il assure l'alimentation en puissance sur 2 fils et la transmission de données numériques sur le troisième) Quelques cas particuliers de liaisons sans fils aussi …

Niveau automatismes :

Les automates locaux (de plus en plus performants et autonomes, de plus en plus petits dans le nombre de points physiques qu'ils contrôlent) sont le plus souvent reliés entre eux par un simple bus deux fils (quatre ou huit fils dans les modèles plus anciens) BUS propriétaires avec modes de communication spécifiques à la marque le plus souvent, mais aussi quelquefois systèmes génériques (Bus KNX spécifiques aux installations techniques ou Ethernet tout à fait généraliste...)

Il faut bien suivre les recommandations des constructeurs en ce qui concerne la nature de ce bus (câbles blindés éventuellement ) et les précautions de pose ( isolement des réseaux puissance, longueurs maximum …)

En fonction de la taille des automates et de la taille globale de l'installation télé-gérée, il est possible d'installer des passerelles de communication par groupes d'automates pour remonter les informations vers le niveau supérieur De plus en plus souvent les automates communiquent directement avec l'extérieur par des interfaces web, surtout lorsque les installations gérées sont composées de petites unités disséminées

Niveau gestion technique :

Les solutions utilisant Internet ou intranet sont de plus en plus courantes, les bus propriétaires ont tendance à disparaître à ce niveau, remplacés par des bus informatiques standard (Ethernet avec protocole Bacnet)

(de nombreuses infos complémentaires sur www.bacuser.net

)

Le réseau intranet de l'entreprise devient alors le fédérateur de toutes les utilités techniques et de gestion qui peuvent lui être raccordées (détection incendie, détection de présence, ascenseurs, installations thermiques, gestion des éclairages) Pour les automates distants ou les communications entre PC : une passerelle utilisant le réseau téléphonique (ADSL, Internet) sera le plus souvent utilisée.

Le réseau de gestion permet aux différents utilisateurs de la GTB (intervenants du domaine de la thermique, de l'électricité, des services de surveillance, des services de sécurité, des services de gestion comptable) d'utiliser les informations qui les concernent.

On trouvera donc sur ce réseau informatique : 1. Des postes type micro ordinateurs 2. Des concentrateurs d'information (passerelles entre les bus de terrain des automatismes et le réseau informatique) 3. De plus en plus souvent des automates directement raccordés Licence professionnelle GMIE IUT / LTR Diderot MARSEILLE UE 6 F. PAIRE Cours GTB Page 3

Unités paramétrables :

Appareils dédiés à une utilisation spécifique ( exemple régulation d'une centrale de climatisation ou d'une petite installation de chauffage) Ces unités ont un programme fixe, en mémoire morte assurant un certain nombre de fonctions courantes et bien ciblées. On assure seulement le paramétrage de ces unités (consignes, durées des programmes horaires, bandes proportionnelles...) par exemple : régulateurs numériques LRP de K&P

Unités configurables :

La mémoire morte de l'appareil comporte un certain nombre de fonctions assez évoluées ( par exemple boucles de régulation prédéterminées) que l'utilisateur associe entre elles et aux entrées/ sorties en fonction de son installation.

Les unités configurables sont souvent modulaires (exemple série Synco 700 de Siemens)

Unités programmables :

La mémoire morte de l'appareil ne comporte que des fonctions de base (régulateurs, séquenceurs, comparateurs, fonctions logiques, ...) il faut alors combiner ces fonctions unitaires pour faire le programme. Ces unités se programment grâce à des logiciels graphiques où on reconstitue un schéma fonctionnel de la régulation et des automatismes. La programmation est en général effectuée par le constructeur. L’installateur ou le gestionnaire fournissent alors un descriptif précis des régulations à réaliser (cahier des charges fonctionnel de la GTC) De plus en plus souvent le constructeur propose des programmes type pour raccourcir la phase ingénierie et en diminuer le coût.

CHOIX

Les unités paramétrables seront choisies pour les installations techniquement simples. (chaufferie avec deux chaudières en cascade par exemple , ventiloconvecteurs ou CTA compactes......) Les unités configurables seront choisies pour des installations ayant un certain niveau de technicité, mais de réalisation courante. (centrales de traitement d'air, chaufferies courantes) Les unités programmables sont utilisées lorsque les deux solutions précédentes sont épuisées (CTA complexes, chaufferies avec départs multiples...) Chaque type d'unité a son domaine de prédilection, il est évident que les deux premières seront préférées lorsque les installations sont d'un type courant. Les automates seront réservés aux installations complexes, ou évolutives.

Le mixage des différents types d’unités est bien souvent la solution pour des installations complètes.

L'important est à chaque niveau d'avoir une bonne adéquation entre le besoin et la réponse technique apportée : ni trop limitée, ni trop complexe Trop de gestionnaires de sites croulent sous les informations multiples et variées, pas toujours bien mises en forme et pas toujours exploitables.

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4. EXEMPLE DE STRUCTURE D'UN SYSTEME DE GTB

(D'APRÈS NOVA -TREND) Réseau informatique local Réseau Internet Bus de Terrain Liaisons filaires vers capteurs et actionneurs (non dessinées) Licence professionnelle GMIE IUT / LTR Diderot MARSEILLE UE3 F. PAIRE Cours GTB Page 5

4. AUTRE EXEMPLE

(D'APRÈS SAUTER REGULATION) Réseau internet ou Intranet Réseau autocommuté Réseau des automatisme s Bus de terrain Licence professionnelle GMIE IUT / LTR Diderot MARSEILLE UE3 F. PAIRE

En général : liaisons filaires vers capteurs et actionneurs à partir des unités de gestion locales Possibilité de déporter des modules reliés par BUS à l'UGL lorsque les éléments sont disséminés

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Matériel Installé Marque : Type :

POSTE TA TS TM TC TR

• • • •

PRODUCTION-ENERGETIQUE

- chauffage - rafraîchissement

DISTRIBUTION ENERGETIQUE

- réseau de distribution primaire - émetteur chauffage - émetteur rafraîchissement

VENTILATION

- équipement de VMC - centrale de traitement d’air

ECS

• • • • FERMETURES ET PROTECTIONS - liées à la protection solaire - liées à la sécurité - liées à des locaux spécifiques

SECURITE

- effraction - gestion d’accès - centrale incendie - éclairage de sécurité •

DISTRIBUTION ELECTRIQUE

- armoire électrique - groupe électrogène - onduleur

ECLAIRAGE

- extérieur - intérieur circulation - intérieur locaux standards - intérieur locaux spécifiques

GESTION

- sonde climatique interne / externe - gestion tarifaire - alarme technique - comptage

TOTAL

TA TS TM TC TR CI MTI Téléalarme Télésignalisation Télémesure Télécommande Téléréglage Comptage par impulsion Modules Terminaux Intelligents (Régulateur communicant, interface éclairage ou motorisation)

Ci MTI

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6. Exemple de fonctions disponibles pour une famille d’automates de GTB

(Witt)

Entrée Signalisation : surveillance d’une variable de type T.O.R.

Entrée Compteur : comptage d’impulsions.

Entrée Chronomètre : comptage des unités de temps.

Entrée Alarme : surveillance d’une variable d’intrusion.

Entrée Commande de zone : mis en / hors service des 8 zones d’alarme.

Affichage booléen : indique la valeur T.O.R. résultante d’une formule d’évaluation.

Sortie de télécommande : action sur des relais mécaniques ou écriture d’une variable T.O.R.

Saisie booléen : permet la saisie d’une valeur Tout Ou Rien.

Horloge Hebdomadaire/Mensuelle : réalisation automatique d’une action à un moment précis.

Entrée 1 bit parmi 16 : sélection d’un bit dans une variable de type mot.

Synchronisation : permet de synchroniser l’heure par une commande externe.

Discordance : permet de vérifier la discordance entre une commande de marche et l’état de l’organe commandé.

Contrôle d’acquit : a pour but de faciliter la visualisation de l’état des équipements télégérés : elle dispose de 4 entrées, d’une sortie de fonction et d’une sortie voyant.

Flip/Flop - Dérogation - Relance (F.D.R.) : elle possède 3 modes de fonctionnement paramétrables.

Entrée Mesure Standard : surveillance de variables analogiques (tension, courant, sondes).

Affichage Réel : affectation à la ressource d’une valeur réelle.

Entrée Mesure Linéaire : affichage et traitement sur une variable analogique.

Entrée Mesure Linéaire limitée : affichage, traitement sur une variable analogique. La valeur est limitée aux seuils.

Evolution Mesure Linéaire : création d’une alarme sur variation d’une mesure analogique.

Sortie Mesure Linéaire : saisie d’une valeur analogique.

Saisie Réel : permet la saisie d’une valeur réelle (Consigne).

Calcul linéaire évènementiel : linéarisation d’une courbe par pas successifs.

Calcul de trace : calcul du Mini, Maxi ou Moyenne des valeurs issues d’une trace.

Calcul de débit : calcul d’un débit à partir d’une variable Tout Ou Rien ou analogique.

Calcul de D.J.U. : intégration des variations de température par rapport à une référence.

Mini Maxi Moyenne : permet d’extraire la valeur mini, maxi ou moyenne parmi 8 variables analogiques.

Entrée évènement extérieur : création d’un évènement lors d’une communication sur un port de communication ou lecteur de badges.

Affichage chaîne : permet l’affichage et la comparaison d’une chaîne de 16 caractères.

Saisie chaîne : permet la saisie d’une chaîne de 16 caractères.

Entrée Contrôle Cadence/Durée : surveillance du temps d’inactivité ou d’activité d’une variable T.O.R.

Courbe de chauffe : définit la loi de chauffe d’un circuit de chauffage Influence d’ambiance : corrige la loi de chauffe en fonction de la température ambiante.

Régulation vanne pas à pas : pilote une vanne pas à pas associée à un circuit de chauffage.

Régulation vanne analogique : pilote une vanne analogique associée à un circuit de chauffage.

Régulation PI : régulation proportionnelle intégrale en général et fournit une commande comprise entre 0 et 100%.

Loi de transfert : permet de définir des lois de compensation selon des unités (température, hygrométrie) et des échelles paramétrables par l’utilisateur.

Cascade analogique : permet de piloter 4 sorties analogiques à partir d’une consigne d’entrée définissant des zones de fonctionnement.

Cascade T.O.R. : permet de piloter 4 sorties T.O.R. à partir d’une consigne d’entrée définissant des zones de fonctionnement.

Cascade mixte : permet de piloter 1 sortie analogique et 3 sorties T.O.R. à partir d’une consigne d’entrée définissant des zones de fonctionnement.

Commande chaudière : permet de piloter et surveiller tous les organes d’une chaudière; le brûleur, le circulateur et la vanne.

Pente de charge : sélectionne une droite parmi deux.

Délestage : action de délestage sur seuil programmé.

Consigne terminale : calcule une consigne pour réguler une température ambiante.

Régulation proportionnelle : commande de régulation en fonction de l’écart de températures.

Régulation T.O.R. : commande de régulation selon des seuils de température.

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7. Autre exemple de fonctions disponibles pour automates de GTB

(Kieback & Peter)

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