FR2642550A1 - Procede de surveillance sequentielle par voie optique avec controle du fonctionnement des moyens optiques utilises - Google Patents

Abstract

On alimente les sources lumineuses 5 de manière séquentielle, pour créer des signaux lumineux successifs qui sont transmis par une fibre optique 16 à une pluralité de capteurs optiques 20, par l'intermédiaire d'un démultiplexeur 18. On compare, après conversion en signal électrique, chacun des signaux lumineux successifs provenant d'une source lumineuse à une valeur limite déterminée. On détermine le rapport du signal provenant de chacun des capteurs 20 au signal de la source lumineuse correspondante, après conversion de ces signaux en signaux électriques. On compare le rapport des signaux à deux valeurs prédéterminées et à une troisième valeur inférieure aux deux premières et on détermine en fonction des résultats des comparaisons effectuées, l'état de fonctionnement des sources 5 et des moyens optiques de surveillance et l'état d'un organe associé à ce capteur dont on assure la surveillance.

Description

L'invention concerne un procédé de surveillance séquentielle par voie optique d'une installation, avec contrôle de fonctionnement des moyens de surveillance.

On connait des installations industrielles qui comportent une partie active dans laquelle est effectué le processus industriel et un poste de conduite et de surveillance séparé de la zone active de l'installation par une distance qui peut être importante.

Dans la demande de brevet français FR-A2.585.159 déposée au nom de FRAMATOME, on a décrit un procédé et un dispositif permettant de transmettre des informations et des ordres par voie optique entre un poste de commande et la partie active d'une installation.

Les informations et les ordres peuvent être transmis et exploités sous la forme de signaux tout ou rien, tout ou peu, analogiques ou encore digitaux.

Dans une telle installation, toutes les informations et ordres transitent en permanence dans une même fibre optique joignant le poste de conduite à la partie active de l'installation.

Il est nécessaire de disposer. pour chacune des voies de mesure, de moyens de conversion optoélectroniques et de moyens de comparaison des signaux électriques obtenus par conversion à partir des signaux lumineux. de manière que l'opérateur puisse disposer en même temps de toutes les informations provenant de la zone active.

Dans le brevet US-A-4.367.040, on a décrit un système de mesure de température du rotor d'une machine tournante comprenant. pour chaque voie de mesure, une source lumineuse, un dispositif de conversion opto-électronique du signal émis et un dispositif de conversion opto-électronique du signal reçu. La valeur de mesure est déterminée en calculant la différence entre les deux signaux électriques obtenus par conversion du signal reçu et du signal émis respectivement.

Dans la demande de brevet japonais JP-A 56-112131, on a décrit un dispositif de transmission de signaux par voie optique comprenant un convertisseur opto-électronique du signal reçu, sur chacune des voies du dispositif de transmission.

Dans tous les dispositifs selon l'art antérieur mentionnés ci-dessus, il est nécessaire de placer un convertisseur opto-électronique sur chacune des voies de mesure. Dans le cas où les signaux transmis sont des signaux tout ou rien ou tout ou peu, chacune des voies de réception de ces signaux doit comporter un convertiseur opto-électronique.

Dans les installations industrielles, il est nécessaire de contrôler et de surveiller la position d un grand nombre de composants tels que des vannes et le déclenchement d'appareils de contrôle tels que des pressostats ou des thermostats dont le basculement peut. dans certains cas, entrainer une alarme.

Le nombre de composants ou d appareils associés à une installation industrielle peut varier depuis quelques centaines jusqu'à plusieurs milliers.

A titre d exemple, dans la partie chaudière d'un réacteur nucléaire à trois boucles, on estime à environ 7000 le nombre de composants dont on doit surveiller la position ou l'état.

La position ou l'état de ces composants ne connait pas de variations fréquentes dans la plupart des cas mais il est important de savoir si un ordre donné est bien exécuté ou encore, Si par suite d'une erreur de manoeuvre. une vanne ou un contacteur n'a pas changé de position de manière anormale ou encore si une grandeur physique telle que la pression ou la température n'a pas atteint une valeur limite dans certaines parties de l'installation,
On ne connaissait pas jusqu'ici de procédé de contrôle ou de surveillance d'une installation industrielle par voie optique utilisant des signaux tout ou peu et permettant de recourir à un nombre réduit de convertisseurs opto-électroniques et d' am- plificateurs pour le traitement des signaux, On ne connaissait pas non plus de procédé et de dispositif permettant d'assurer en permanence un contrôle efficace du fonctionnement des moyens optiques de surveillance.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de surveillance séquentielle par voie optique d une installation avec contrôle du fonctionnement des moyens optiques de surveillance, consistant à émettre au moins deux signaux lumineux à partir d'au moins deux sources lumineuses, à sélectionner sur chacun des signaux lumineux un signal à bande spectrale étroite centrée sur une longueur d'onde determinée, les longueurs d onde des signaux sélectionnés étant toutes différentes, à faire parvenir les signaux de longueurs d'onde différentes dans une zone de mesure, a diriger les signaux suivant leur longueur d'onde pour envoyer chaque signal sur un capteur optique, à récupérer les signaux en sortie du capteur bptique et à les convertir en un signal électrique puis à traiter chaque signal électrique obtenu pour obtenir l'état d un organe contrôlé ou surveillé, ce procédé permettant d éviter l'utilisation de nombreux convertisseurs opto-électroniques et de nombreux amplificateurs pour traiter les signaux.

Dans ce but - on alimente les sources lumineuses de manière séquentielle de manière à créer des signaux lumineux successifs, - on compare, après conversion en un signal électrique. chacun des signaux lumineux successifs provenant d'une source lumineuse à une valeur limite prédéterminée, - on détermine le rapport du signal provenant de chacun des capteurs au signal de la source lumineuse cor respondante, après conversion de ces signaux en signaux électriques.

- on compare le rapport des signaux à deux valeurs prédéterminées et à une troisième valeur inférieure aux deux premières.

- et on détermine en fonction des résultats des comparaisons effectuées, l'état de fonctionnement des sources et des moyens optiques de surveillance et l'état de l'organe contrôlé ou surveillé.

L'invention est également relative à un dispositif de surveillance par voie optique d'une installation industrielle permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l inven- tion,
La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de surveillance suivant l inven- tion et suivant un premier mode de réalisation.

La figure 2 est un diagramme montrant la variation au cours du temps des signaux lumineux à la sortie des capteurs optiques et la variation des signaux électriques correspondants.

La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de surveillance permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation
La figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de surveillance permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un troisième mode de réalisation.

La figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et suivant un quatrième mode de réalisation.

Sur la figure 1, on voit un dispositif de surveillance par voie optique suivant l'invention permettant de réaliser la surveillance d'une installation industrielle, depuis un poste de conduite éloigné de la zone active de l'installation.

Sur la figure 1, on a indiqué de manière schématique trois zones d'espace I, 11 et III séparées par des lignes verticales en traits mixtes. La zone I correspond au poste de conduite, les éléments situés à gauche de la première ligne verticale étant situés dans ce poste de conduite.

La zone III correspond à la zone active de l'installation industrielle dans laquelle on réalise la surveillance et le contrôle d'organes de cette installation qui peuvent etre en très grand nombre.

Enfin, la zone II représente l'espace existant entre le poste de conduite et la zone active de l'installation.

La largeur de l'espace I peut être de plu- sieurs centaines de metres et même de plusieurs kilomètres.

Le dispositif de surveillance suivant l'in- vention comporte. à l'intérieur du poste de commande, un générateur de courant électrique 1 alimentant plusieurs lignes disposées en parallèle 2a, 2b... 2x, .v. 2n + 1.

Sur chacune des lignes sont disposés en série un module de commande 4 et une source optique 5.

le module de commande 4 permettant d'assurer la liaison entre le générateur de courant et la source optique 5 correspondante et donc l'alimentation de la source 5. lorsqu un signal parvient au module de commande par l'intermédiaire d'une ligne 6.

Les sources optiques 5 sont constituées par des diodes électroluminescentes ayant chacune un spectre d'émission relativement large.

Chacune des sources optiques 5 est reliée par l'intermédiaire d'une fibre optique 7 à une entrée d'un multiplexeur 8.

Les spectres des sources 5 sont tels que leur ensemble couvre l'étendue de la zone active spectrale du multiplexeur 8.

Par la suite, les éléments de chacune des voies 2a, 2b, 2c, ... 2n + 1 serontdésignés soit par son repère sans indice, soit par son repère muni d'un indice (a. b, . . x, ... n + 1), dans le cas où cet élément est associé à la ligne (2a, 2b, ... 2x ....

2n + 1) correspondante.

Le multiplexeur 8 ou multiplexeur d'émission reçoit sur chacune de ses n + 1 entrées un flux lumineux à large bande spectrale et réalise une sélection une bande étroite de ce spectre d une largeur de quelques nanomètres, dont la longueur d onde centrale est fonction de la position de la voie d'entrée dans le multiplexeur.

Les différents signaux à bande spectrale étroite sélectionnés par le multiplexeur d'émission 8 sont envoyés sur la voie de sortie unique de ce multiplexeur à laquelle est reliée une fibre optique 10. La fibre optique 10 reçoit donc un signal optique complexe constitué par la juxtaposition de n + 1 signaux à faible largeur spectrale centrés sur une longueur d'onde bien déterminée. Les différentes longueurs d ondes des signaux élémentaires sont toutes différentes.

La fibre 10 assure la liaison entre la sortie du multiplexeur 8 et un coupleur Il dans lequel le flux lumineux est divisé en deux parties sensiblement égales.

Une première partie du flux lumineux est dirigée par une fibre optique 12 dans un convertisseur opto-électronique 13,
La seconde partie du flux lumineux est en voyée dans une fibre optique t4 et traverse un second coupleur 15 sans être affectée par ce coupleur.

Une fibre optique 16 de grande longueur assure la Jonction entre le coupleur 15 et un multiplexeur-démultiplexeur 18 disposé dans la zone active de l'installation industrielle.

Le multiplexeur-démultiplexeur 18 assure le fractionnement du signal lumineux transmis par la fibre optique 16 en n + 1 signaux lumineux à bande spectrale étroite centrés chacun sur une des longueurs d onde centrale des signaux sélectionnés à l'entrée du multiplexeur d'émission 8.

En effet, les multiplexeurs 8 et 18 sont identiques et sont constitués par des polychromateurs ayant en particulier des zones spectrales actives identiques.

Le multiplexeur-démultiplexeur 18 disposé dans la zone active de l'installation comporte n l 1 sorties a chacune desquelles est reliée une fibre optique 19 qui reçoit un signal lumineux de faible largeur spectrale centré sur une longueur d'onde déterminée.

Les longueurs d'onde centrales des signaux parcourant les différentes fibres 19a 19b, ... 19n, 19n + 1 sont toutes différentes.

Chacune des fibres optiques 19 transmet un signal lumineux à un capteur optique à réflexion 20 assurant la surveillance ou le contrôle d'un organe de l'installation industrielle. Un tel organe peut être constitué par exemple par un interrupteur ou une vanne dont on veut surveiller l'état de fermeture ou d'ouverture.

Les capteurs 20 sont constitués, comme il sera expliqué plus loin, par des capteurs tout ou peu renvoyant une partie du signal lumineux, quel que soit leur état traduisant l'état de 1 organe surveillé,
Les signaux lumineux réfléchis par les capteurs 20 sont renvoyés par les fibres 19 sur les dif férentes sorties du multiplexeur 18 puis les signaux sont regroupés dans la fibre optique 16, afin de parcourir l'espace séparant la zone active de l'installation du poste de conduite I.

Le flux lumineux circulant dans la fibre 16 parvient au coupleur 15, à l'intérieur du poste de commande. Le coupleur 15 assure la division du flux lumineux en deux parties sensiblement égales, dont une première partie retourne vers la source lumineuse correspondant au capteur dont on veut connaitre la position, par l intermédiaire du coupleur 11 et du multiplexeur 8. Cette première partie du flux lumineux n'affecte en rien la source lumineuse.

La seconde partie du flux lumineux est dirigée par la fibre optique 21 sur un convertisseur optoélectronique 22.

Les convertisseurs opto-électroniques 13 et 22 qui peuvent être constitués par des photodiodes fournissent en sortie un signal électrique représentatif du signal lumineux transmis par la fibre optique 12 et par la fibre optique 21 respectivement.

Les signaux électriques correspondant sont amplifiés par des amplificateurs 23 et 24 respectivement puis transmis à un module de traitement 25.

Si 1 on désigne par Pox le signal provenant de la source située sur une voie de mesure quelconque x et par Psx le signal correspondant provenant du capteur 20x, le râle du module 25 est d'élaborer un signal représentatif du rapport Psx/Pox.

Le module 25 comporte deux lignes de sorties 26 et 27 par lesquelles sont transmis à une unité de traitement 30, le signal P représentatif de la puis
ox sance d une source lumineuse 5 située sur la ligne 2x et le rapport Psx/Pox correspondant, respectivement.

L'unité de traitement 30 comporte un ensemble de modules de contrôle 28 dont le nombre correspond au nombre de voies de mesure ou encore au nombre des capteurs 20 situés dans la zone active III de l'installation,
Chacun des modules de contrôle 28 est relié à la ligne 26 et à la ligne 27, de manière que ces mo- dules de contrôle reçoivent un signal représentatif de la puissance de la source lumineuse situee sur chacune des voies de mesure et un signal représentatif du rapport Psx/Pox correspondant.

Les modules de contrôle 28 comportent également une entrée 29 permettant de faire parvenir aux modules de contrôle 28 correspondants plusieurs valeurs de seuil prédéterminées auxquelles seront comparés les signaux représentatifs des valeurs de Pox et PsxI Pox,
L'unité de traitement 30 comporte également un sélecteur de scrutation 32 comportant un nombre de voies de sorties correspondant au nombre des voies de mesure. Chacune des n + 1 sorties 33 du sélecteur de scrutation 32 est reliée à un module de contrâle 28 et chacune des lignes de contrôle 6 des dispositifs de commande 4 des sources lumineuses 5 est également reliée à une voie de sortie 33.

Le sélecteur de scrutation 32 permet d'en- voyer des signaux successivement sur chacun des dispositifs 4 afin d'assurer l'alimentation des sources 5 des diverses voies de mesure, de manière séquentielle.

Le signal de commande du selecteur de scrutation permet d activer simultanément le module de contrôle 28 de la voie de mesure correspondante qui assure la comparaison des signaux Pox et Psx/Pox qui lui parviennent de la voie de mesure avec les valeurs de seuil introduites par la voie d'entrée 29.

L'unité de traitement 30 comporte en outre un module de traitement des alarmes 34, l'ensemble des éléments de l'unité de traitement 30 étant constitué par des circuits logiques et des composants électroniques.

La structure détaillée de ces élements ne sera pas décrite, dans la mesure où ces éléments sont d une structure classique et bien connue de i'électro- nicien et font partie des fournitures habituelles nécessaires pour le montage de dispositifs électroniques de contrôle.

On va maintenant se reporter à la figure 2 pour décrire plus en détail le traitement des signaux élaborés sur chacune des voies de mesure.

Dans la partie supérieure de la figure 2, on a représenté le flux ou la puissance lumineuse des signaux sur une voie de mesure, en fonction du temps et, dans la partie inférieure de la figure 2, l amplitude des signaux électriques correspondant aux signaux lumineux, sur la meme voie de mesure, en fonction du temps,
La courbe 40 représente l'intensité du flux lumineux à l'entrée du capteur de mesure 20 de la voie de mesure considérée. Les courbes 4t et 42 représentent le flux réfléchi par le capteur 20 et envoyé, par l'intermédiaire du multiplexeur 18 et du coupleur 15, sur le convertisseur opto-électronique 22.

Le flux lumineux dont l'intensité est représentée par la courbe 40 correspond sensiblement au flux lumineux de la source optique de la voie de mesure correspondante de puissance Pox.

La courbe 44 représente l'amplitude du signal électrique représentatif de la puissance Pox et les courbes 45 et 46, l'amplitude du signal électrique correspondant au signal lumineux réfléchi par le capteur et représenté par les courbes 41 et 42.

Comme il est visible sur la figure 2, du temps O au temps t1, le capteur optique est dans une position telle qu'il refléchit la quasi totalité du flux qu'il reçoit, la courbe 41 se trouvant très peu en-dessous de la courbe 40.

La faible différence de niveau entre les courbes 40 et 41 représente l'atténuation du signal dans le capteur et dans les connecteurs de liaison de la voie de mesure.

Du temps t7 au temps t2, le capteur passe de sa première position où il réfléchit la quasi totalité du flux reçu à sa seconde position dans laquelle le signal réfléchi est fortement atténué par rapport au signal d'entrée,
L'intérêt d'un capteur tout ou peu tel que les capteurs 20 du dispositif représenté sur la figure 1 est qu'il existe toujours au moins une portion du signal qui est réfléchie, quelle que soit la position du capteur. Ceci permet de contrôler la continuité de la ligne, un signal réfléchi de valeur nulle signifiant une interruption du fonctionnement de la ligne de mesure,
La courbe 42 traduit l'atténuation du signal lumineux, dans la seconde position du capteur, entre les temps ti et t2.

Après le temps t2, le capteur revient dans sa première position et le signal lumineux reprend sa valeur initiale donnée par la courbe 41.

Les signaux électriques correspondant aux signaux lumineux fournis par les convertisseurs optoélectroniques 13 et 22 subissent des variations d'amplitude qui ont exactement la même forme que les variations de flux lumineux du signal du capteur.

Les signaux électriques transmis par le module 25 et représentatifs des valeurs Pox et Psx/Pox sont traités dans les modules de contrôle 28 où ils sont comparés à des valeurs de seuil.

D'une manière générale, le rapport R =
Psx/Pox peut s'exprimer de la manière suivante
Psx/Pox = A + B ç = R.

Le paramètre A correspond à l'ensemble des pertes en ligne entre la source et le capteur.

Le facteur B correspond à l'ensemble des pertes en ligne entre le capteur 20 et le coupleur 11.

Le facteur variable i correspond au rapport d'atténuation du capteur qui comporte deux états stables pour lesquels le rapport présente deux valeurs extremes ; max et gamin.

En conséquence, le rapport R = Psx/Pox peut présenter deux valeurs correspondant aux valeurs extremes du rapport d'atténuation.

Ces deux valeurs peuvent s'exprimer sous la forme suivante
Psx/Pox max = A + B i max et Psx/Pox min = A + B ; min.

Sur la voie de mesure n + 1, le capteur 20 est remplacé par un corps noir 50 à absorption totale du flux lumineux à la sortié de la fibre optique cçr- respondante 19 n + 1.

Sur cette voie de mesure, le rapport du capteur tend vers la valeur nulle, puisque le seul signal de retour est le signal de réflexion à l'entrée du démultiplexeur 6.

Dans ce cas
Psx/Pox tend vers A.

La mesure de ce rapport permet de surveiller l'évolution des composants communs aux différentes voies de mesure et de compenser par des moyens électroniques, les atténuations des signaux dues au vieillissement des composants.

A l'intérieur du module de contrôle 28 qui a été activé et qui correspond à la voie de mesure sur laquelle la source lumineuse est alimentée, par activation du dispositif de commande 4, on effectue la comparaison du signal représentatif du signal lumineux
Pox de la source à une valeur de seuil de faible am piltude, pour déterminer Si la source fonctionne et réalise la transmission d un flux lumineux significatif au capteur de mesure.

Dans le cas ou le signal représentatif du flux lumineux Pox est inférieur à la valeur de seuil.

un signal de défaut est transmis par une sortie 51 du module 28.

L'opérateur est informé, par exemple par un voyant ou tout autre type d'alarme que la voie de mesure correspondante est en défaut et qu'elle ne peut donc donner une information significative sur l'état de l'organe surveillé ou contrôlé par la voie de mesure
Dans le cas contraire, l'opérateur pourra prendre en compte les informations données par la voie de mesure.

Dans le cas où l'on enregistre un signal de défaut sur l'ensemble des voies de mesure, on peut en conclure qu'une partie de l'installation commune à toutes les voies de mesure, par exemple le générateur de courant, se trouve défaillante.

Le module de contrôle 28 qui a été activé effectue également la comparaison du rapport Psx/Pox à deux valeurs de seuil choisies de manière à déterminer sans ambiguïté 1 état du capteur optique et de l'orga- ne surveillé par ce capteur optique.

Suivant la valeur relative de l'amplitude du signal minimal (courbe 46) par rapport à l'amplitude du signal maximal (courbe 45) on choisit une première valeur de seuil, par exemple 0,8, au-dessus de laquelle on considère que le capteur optique est dans sa première position correspondant à une première position de 1 organe surveillé. On choisit une sec-onde valeur de seuil (par exemple 0,6) en-dessous de laquelle on peut considérer que le capteur optique est dans sa seconde position correspondant à la seconde position de l'organe surveillé.

Ces positions peuvent correspondre, par exemple, à l'état d ouverture ou de fermeture d'une vanne ou d'un contacteur électrique.

Si le rapport Psx/Pox se situe entre les deux valeurs de seuil, il subsiste une ambiguïté sur la position de l'organe surveillé par le capteur et l'information donnée par la voie de mesure ne présente pas une fiabilité suffisante. On obtient alors un signal de défaut de l'installation pour la voie considéree.

Sur la figure 2 on a également représenté une ligne horizontale 47 correspondant à l'ensemble des signaux de bruit reçus par l installation. Le niveau de ces signaux est déterminé, par la mesure sur la voie n + ' comportant le corps noir.

Chacun des modules de contrôle 28 associé à une voie de mesure comporte deux voies de sortie 52 et 53 dont l'une reçoit un signal de sortie dans le cas ou le capteur optique et l'organe surveillé sont dans une première position et dont l'autre reçoit un signal dans le cas ou le capteur optique et l'organe surveillé sont dans une seconde position.

Les voies de sortie 52 et 53 peuvent Être reliées à des voyants, d'autres dispositifs d'affichage de tout type, des alarmes ou fournir des entres sous forme numérique à un calculateur de surveillance du processus industriel.

D'autre part, les modules de contrôle 28 effectuent la comparaison du signal représentatif de
Psx/Pox à une valeur de seuil prédéterminée et faible.

Dans le cas où la valeur du rapport est in férieure à la valeur de seuil, le module 28 émet un signal de défaut relatif à la voie de mesure corres pondante.

Dans le cas où, lors d'un cycle complet de scrutation des voies de mesure, une seule voie émet un signal de défaut, on peut en conclure que cette voie et cette voie seulement présente une anomalie de fonc tionnement.

E revanche, Si le signal de défaut apparait pour toutes les voies, on est certain que l'anomalie concerne es parties de cheminement du flux lumineux communes à toutes les voies de mesure.

Le procédé et le dispositif de surveillance suivant l'invention ont donc l'avantage d'effectuer un contrôle ssstematique de l'ensemble des éléments de mesure optique utilisés pour la surveillance.

Eï outre, chacune des voies de mesure est activée séksentiellement grâce au sélecteur de scrutation 32 si bien que les sources lumineuses ne sont utilisées que pendant un temps très court nécessaire pour effectuer la surveillance ou le contrôle de l'organe correspondant de l'installation.

On augme-nte ainsi la durée de vie de ces sources lumineuses, la durée d'utilisation cumulée pouvant etre très faible par rapport à la durée d'utilisation de l'ensemble du dispositif. Les variations de l'intensité des sources lumineuses sont également sans effet sur la mesure.

En outre, dans la mesure où les signaux lumineux parviennent de manière séquentielle à des dispositifs de contrôle opto-électroniques, il est possi- ble de reduire à une valeur très faible le nombre de ces dispositifs de contrôle et des amplificateurs as souciés
On utilisera généralement seulement deux dispositifs de conversion opto-électroniques associes chacun à un amplificateur.

Sur la figure 3, on a représenté une première variante d'un dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé de surveillance suivant l'invention.

Les éléments correspondants sur les figures 1 et 3 portent les mêmes repères,
Seule l'unité de traitement 30 et le module de traitement 25 ont été modifiés et remplacés par un microprocesseur qui assure toutes les fonctions des modules 25, 28 et 32 du mode de réalisation représenté sur la figure 1.

Ces fonctions ont été symbolisées, à l'inte- rieur du microprocesseur, par des rectangles 55, 56 et 57.

Le rectangle 55 correspond aux fonctions du module 25, c'est-à-dire à la fonction de calcul du rapport Psx/Pox et de transmission des signaux Pox et Psx/ Pox.

Le rectangle 56 correspond aux fonctions de commande séquentielle de synchronisation et d'adressage.

Le rectangle 57 correspond aux fonctions d'affichage des seuils, de comparaison, de signalisation et d'élaboration des alarmes,
Le microprocesseur constituant l'unité de traitement 30 peut être constitué par un microprocesseur du type 6081 ou 6083 commercialisé par la Société
MOTOROLA.

Sur la figure 4, on a représenté une seconde variante de réalisation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de surveillance suivant l'invention, en utilisant un grand nombre de voies de mesure et donc un grand nombre de capteurs permettant la surveillance de nombreux organes d'une installation industrielle.

Les différentes voies de mesure, dans leur partie d'émission sont séparées en plusieurs blocs d'émission tels que 6t et 62.

Dans chacun des blocs d'émission 61, 62, les sources optiques 60 sont constituées par des diodes électroluminescentes ou des diodes laser à bande étroite centrées chacune sur une longueur d'onde bien déterminée, les différentes longueurs d'onde et les différentes sources 60 étant toutes différentes.

Il n est donc pas nécessaire de réaliser une sélection de longueur d'onde en utilisant un multiplexeur comme dans le mode de réalisation des figures 1 et 3.

Les sources 60 sont reliées par des fibres optiques 64 eou S4 ) à uo coupleur 65 (ou 65').

Chacun des coupleurs 65, 65' , ... est relié par une fibre optique 68, 68 à un coupleur diviseur de faisceau 69 (69') qui divise le flux lumineux en deux parties sensiblement égales dont l'une est envoyée sur un convertisseur opto-électronique 70 et dont l'autre traverse un second coupleur diviseur de faisceau 71 pour étre envoyé sans modification dans une fibre optique 72 de liaison entre le poste de conduite et la partie active de l'installation industrielle.L'extrémité de la fibre optique 72 parvenant dans la partie active de l'installation est reliée à un multiplexeur 73 qui réalise la séparation par longueur d'onde, sur ses voies de sortie, du signal complexe élaboré par le coupleur 65 -et transmis par les fibres optiques 68 et 72 et par l'intermédiaire des coupleurs E9 et 71.

Chacune des voies de sortie du multiplexeur 73 est reliée, par l'intermédiaire d'une fibre optique 75, à un capteur optique 77 associé à un organe de la partie active de l'installation industrielle dont on assure la surveillance.

Les capteurs 77 sont des capteurs à réflexion du type tout ou peu réfléchissant la quasi totalité du flux lumineux reçu dans une première position et une proportion réduite de ce flux lumineux dans une seconde position, chacune des positions du capteur optique correspondant à une position de l'organe placé sous surveillance (par exemple la position d'ouverture et de fermeture d'une vanne).

Le flux lumineux réfléchi par le capteur 77 est renvoyé, par l'intermédiaire du multiplexeur 73 et de la fibre optique 72, sur un coupleur diviseur de faisceau 71 qui réalise la séparation du faisceau lumineux renvoyé par le capteur en deux parties sensiblement égales dont l'une est transmise à un convertisseur opto-électronique 80 et dont l'autre est ren voyée par l'intermédiaire du coupleur 69 de ia fibre 68 et du coupleur 65 sur les sources optiques 60 sans modification de ces sources.

Chacun des blocs d'émission 61, 62, ... comporte un nombre de voies sur chacune desquelles est placée une source optique 60 identique au nombre de sorties du multiplexeur 73 correspondant et au nombre de capteurs 77 associés aux sorties du multiplexeur 73 par l'intermédiaire de fibres optiques 75.

Sur 1' une des voies de mesure (voie n + 1) le capteur 77 est remplacé par un corps noir 81 assurant l'absorption totale du flux lumineux à la sortie de la fibre 75 n + 1.

Cette voie de mesure particulière permet, comme précédemment décrit, de surveiller l'évolution des composants communs aux différentes voies reliées au multiplexeur 73 et de compenser l'atténuation des signaux due au vieillissement de ces composants.

Le dispositif comporte en outre une unité de traitement 30 qui est constituée, comme dans le cas du dispositif représenté sur la figure 3, par un microprocesseur permettant d assurer les différentes fonctions énumérées, dans le cas du microprocesseur 30 du dispositif représenté sur la figure 3.

En particulier, ce microprocesseur permet d'assurer la commande séquentielle de moyens de commande 59 permettant l'alimentation des sources 60, l'une à la suite de l'autre, pour activer successivement chacune des voies de mesure,
Le dispositif comporte en outre un module de commutation 90 auquel sont reliées par des conducteurs les sorties des convertisseurs opto-électroniques 70 et 80.

Les sorties du module de commutation 90 sont reliées par l'intermédiaire d'amplificateurs 82 et 83 au microprocesseur 30 permettant de traiter les signaux électriques correspondant aux signaux optiques reçus par les convertisseurs 70 et 80.

Les signaux reçus par les convertisseurs opto-électroniques 70 par l'intermédiaire des coupleurs 69 correspondent aux signaux des sources lumineuses des blocs d'émission 61 et 62.

Les signaux lumineux reçus par les convertisseurs opto-électroniques 80 correspondent aux signaux réfléchis par les capteurs 77 et transmis par l'intermediaire des multiplexeurs 73 et des coupleurs 71.

Le module de commutation 90 est piloté par le microprocesseur 30 assurant une fonction de commande séquentielle de manière à faire parvenir aux amplificateurs 82 et 83 et au microprocesseur 30, à chaque instant, les signaux électriques correspondant aux signaux lumineux Pox et Psx de la voie de mesure en cours d'activation.

On obtient ainsi une scrutation séquentielle de chacun des capteurs 77 et donc une surveillance de chacun des organes auxquels sont associés ces capteurs.

Les avantages du dispositif représenté sur la figure 4 et du procédé de surveillance correspondant sont les memes que dans le cas des deux variantes décrites précédemment et sont liés au caractère séquentiel des voies de mesure et de surveillance.

Cette variante permet de réaliser l'alimen- tation d'un grand nombre de capteurs mais suppose l'utilisation d'un grand nombre de diodes électroluminescentes ayant chacune un spectre étroit centré sur ure longueur d'onde déterminée.

Il est également nécessaire d'utiliser un multiplexeur associé à chacun des blocs d'émission et un convertisseur opto-électronique associé à chacun des multiplexeurs.

Sur la figure 5, on a représenté un dispositif selon une troisième variante de réalisation permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l'invent ion.

Dans ce dispositif, les sources lumineuses 85 sont reliées aux différentes entrées d'un multiplexeur-démultiplexeur 86 qui comporte plusieurs voies de sortie.

Dans le mode de réalisation décrit, trois fibres optiques 87, 87' et 87" sont reliées à trois sorties différentes du multiplexeur-démultiplexeur 86.

Ces sorties sont placées en des points bien précis sur le multiplexeur qui est réalisé sous la forme d'un polychromateur.

Si on alimente la source lumineuse 85n, cette source lumineuse émet un rayonnement d'une lon gueur d'onde centrée sur une longueur d onde n.

En sortie du multiplexeur-démultiplexeur 86, on obtient sur la voie centrale 87' une émission lumineuse centrée sur la longueur d'onde ( n et sur les voies extrêmes 87 et 87", des émission lumineuses cen trées sur les longueurs d'onde À n +d A n et Si n -a An.

Chacune des voies 87, 87' et 87" permet de transmettre les émissions lumineuses correspondantes à des multiplexeurs-démultiplexeurs 88, 88' et 88".

Les multiplexeurs-démultiplexeurs 88, 88 et 88" comportent n + 1 voies de sortie 93 et un corps noir 94.

Chacun des capteurs 93 est alimenté par un rayonnement lumineux à bande spectrale étroite centrée sur une longueur d'onde bien déterminée.

On peut ainsi alimenter un grand nombre de capteurs sans avoir à augmenter dans les mêmes proportions le nombre de sources lumineuses 85.

Le traitement des signaux lumineux et des signaux électriques est effectue comme dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 4, par une unité de traitement 30 constitue par un microprocesseur permettant de réaliser une alimentation sé- quentielle des sources 85 et une activation séquentielle des voies de mesure.

Les éléments correspondants sur les figures 4 et 5 permettant la conversion et le traitement se- quentiel des signaux portent les mêmes repères.

Dans tous les cas, le procédé suivant ligne vention et les dispositifs correspondants permettent de réaliser une surveillance d'un grand nombre d'organes dans la zone active d'une installation industrielle, par voie optique, c'est-à-dire sans interférence électrique entre les voies de mesure qui sont d autre part totalement insensibles aux parasites émis par des dispositifs extérieurs, par exemple, dans la zone active de l'installation industrielle.

Le procédé et les dispositifs suivant l'invention ont également l'avantage d'alimenter chacune des sources lumineuses uniquement pendant le temps nécessaire pour réaliser la surveillance et le contro- le de l'organe correspondant.

Les résultats de mesure sont insensibles aux variations dans le temps des caractéristiques des diode des électroluminescentes utilises, puisque ces mesures ou contrâtes sont effectués à partir du rapport du signal instantané émis par le capteur au signal de la source. Le procédé permet d'assurer à tout instant le controle de l'état des éléments optiques assurant la surveillance et en particulier de détecter triés rapidement la perte d'une source lumineuse, un défaut dans la liaison optique ou un défaut d'un composant commun à l'ensemble des voies de mesure.

Enfin, le procédé suivant l'invention permet de reduire le nombre des composants utilisés et notamment les convertisseurs opto-électroniques et les amplificateurs à haut gain utilisés pour amplifier les signaux électriques représentatifs des signaux Pox et
Psx.

Le procédé et le dispositif suivant l inven- tion peuvent être appliqués à la surveillance des organes de toute installation industrielle complexe et plus particulièrement de toute installation présentant des zones sensibles tels qu'un réacteur nucléaire ou une unité de transformation chimique ou pétrochimique.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de surveillance séquentielle par voie optique d'une installation, avec contrôle du fonctionnement des moyens de surveillance, consistant à émettre au moins deux signaux lumineux, à partir d'au moins deux sources lumineuses (5, 60, 85), à sélectionner sur chacun des signaux lumineux un signal à bande spectrale étroite centrée sur une longueur d'onde déterminée, les longueurs d'onde des signaux sélectionnés étant toutes différentes, à faire parvenir les signaux de longueurs d'onde différentes dans une zone de mesure, à diriger les signaux, suivant leur longueur d onde pour envoyer chaque signal sur un capteur optique déterminé (20, 77, 93) à récupérer les signaux en sortie des capteurs optiques et à les convertir en un signal électrique puis à traiter chaque signal électrique obtenu pour obtenir l état d'un organe surveillé, caractérisé par le fait - qu'on alimente les sources lumineuses (5, 60, 85) de manière séquentielle, de manière à créer des signaux lumineux successifs, - qu'on compare, après conversion en signal électrique, chacun des signaux lumineux successifs provenant d'une source lumineuse à une valeur limite prédéterminee, - qu'on détermine le rapport du signal provenant de chacun des capteurs (20, 77, 93) au signal de la source lumineuse correspondante, apres conversion de-ces signaux en sigriaux électriques, - qu'on compare le rapport des signaux à deux valeurs prédéterminées et à une -troisième valeur inférieure aux deux premières, - et qu'on détermine, en fonction des résultats des comparaisons effectuées, l'état de fonctionnement des sources et des moyens optiques de surveillance et l'état de l'organe surveillé.

2.- Procédé suivant la revendication 1, ca caractérisé par le fait que chacune des sour,ces (5, 35) est constituée par une diode électroluminescente à large bande spectrale et qu'on prélève sur chacune des sources, un signal lumineux à bande spectrale étroite centré sur une longueur d'onde prédéterminée.

3.- Procédé de surveillance suivant la re vendication 1, caractérisé par le fait que chacune des sources (60) est constituée par une diode électroluminescente ayant un spectre de faible largeur centré sur une longueur d'onde déterminée et qu'on rassemble les rayonnernents lumineux des différentes sources (60) sous la forme d'un rayonnement complexe pour les transmettre de manière groupée dans la zone active de

I' installation.

4.- Procédé de surveillance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'un au moins des capteurs optiques (20, 77, 93) est remplacé par un dispositif (50, 81, 94) à absorption totale du flux lumineux, le rapport -du signal dans la voie de mesure correspondant au dispositif à absorption totale par rapport au signal lumineux de la source permettant de surveiller l'évolution des composants communs aux différentes voies de mesure.

5.- Procédé de surveillance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les capteurs (20, 77, 93) sont des capteurs à réflexion tout ou peu et qu'on détermine un premier état du capteur et de l'organe surveillé, dans le cas où le rapport du signal provenant du capteur au signal de la source lumineuse correspondante est inférieur a' une première valeur prédéterminée et un second état du capteur et de l'organe surveillé, dans le cas où le rapport du signal provenant du capteur au signal de la source lumineuse (5, 60, 85) correspondante est supérieur à une seconde valeur prédéterminée.

6.- Dispositif de surveillance séquentielle par voie optique d'une installation industrielle comportant un poste de conduite et une zone active éloignée du poste de conduite comportant, à l'intérieur du poste de conduite, un ensemble de sources lumineuses (5, 60, 85X, un élément. optique (8) permettant de regrouper les émissions lumineuses des sources (5. 60, 85) et des moyens de prélèvement (11X, de conversion en signaux électriques (13) et de traitement (25) des signaux lumineux des sources (5. 60, 85 > ainsi que des moyens de prélèvement (15), de conversion (22 > et de traitement (25) de signaux de mesure et de surveillance provenant de la zone active de l'installation, une fibre optique (16) de liaison entre le poste de conduite et la zone active de l'installation et, à l'intérieur de la zone active, au moins un multiplexeur-démultiplexeur (t8) relié par une voie d'entrée à la fibre (16 > et par une pluralité de voies de sortie à une pluralité de capteurs à réflexion, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus, a à l'intérieur du poste de conduite, un dispositif de sélection (32 > permettant d'alimenter les sources (5, 60, 85) de. ma- nière séquentielle et de piloter des modules de traitement (28) des signaux électriques correspondant aux signaux optiques transmis depuis la zone active par les capteurs (20), de manière séquentielle, en fonction de l alimentatio-n sêquentielle des sources (5.

60, 85).

7.- Dispositif de surveillance suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les sour ces lumineuses (5) sont constituées par des diodes électroluminescentes à large spectre et que l'élément optique (8) disposé dans le poste de conduite est constitué par un polychromateur dont les voies d'en- trée sont reliées chacune a une source lumineuse (5) de maniere à prélever sur le rayonnement de cette source lumineuse un rayonnement à faible largeur spectrale centré sur une longueur d onde déterminée.

8.- Dispositif de surveillance suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les sources lumineuses (60) sont constituées par des diodes électroluminescentes à faible largeur spectrale cen trées chacune sur une longueur d onde déterminée et que l'élément optique (651 disposé dans le poste de conduite est constitué par un coupleur dont les voies d'entrée sont reliées chacune à une squrce lumineuse (601.

9.- Dispositif de surveillance suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le polychromateur (86) disposé dans le poste de conduite comporte au moins deux voies de sortie (87, 87', 87") reliées chacune à une voie d'entrée d'un multiplexeur (88. 88', 86") disposé dans la zone active de l'installation industrielle.

10.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte, à l'intérieur du poste de conduite, au moins deux blocs d'émission (61. 62} comportant chacun une pluralité de sources lumineuses (60) reliées à un moyen de couplage (65), le moyen de couplage (65 > de cha-un des blocs (61, 621 étant relié à un multiplexeur (73l disposé dans la zone active de l installation.

t1.- Dispositif de surveillance suivant L'urne quelconque des revendications 6 à 10, caractéri sé par le fait qu'il comporte de plus un module de commutation électronique (90) piloté par le dispositif de commande séquentielle des sources (60) pour la commande séquentielle des moyens de traitement des signaux électriques correspondant aux signaux optiques provenant de la zone active de l installation.

12.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que le dispositif de commande séquentielle des sources et les dispositifs de traitement des signaux électriques correspondant aux signaux provenant de la zone active sont réalisés sous la forme d'un microprocesseur (30).