Télémesure : le présent et l’avenir

Matthew Hawkridge, de chez Ovarro au Royaume-Uni, examine comment la technologie existante des RTU peut être appliquée pour satisfaire la demande croissante en informations de terrain réclamées par le secteur du pétrole et du gaz.

Pour parvenir à un bénéfice dans une compagnie pétrolière et gazière moderne, les équipes de gestion doivent tenir compte d’une série de facteurs plus large que jamais auparavant. L’ancienne méthode consistant à augmenter la production quel que soit le coût n’est plus une stratégie commerciale viable. Les compagnies doivent désormais gérer la fiabilité et les périodes d’indisponibilité pour minimiser les interruptions et augmenter l’efficience.

Il est aussi nécessaire de surveiller constamment l’impact sur l’environnement de toutes opérations, et par-dessus tout, d’assurer la sécurité du personnel et du grand public. L’outil le plus précieux pour répondre à cette nouvelle série d’indicateurs de performance clés (KPI), ce sont les informations, et l’appareil le mieux approprié à la collecte et au traitement de ces informations est l’unité de télémesure (RTU).

Depuis maintenant des décennies, les RTU ont été un composant clé dans la chaîne partant des entrées/sorties jusqu’au PDG. Ces appareils ont des antécédents de longue date pour être installés aux têtes de puits éloignées, sur les canalisations et sur les plates-formes offshore, collectant, archivant et donnant effet aux données, quel que soit l’environnement.

À ce jour, la plupart des RTU ont été utilisés pour collecter et enregistrer des données et effectuer des contrôles locaux. Ce même appareil est aussi la solution idéale pour collecter et donner effet à la nouvelle vague d’informations qui sont requises pour une organisation moderne, efficace et rentable. Le RTU est un ordinateur installé sur le terrain. Il collecte les données localement, leur donne effet immédiatement, rapporte les données à la salle de commande du système de contrôle de supervision central et d’acquisition des données (SUPERVISION) et il maintient une banque de données historiques locales à titre de solution de secours supplémentaire.

Dans les lieux reculés où les communications peuvent être lentes, intermittentes ou non-fiables, le RTU est l’appareil de périphérie, installé entre la salle de commande et les instruments de terrain, qui fournit une réponse à latence basse aux conditions changeantes du site et effectue un filtrage des données.

Le RTU assure que seules les informations clés critiques sont transmises par l’intermédiaire des liaisons de communication étroites, minimisant ainsi le flux de données mais en maximisant le flux d’informations utiles. Dans le secteur aval, les raffineries fonctionnent en continu, ce qui signifie que les compagnies ont besoin de systèmes de RTU qui sont suffisamment robustes, sécurisés, fiables et flexibles pour pouvoir gérer et surveiller la série diversifiée de biens d’équipement de l’usine. Les RTU sont intégrés avec des capteurs à travers ces sites et fournissent des données au système SUPERVISION.

Inversement, les RTU peuvent recevoir des ordres du système de surveillance et les transmettre à des appareils finaux, tout en conservant la capacité d’agir de façon autonome. Les RTU font cela sur des sites aval de grande taille et éloignés, gérant la partie acquisition de données du SUPERVISION, fournissant un avertissement anticipé concernant les problèmes imminents – comme une hausse de température dans une cuve de rétention, une température élevée dans une pompe, etc. –, évitant la défaillance des biens d’équipement et les incidents potentiels affectant l’environnement.

Lutte contre les problèmes courants

En termes pratiques, les RTU aident les exploitants à surmonter une vaste gamme de problèmes dans secteur du pétrole et du gaz, allant de la surveillance continue des biens d’équipement fixes éloignés, en passant par l’enregistrement des données (ce qui signifie que les données critiques issues du terrain ne sont pas manquées et sont disponibles aux fins d’analyse) et la gestion d’applications complexes d’automatisation et de contrôle à distance sans qu’il y ait besoin d’opérateur sur le terrain. Certains des problèmes spécifiques que les RTU peuvent aider à régler comprennent :

• La surveillance du débit, de la pression, des équipements de traitement et de la température.
• La mesure du débit de gaz naturel.
• L’optimisation et la récupération secondaire.
• L’automatisation totale du site de puits.
• Les réseaux de canalisations/transmission
• L’automatisation des compresseurs et des stations de pompage
• La mesure et l’automatisation des stations de comptage et de régulation (M&R)
• Les systèmes de surveillance de la protection cathodique
• Les installations de stockage
• La surveillance de la pression

Plusieurs considérations pratiques doivent être prises en compte lors du choix d’un système de RTU pour délivrer ces avantages. Les caractéristiques clés qui sont requises dans un RTU sont la résistance à l’environnement du site, une capacité de fonctionnement avec un prélèvement minimal sur les ressources locales en électricité et la puissance de traitement nécessaire pour exécuter tout algorithme de contrôle local de façon autonome.

Il est aussi avantageux qu’un RTU ait une capacité de diagnostic étendue et un délai de réparation (MTTR) bas pour réduire le temps que les techniciens doivent passer sur le site, ce qui améliore l’efficience et la sécurité du personnel.

Un besoin accru d’efficience, de protection de l’environnement et de sécurité guide le marché pour l’analyse des données et la surveillance des biens d’équipement dans le secteur du pétrole et du gaz. Les RTU facilitent ces processus parce qu’ils sont déployés sur une vaste gamme de biens d’équipement. Une fois en place, la vraie valeur d’un RTU est qu’il peut effectuer un contrôle autonome en temps réel puis rendre compte au SUPERVISION qu’il a tout sous contrôle. Les opérateurs, à l’interface SUPERVISION, peuvent « superviser » les opérations en fixant de nouveaux indicateurs de performance clés (KPI) (points de consigne) ou en actualisant les instructions (ouvrir/fermer ceci, démarrer/arrêter cela, par exemple) sur lesquels les RTU agiront et qu’ils géreront localement.

Cette capacité de fournir des données précises en temps réel permet aux équipes de gestion de prendre des décisions meilleures et plus informées. De plus, parce que les RTU font tout localement, cela signifie que si les communications sont interrompues, ils continuent à fonctionner, maintenant ainsi un enregistrement historique et le transmettant plus tard. Dans les localisations distantes, les communications sont régulièrement interrompues, bien que les RTU puissent gérer cela. Par exemple, les données collectées par le RTU peuvent être utilisées à l’appui de décisions de maintenance et pour vérifier que les obligations concernant l’environnement sont respectées. Actuellement, la plupart des RTU ne sont utilisés que pour les opérations, bien qu’ils puissent soutenir les équipes de maintenance, les initiatives de santé et de sécurité et la gestion de l’environnement.

Ci-dessous sont énumérées certaines des caractéristiques et fonctionnalités des RTU qui les rendent particulièrement adaptées au secteur de pétrole et du gaz :

Résilience à l’environnement du site

Les réserves de pétrole et de gaz facilement accessibles deviennent plus rares, ce qui signifie que les biens d’équipement sont maintenant situés dans des zones géographiques éloignées. Ces environnements, à cause de leurs températures extrêmes, peuvent présenter des défis pour la technologie et les prescripteurs demandent déjà des RTU qui peuvent fonctionner à des températures comprises entre -40˚C et +70˚C.

Pour obéir aux obligations opérationnelles, sécuritaires et environnementales changeantes et de plus en plus strictes, les systèmes de RTU modernes devraient avoir une redondance et une résilience intégrées. Cela varie selon les RTU, depuis une simple sauvegarde sur l’unité centrale de traitement (CPU) jusqu’à une redondance complète de l’alimentation électrique, de la CPU et des voies de communication.

Une haute disponibilité peut aussi être obtenue grâce à des processeurs redondants, une alimentation électrique redondante et des modules de communication redondants. Cela signifie qu’ils peuvent gérer des applications SUPERVISION et de télémesure intensives et futures tout en évitant la défaillance du système. Les modules de processeur prennent en charge une redondance de secours à chaud : la permutation du processeur principal sur le processeur de secours se produira dès la défaillance du balayage du module entrée/sortie ou d’une défaillance des communications sur les ports sélectionnés.

Capacité de fonctionner avec un prélèvement minimal sur les ressources locales en électricité

L’un des défis des zones éloignées est l’alimentation électrique, qui est la raison pour laquelle le RTU spécifié devrait incorporer une gestion intelligente de la consommation d’électricité, ainsi qu’une batterie ou des sources d’énergie solaire.

Puissance de traitement

Il y a eu récemment une amélioration significative dans la puissance de traitement et la mémoire des RTU, ce qui signifie qu’ils peuvent fonctionner et mémoriser des données dans les applications les plus compliquées. Cette puissance de traitement accrue aide à faciliter l’Internet industriel des objets (IIdO).

Un domaine d’opportunité important est la capacité de IIdO de créer des biens d’équipement intelligents, même pour ceux dont la durée de vie est déjà entamée. Par exemple, le déploiement de RTU avec la toute dernière puissance de traitement sur un bien d’équipement ancien peut en faire un bien d’équipement intelligent. Cela aide les opérateurs à tirer le meilleur parti de leurs équipement vieillissants et à réduire les frais liés à leur durée de vie.

Sûreté

Historiquement, les réseaux industriels étaient isolés des réseaux informatiques, toutefois, maintenant, ils sont profondément interconnectés et, à cet égard, ils doivent être robustes pour résister aux cyber-attaques. En conséquence, les RTU doivent incorporer une série de mesures de sécurité telles que : SSL pare-feu (authentification et chiffrage), HTTP, FTPS et SFTP, SMTPS et VPN ouvert. Une vérification devrait être effectuée régulièrement conformément aux normes IEC 62443 4 2 et ISO 27019.

MTTR bas

Avant de spécifier un RTU, il faut comprendre le MTTR, cela parce que les RTU avec une fiabilité robuste sont réellement nécessaires aujourd’hui dans le secteur du pétrole et du gaz. Réciproquement, les RTU qui ne sont pas éprouvés sur le terrain pourraient être sujets à défaillance, ayant pour conséquence un MTTR plus élevé, ce qui affecte la productivité pour les exploitants et peut avoir potentiellement de graves conséquences sur l’environnement, par exemple, en conséquence de la défaillance d’un équipement et des déversements qui s’ensuivent.

Les RTU ont fait beaucoup de chemin au cours de ces dernières années et, alors que les compagnies pétrolières et gazières affrontent la pression continue de devoir maintenir l’efficacité et la sécurité et de délivrer de la valeur à leurs actionnaires, leur utilisation ne peut qu’augmenter. Une innovation continue aidera à faire avancer ce changement ; il est déjà possible de déployer des RTU sur la plupart des équipements, quels que soient leur taille ou leur âge. Une redondance et une résilience intégrées aident aussi à éviter la défaillance des systèmes. En même temps, des améliorations dans la puissance et dans le flux de traitement aide les RTU à suivre le rythme de la demande de données croissante.

Conclusion

Quand on considère l’avenir, les RTU, qui sont déjà des « mini-PC sur le terrain », aideront à tirer profit de la puissance de l’IIdO en rendant intelligents les biens d’équipement plus âgés. À un moment donné, l’informatique de périphérie fera partie des ingrédients, bien que la puissance de traitement accrue des RTU signifie qu’ils font déjà partie d’un réseau distribué, traité à la périphérie du réseau.

L’avantage est la faible latence obtenue en traitant les données là où elles sont produites - ce qui est essentiel pour une surveillance en temps réel. De plus, cette capacité périphérique offre une modularité linéaire qui sera essentielle pour soutenir le déploiement accru d’appareils de communication qui diminuent la pression pesant sur les infrastructures centrales du réseau.

Avec ses biens d’équipement dispersés géographiquement et ses multiples processus qui produisent tous d’énormes quantités de données, la clé permettant d’assurer que ces améliorations aident la performance des entreprises est qu’elles sont capables de les capturer et de les interpréter en temps réel. La toute dernière et la plus robuste des technologies de RTU est spécifiquement axée sur cela, ce qui aide les exploitants à remplir leurs obligations à l’égard de leurs investisseurs et de leurs clients.