Derniere mise a jour : 11 mars 1995

Remarque : Il s'agit d'un extrait de mon rapport de stage de fin de DUT. Plusieurs chapitres sont absent de ce document

Presentation de l'entreprise

1.LE THEME DU STAGE

Les CAPTEURS DE PRESSION son utilisés pour de nombreuses tâches :

- indiquer la pression dans les conduites pour permettre à certaines machines de réguler la pression. Cela afin de maintenir un bon fonctionnement des installations et une pression constante dans les conduites de gaz. Ou tous simplement de permettre un contrôle par des agents de la pression dans les conduites de gaz.

- fournir les paramètres nécessaire au calcul du débit du gaz dans les conduites. La précision du calcul du débit dépend directement de la précision de la mesure des différents paramètres.

Il est donc important d'avoir des capteurs effectuant une mesure précise. Pour s'assurer de la précision d'un capteur, il faut contrôler son résultat, et si celui-ci n'est pas suffisamment correcte, le rerégler : c'est ce qui est fait lors d'un ÉTALONNAGE.

La seule station de Tersanne rassemble environ 400 capteurs de pression, étalonnables environs tous les ans. Or la durée d'un étalonnage est en moyenne supérieur à 1 heure. Ce qui représente un coût relativement élevé.

D'ou l'idée d'accélérer cette tâche en l'automatisant.

Le stage a donc pour but, dans un premier temps de concevoir et réaliser une application permettant l'étalonnage de CAPTEURS DE PRESSION et l'édition du PROCÈS VERBAL D'ÉTALONNAGE.

Le logiciel devrait permettre aussi le stockage de ces résultats sur une base de donnée et leur gestion ( recherche des capteurs nécessitant de nombreux étalonnages afin de pouvoir mieux les surveiller ou les remplacer par exemple ). L'ensemble des données sera stockée dans une base donnée gérée sous DBASE3+.

Cette nouvelle application sera rattaché à une autre application déjà existantes : HISTRAV ( il s'agit d'une base de donnée sous Dbase3+ chargé de l'enregistrement et de la gestion de l'ensemble des travaux d'entretient effectuées sur la station ).

Un élargissement de l'application à l'étalonnage d'autre types d'appareils ( PRESSOSTATS, CARTES DE RÉGULATION ) doit être prévus. La base de donnée doit donc permettre l'enregistrement de ces matériels, le stockage des résultats de leur ÉTALONNAGE et la gestion de ces résultats.

2. L'EXISTANT

2.1. LA BASE DE DONNEE HISTRAV

Histrav est une base de donné répertoriant l'HISTorique des TRAVaux effectués sur les installation Gaz de France de Tersanne. Elle rassemble donc l'ensemble des installations du centre de Tersanne ainsi que des centres périphériques gérés par Tersanne ( la station de recompression La Bégude ) ainsi que toutes les opérations d'entretient, de maintenance et de réparation effectués sur ces installations. Cette base de donnée a été réalisé sous DBASE 3+ .

HISTRAV enregistre les différents sites ( Tersanne, La Bégude ), les différents types d'installations ( station de RECOMPRESSION, rampe de comptage ), les installations, les types d'organes et les différents organes sur ces installations ( turbo compresseur, comptage ). Pour chaque opération, il enregistre le nom de l'installation, le nom de l'équipe ayant intervenu, les causes de l'intervention, le résultat, et la date de début et de fin d'intervention. La nouvelle base de donnée de l'application d'étalonnage est donc relié à la base HISTRAV au niveau de " l'organe ", un capteur de pression ( ou un PRESSOSTAT, une CARTE DE RÉGULATION ) fait partit d'un organe ( sauf lorsqu'il est en stock, en réparation ou réformé ( mis au rebut )). Il existe donc presque toujours un lien entre une entité matériel de la base étalonnage et la base de donnée HISTRAV.

2.2. LE MATERIEL

Parmi le matériel utilisé dans l'ensemble de l'application on trouve :

- un ordinateur PC transportable 386 TOSHIBA, 120 Mo de disque dur, un lecteur de disquette 3 1/2 haute densité, équipé de 2 ports série et un port parallèle. Il servira à effectuer les étalonnage sur le terrain.

- un générateur de pression DRUCK 510 70-210 bar. Il sera utilisé pour l'étalonnage des capteurs haute pression. Il sera aussi utilisé pour étalonner les capteurs entre 5 et 70 bar car sa précision est suffisante.

- un générateur de pression DRUCK 0-500 mbar et 0-5 bar ( il peut générer la pression sur deux échelles différentes, avec un précision différente ( plus de précision pour l'échelle 0-500 mbar que pour l'échelle 0-5 bar ) Il sera utilisé pour l'étalonnage des capteurs de PRESSION DIFFÉRENTIELLE ainsi que pour les capteurs de pression travaillant dans la plage 0-5 bars.

Comme le capteur a 2 bornes, afin de pouvoir mesurer une différence de pression, et que la différence de pression générée par le générateur se fait par rapport à la pression atmosphérique, la seconde borne du capteur sera laissée à l'air libre ( mise a la pression atmosphérique ). Le DPI générera une différence de pression par rapport à la pression atmosphérique et le capteur mesurera une différence de pression par rapport à cette même pression atmosphérique.

- un MULTIMÈTRE numérique pour la lecture des résultats aux bornes du capteur.

- un serveur de réseau DPX 7000 pour stocker les résultats des étalonnages.

- une imprimante pour imprimer le PROCÈS VERBALE D'ÉTALONNAGE

Pour la communication entre matériels :

- les générateurs de pression et le MULTIMÈTRE peuvent être commandé par LIAISON RS232 par un ordinateur, mais cela impose la gestion d'un PROTOCOLE DE COMMUNICATION avec ces appareils.

- Pour la communication avec le serveur de réseau, le PC utilisé lors de l'étalonnage communiquera directement avec le serveur. Il sera équipé d'une carte ETHERNET et se branchera directement sur le réseau grâce à une prise prévus à cet effet. En effet, la taille des fichiers après qu'elles années d'utilisation sera tel que tout transfère par disquette serait impossible.

2.3. LES LANGAGES UTILISES

2.3.1. DBASE3+

Il s'agit d'une base de donnée relationnelle capable de fonctionner sur le réseau en mode multi-utilisateurs. Les données sont stockées dans des fichiers de type Dbase mais elle peuvent être traduite dans des fichier texte utilisables par d'autres logiciels. C'est cette propriété qui va être utilisé afin de pouvoir faire échanger des informations entre la base de donnée et le programme Pascal.

2.3.2. TURBO PASCAL ORIENTE OBJET

Logiciel de programmation Turbo Pascal, version 5.5, possédant un module de programmation objet. Il permet donc une programmation orienté objet et ainsi l'établissement de procédures génériques réutilisable par plusieurs programmes.

Il permet aussi la gestion des interruptions est donc la gestion des entrées - sorties sur les ports série de l'ordinateur.

De plus, le module graphique permettra l'affichage à l'écran du résultat des tests du capteur par l'affichage de la courbe représentant l'ERREUR RELATIVE des mesures. Il permet aussi la création, l'ouverture et la fermeture de fichier de type texte. Par la lecture et l'écriture de tels fichiers, il peut communiquer avec d'autres programmes ayant eut aussi accès à ce type de fichier. C'est le case de la base de donnée Dbase 3+.

2.3.3. HIGH SCREEN 4

C'est un générateur d'écran.

Son principe est simple. On dessine l'écran ( un peut comme dans un logiciel de dessin ) que l'on souhaite utiliser à l'aide de quelques fonctions de base. On détermine donc la couleur du fond de l'écran, la couleur du texte sur l'écran ( texte clignotant ou non ), et l'on peut même faire quelques dessin en utilisant des traits verticaux ou horizontaux. Mais l'on peut surtout positionner des champs ou l'opérateur pourra saisir des valeurs. Il fait donc déterminer la position du champ, son nom, la couleur du texte à l'intérieur, la nature de l'information et la longueur du champ à l'écran. La définition du type du champ se fait un peut comme dans une base de donnée : toute une liste de possibilité ( beaucoup plus large que dans une base de donnée ) est offerte ( chaîne de caractères, valeur numérique entière ou décimale, booléens, liste de valeur, boutons sur lesquels l'opérateur peut venir cliquer ).

Une fois l'écran définit, il est possible de sauver l'intégralité de l'écran ou seulement une fenêtre de cet écran.

High Screen ne sert pas qu'à générer les écrans, il permet aussi de gérer l'intégralité de la saisie sur ces mêmes écrans.

Pour l'utiliser dans un programme, il faut préalablement charger dans la mémoire un module qui, lors de chaque Entrée-sortie, va effectuer un test sur les premiers caractère envoyés. S'il s'agit de caractères de contrôle bien précis, le module sait qu'il s'agit d'une Entré-sortie qui lui est destinée. Il va donc gérer la saisie à l'aide des paramètres situés après ces premiers caractères de contrôle. Lors de la saisie, High Screen va contrôler les informations entrées par l'opérateur et, si elle ne sont pas conforme au type spécifié dans le champ de l'écran, il redemandera la saisie par l'opérateur de l'information.

Ce logiciel permet donc une génération d'écran simplifié et il supprime le coût d'un traitement des erreurs de saisie.

De plus, le logiciel permet un empilage des fenêtres, et lors de l'ouverture d'une fenêtre, il sauvegarde l'écran précédent, ce qui permet, après avoir fermer l'écran courant, de revenir à la fenêtre précédente.

2.4. DEROULEMENT D'UN ETALONNAGE

Un étalonnage de capteur de pression ( ou d'un autre type de capteur ) consiste à générer une pression connue à la borne du capteur, et de contrôler si L'ERREUR RELATIVE du capteur ( pour tous les points de mesure ) est tolérable ( inférieur à 0.5% ). Si ce n'est pas le cas, il faut régler les capteur à l'aide de 2 POTENTIOMÈTRE installés sur le capteur. Puis l'on recommencé le cycle TEST-REGLAGE jusqu'à obtenir une ERREUR de mesure acceptable ou à décider le changement du capteur.

Le test consiste en un contrôle en 11 points du capteur, c'est à dire que 11 fois de suite on génère une pression ( de valeur différentes ) et l'on contrôle la valeur de l'intensité aux bornes du capteur ( intensité proportionnel à la pression ).

Ces points sont composés d'un test de la valeur minimale du capteur, puis de d'incrémentations par pallier de 25 % de la plage d'utilisation du capteur ( soit borne maximum - borne minimum ), jusqu'à l'arrivé à la valeur maximale d'utilisation du CAPTEUR. Ces points sont appelés points à la monté. Puis on recommencé inversement, en partant de la borne maximale, en décrémentant par paliers de 25 %. Ce sont les points à la descente.

Deux test à 10 % ont été ajoutés afin de pouvoir calculer L'ERREUR RELATIVE pour les CAPTEUR ayant une borne minimale proche de 0 ( division par 0 impossible).

Ces 11 points sont les suivants :

- borne minimale

- 10 % de la plage ( valeur équivalente à :
borne min + ( 0.1 * ( borne max - borne min ))

- 25 %

- 50 %

- 75 %

- borne max

- 75 %

- 50 %

- 25 %

- 10 %

- borne min

Si l'ERREUR RELATIVE est inférieur à 0.5 % pour chacun de ces points, alors le CAPTEUR est correctement étalonné.

3. LE PROJET ETALON

3.1. OBJECTIFS

Les objectifs de cette application sont multiples :

- Permettre de réduire le temps de l'étalonnage des CAPTEURS en automatisant certaines taches de l'étalonnage. Une étude réalisé par Gaz de France estime que le temps d'étalonnage devrait être pratiquement divisé par 2. De plus une bonne automatisation de l'étalonnage devrait permettre de réduire le nombre des agents nécessaire lors d'un étalonnage à 1 agent ( actuellement il en faut 2 ).

- Réduire le temps de réalisation des PROCÈS VERBAUX D'éTALONNAGE par l'impression sur une imprimante des documents.

- Une amélioration de l'étalonnage par un meilleur contrôle du pourcentage d'ERREUR du CAPTEUR après étalonnage.

- une meilleur gestion du parc de tous les matériels nécessitant un étalonnage par :

l'étude des résultats d'étalonnage et des tests avant nouveau réglage des matériels ( CAPTEUR nécessitant un étalonnage systématique ou ayant une très faible variation de mesure au cour du temps ). Actuellement cette étude est rendue pratiquement impossible vu le nombre de classeurs à étudier.

un recensement de tous les matériels employés et de l'étude de leurs états de service ( CAPTEUR ayant toujours été en stock ou toujours sur site sans jamais de problème, ou bien nécessitant de nombreuses réparations ).

une recherche simplifiée de matériels pouvant remplacer un matériel défectueux.

- un meilleur suivit des matériels envoyés en réparations chez le constructeur, en simplifiant la recherche des matériels non retournés .

- un suivit des défauts cachés sur une partie des installations en étudiant les remplacements de matériels sur un même organe ( si sur un organe, il faut remplacer très souvent les CAPTEURS, c'est qu'il y sont peut-être soumis à des conditions d'utilisation pour lesquelles ils ne sont pas prévus ).

De plus l'application actuelle n'est pas être limité à ce type de CAPTEUR ni même à ce type de matériel, mais elle est tournée vers d'autres matériels nécessitant eux aussi de contrôles et réglages au cour du temps ( CAPTEUR de température, PRESSOSTATS, CARTES de régulation, etc ). La conception des programmes doit donc permettre ces nouvelle implémentations et fournir des morceaux de programmes pouvant être employés dans l'extension du logiciel.

Cela doit être réalisé, tant dans la commande des appareils à distance, dans la réalisation de l'étalonnage que le stockage des données dans la base.

Enfin, pour faciliter les modifications prochaines, une importante documentation des programme doit être réalisé et coordonnée avec la réalisation d'une documentation technique expliquant le déroulement des différentes étapes de l'application.

Pour finir, l'étude réalisée par Gaz de France concernant cette application, a estimée que l'investissement total ( achat de l'ordinateur portable, des 2 dpi et du coût de réalisation du projet ) serait amortie en moin de 4 années. Si de plus, le logiciel permet de réduire à 1 seul le nombre des agents lors d'un étalonnage, le retour d'investissement serait beaucoup plus rapide.

3.1.RESULTATS

Le programme commence au cours du stage a ete poursuivit au cours de plusieurs mois de travail comme interimaire chez Gaz de France.
Le programme ecrit en pascal a ete porte en Turbo Pascal 6.0, permettant une meilleur utilisation du monde objet.
La base de donnee et son programme de gestion ont ete porte en Dbase IV ( version 2.0 ) permettant ainsi de profiter du gain de vitesse du programme Dbase IV vis a vis de Dbase III. Il a aussi permis une compilation du programme et une meilleur programmation ( moins de contraintes de programmation ). De plus, il a ete possible de porter le programme sur reseau en multi-utilisateur. Ainsi, un serveur contenant toute la base de donnee a ete installe, et les programme de mise a jour de la base de donnee ( pour les portables effectuant les etalonnages ) ainsi que le programme d'enregistrement des etalonnages sur le serveur ont ete realises.

Le programme d'etalonnage une fois realisee a montre qu'en mode automatique, il ete possible de tester les 11 points d'un capteur de pression 20-70 bar en moins de 2 minutes. Le programme de gestion de la base de donnee, les differentes recherches et l'impression des rapports d'etalonnage a ete effectuee.
Les plans d'un chariot sur roues regroupant tous les elements ( bouteilles d'air, generateurs, multimetre, ordinateur ) ont ete realise. La conception du chariot est en cour.
Des essais sur le terrain ont permis de valider la bonne marche du programme ainsi que son adequation au probleme.

Actuellement, les agents Gaz de France ont enregistres la majorite de leurs capteurs dans la base de donnee. De nombreux etalonnages ont etes effectues.
L'exploitation GdF de Tersanne est en discution avec d'autres exploitations pour leurs vendre ce logiciel.

4. GLOSSAIRE

ASYNCHRONE : mode de transmission des données sur une voie informatique. Elle consiste à envoyer un message très court ( 8 bits au maximum ) sans que l'émetteur et le récepteur se synchronisent ( chacun lit et envoie le message en se basant sur sa propre horloge interne pour déposer ou émettre chaque bits du message ). Si le message été trop long, le récepteur risquerait de lire le message ( un bit ) alors que celui_ci n'est pas présent sur le bus ( l'émetteur et le récepteur lisent et émettent sur la voie à chaque "top" de leur propre horloge interne après la réception ou l'envoie du bit signalant le début du message. Or il d'ou décalage des lecture par rapport aux écritures.

BANC D'ÉTALONNAGE : ensemble d'appareils permettant un étalonnage ( ici il s'agit de réaliser un étalonnage d'un CAPTEUR DE PRESSION ).

BICONIQUE : forme géométrique représentant 2 cônes accolés par leur base. Cette forme géométrique est intéressante car les cavités réalisés dans le sol et ayant cette forme résiste très bien à la pression du terrain.

CAPTEUR DE PRESSION : appareille permettant la mesure d'une pression dans un circuit. La pression mesurée est la différence de pression entre la pression de la canalisation et la pression atmosphérique. Chaque capteur est déterminé pour fonctionner dans une plage de pression ( ex : 20 - 70 bar ). Il renvoie la valeur de la mesure sous forme d'une intensité de courant dans un circuit : l'intensité renvoyé vaut : 4 mA pour la borne minimale du capteur, 20 mA pour sa borne minimale. Pour le reste des valeur, l'intensité est proportionnelle à la précision. Si l'on connaît l'intensité du courant aux bornes du capteur ainsi que ses bornes minimale et maximale de pression, on connaît la pression dans la canalisation. Le capteur doit être alimenté dans par un courant continu de 20 à 40 V. Il contrôle l'intensité du courant à ses bornes et la corrige afin de renvoyer une intensité correcte même si la tension fluctue un peu.

CAPTEUR DE PRESSION DIFFÉRENTIELLE : CAPTEUR DE PRESSION mesurant une différence de pression entre deux points d'une conduite. Cette différence et de l'ordre de quelques bars. Par exemple la différence de pression entre deux points d'un DIAPHRAGME. Ce type de capteur à donc 2 bornes afin de pouvoir être relié a 2 points d'une canalisation.

CARTE DE RÉGULATION : carte composée d'un circuit électronique qui est chargé d'un double rôle : mesure d'une valeur ( pression, température, force d'un moteur ) et maintient de cette mesure dans une fourchette de valeur. Par exemple, une carte à pour rôle de maintenir une pression de gaz à 6 bar dans une conduite en agissant sur la vanne d'alimentation de la conduite.

DELIMITED : voir FICHIER DELIMITED.

DIAPHRAGME : cloison de métal mise a l'intérieur d'un tube pour réduire son diamètre et créer une différence de pression. Le diamètre intérieur du diaphragme est del'ordre de 80 % du diamètre de la conduite. La différence de pression ainsi créée permet de calculer le débit de gaz dans la conduite ( voir annexe 5 ).

DPI : appellation couramment utilisé ( dans le service électrique de Tersanne ) utilisée pour désigner le générateur de pression DRUCK 510 ( 70-210 bar ) utilisés dans le banc d'étalonnage.

ERREUR ABSOLUE : différence entre la valeur de la pression renvoyé par l'appareil à mesurer et la pression réelle dans le circuit : pression mesuré - pression réelle

ERREUR RELATIVE : rapport entre l'erreur absolue et la pression réelle du circuit ( pourcentage d'erreur de la mesure ) :

( pression mesurée - pression réelle ) / pression réelle.

Cette formule ne peut s'appliquer lorsque la pression réelle tend vers 0.

ÉTALONNAGE : opération visant à contrôler la mesure effectuée par un appareil et à la corriger si besoin ( ici il s'agit des mesures effectuées par des capteurs de pression ). En effet, le dispositif e mesure d'un appareil ( ici un capteur de pression ) à tendance à ce dérégler au cours du temps. Il faut donc périodiquement contrôler la mesure effectuée par l'appareil et l'ajuster en effectuant un réglage. L'ensemble de cette opération test - réglage s'appelle étalonnage.

FICHIER DELIMITED : fichier texte de format bien précis, chaque entité est stockées sur une ligne, chaque champ est séparé par une virgule et chaque champ de type chaîne de caractère est délimité par un caractère choisit par le programmeur ).

FLUCK : nom couramment utilisé ( dans le service électrique de Tersanne ) pour désigner le MULTIMÈTRE numérique utilisé dans le banc d'étalonnage ( il s'agit de la marque de l'appareil utilisé dans le projet ).

GÉNÉRATEUR DE PRESSION : appareil permettant de fournir sur un circuit d'air comprimé une pression déterminé. L'appareil est alimenté par une bouteille d'air comprimé et il fournit a sa sortie appareil peut être soit commande manuellement, soit piloté par un ordinateur.

INSTALLATION DE RECOMPRESSION EN LIGNE : regroupement de plusieurs machines près d'un gazoduc, permettant de RECOMPRIMER le gaz à l'intérieur de la conduite.

LESSIVAGE : opération visant à creuser une cavité dans une couche de sel en injectant de l'eau douce. Le sel au contacte de l'eau se dissous entraînant la création d'une cavité ainsi que celle de SAUMURE.

LIAISON RS232 : Liaison électrique entre appareils informatique leur permettant de communiquer et d'échanger des données facilement. La liaison est composée d'au moin 4 fils :

- un fil de masse

- un fils d'émission des données

- un fils de réception des données

- un fils permettant de contrôler si le correspondant est près à recevoir. Les données sont transmissent en mode ASYNCHRONE.

MULTIMÈTRE NUMÉRIQUE : appareil permettant de mesure et d'affiche l'intensité électrique d'un circuit. L'affichage de la valeur est numérique. L'appareil peut soit être commandé manuellement, soit dialoguer avec un ordinateur par une LIAISON RS232 ( répondant à ses ordres et lui fournissant les valeurs demandées ).

POTENTIOMÈTRE : Composant électronique faisant varier la résistance d'un circuit électrique, et par la même, l'intensité dans ce circuit. En effet on a la loi électrique s'appliquant aux courants continus : I = U / R.

PRESSION DIFFÉRENTIELLE : différence de pression entre deux gaz, très souvent différence de pression entre le gaz et la pression atmosphérique .

PRESSION RELATIVE : pression réelle d'un gaz par rapport au vide absolue ( soit la pression du gaz par rapport à la pression atmosphérique + la pression atmosphérique )

PROTOCOLE DE COMMUNICATION : ensemble de procédures permettant à deux appareils distant de communiquer est de se transmettre des ordres ( ou des données ) en étant certain que les messages échangés sont correcte. Ici il s'agit de permettre à l'ordinateur de commander les appareils distant et de recevoir leurs données, ou bien de permettre à un programme écrit en Turbo Pascal de communiquer avec un programme écrit en Dbase3+.

PROCÈS VERBAL D'ÉTALONNAGE : document édité après chaque étalonnage et indiquant les résultats de l'étalonnage.

RÉCEPTEUR : dans l'application, est appelé un récepteur, tout appareil capable d'effectuer des mesure ( intensité, tension, ... ) nécessaire lors de l'étalonnage et de retransmettre les résultats de ces mesures à l'ordinateur.

RECOMPRESSION : la recompression du gaz est effectué à l'intérieur afin de redonner une pression suffisante au gaz à l'intérieur de la conduite pour lui permettre d'avancer dans le gazoduc. En effet, après avoir parcourut une certaine distance dans une conduite, la pression du gaz diminue, il faut donc la ramenée à une valeur normale. La pression du gaz est la force qui permet au gaz d'avancer dans la conduite et de résister au frottements du gaz contre les parois du tube.

SAUMURE : eau contenant du sel dissous.

SAUMODUC : conduite servant à transporter de la SAUMURE ( comme un oléoduc, mais pour de la SAUMURE ).

TRAME : chaîne de caractères envoyée par un appareil sur une liaison informatique, et destinée à un ( ou plusieurs ) appareil(s).