Datalogger industriel : fonctionnement d’un enregistreur de données

Un datalogger est un système d’acquisition dont la fonction principale consiste à enregistrer des données dans le temps.

Il peut recevoir les informations directement depuis des capteurs raccordés à ses entrées ou récupérer des variables provenant d’équipements communicants.

À chaque acquisition, la donnée peut être associée à une date et une heure. Les différentes valeurs constituent ainsi un historique exploitable pour suivre un process, analyser un fonctionnement ou rechercher l’origine d’un événement.

Le datalogger peut fonctionner de manière autonome ou être intégré à un système plus large associant automatisation, télégestion et supervision.

Le fonctionnement d’un datalogger peut être décomposé en quatre étapes principales.

Acquisition des données

L’équipement récupère les variables à enregistrer.

Selon le système utilisé, elles peuvent provenir :

• d’entrées numériques ;
• d’entrées analogiques ;
• d’un compteur ;
• d’un capteur ;
• d’un automate ;
• d’un instrument communiquant ;
• d’un équipement accessible via un protocole industriel.

Le type de signal et les interfaces nécessaires doivent être identifiés avant de choisir l’enregistreur.

Horodatage

La donnée doit être associée à un instant précis.

L’horodatage permet de reconstituer l’évolution d’une installation et de comparer différents événements.

Cette fonction est particulièrement importante lorsqu’il faut déterminer l’ordre dans lequel plusieurs changements d’état ou alarmes se sont produits.

Enregistrement

Les informations sont conservées dans la mémoire de l’équipement.

Selon le datalogger, l’enregistrement peut être réalisé à intervalles réguliers, lors d’un changement d’état, lorsqu’un seuil est franchi ou suivant une logique définie dans l’application.

Exploitation ou transmission

Les données enregistrées peuvent ensuite être consultées localement, exportées ou transmises vers un serveur, un logiciel de supervision ou un SCADA selon les capacités de l’équipement.

Le type de données dépend avant tout des interfaces disponibles.

Données analogiques

Les signaux analogiques permettent de représenter une grandeur physique mesurée par un capteur ou un transmetteur.

Ils peuvent par exemple être utilisés pour suivre :

• une température ;
• une pression ;
• un niveau ;
• un débit ;
• une grandeur électrique ;
• toute autre variable mesurée par l’instrumentation adaptée.

Le datalogger enregistre la valeur qui lui est fournie par le système de mesure.

Données numériques

Une entrée numérique représente généralement un état.

Elle peut notamment indiquer :

• marche ou arrêt ;
• défaut ;
• ouverture ou fermeture ;
• présence ou absence d’un signal ;
• changement d’état d’un équipement.

L’enregistrement de ces transitions permet de reconstruire une chronologie précise des événements.

Données provenant d’équipements communicants

Un datalogger industriel peut également récupérer directement les variables disponibles dans un automate, un compteur ou un instrument lorsqu’un protocole compatible est utilisé.

Cette approche limite le besoin de dupliquer certains signaux physiques et permet d’exploiter les données déjà présentes sur le réseau industriel.

Toutes les données ne doivent pas nécessairement être enregistrées de la même manière.

Enregistrement périodique

La variable est mémorisée à intervalle régulier.

Cette méthode est particulièrement adaptée pour suivre l’évolution d’une grandeur continue : température, pression, niveau ou consommation.

La fréquence doit être choisie en fonction de la vitesse à laquelle le phénomène évolue et du niveau de détail nécessaire.

Enregistrement sur événement

Une donnée est mémorisée lorsqu’un changement déterminé se produit.

Cette méthode convient notamment aux :

• changements d’état ;
• alarmes ;
• défauts ;
• commandes ;
• franchissements de seuil.

Elle permet de limiter le volume d’informations lorsque la variable reste identique pendant de longues périodes.

Dans certaines applications, les deux méthodes sont combinées.

L’historisation permet de disposer d’informations impossibles à obtenir à partir d’une simple consultation en temps réel.

Un enregistreur de données peut notamment permettre de :

• suivre l’évolution d’un process ;
• analyser une dérive ;
• vérifier les conditions de fonctionnement d’un équipement ;
• reconstruire une séquence d’événements ;
• comprendre l’apparition d’un défaut ;
• comparer plusieurs périodes de fonctionnement ;
• conserver les mesures lorsqu’une communication distante est indisponible ;
• mettre les données à disposition d’un système de supervision.

L’objectif n’est donc pas uniquement de « collecter beaucoup de données », mais de conserver les informations réellement utiles à l’exploitation de l’installation.

Les termes peuvent recouvrir des équipements très différents.

Un système d’acquisition de données est principalement destiné à mesurer et numériser des signaux afin qu’ils puissent être exploités par un logiciel.

Le datalogger ajoute une forte dimension d’enregistrement autonome : acquisition, horodatage et conservation des informations constituent le cœur de sa fonction.

Certains systèmes d’acquisition peuvent également enregistrer les données, et certains dataloggers disposent de fonctions avancées d’acquisition. La frontière n’est donc pas absolue.

Le choix doit davantage se faire à partir des besoins de l’application :

• nombre de voies ;
• types de signaux ;
• fréquence d’acquisition ;
• durée d’enregistrement ;
• fonctionnement autonome ;
• communications ;
• conditions environnementales.

Un datalogger est principalement orienté vers l’acquisition et l’historisation des données.

Un automate programmable industriel ou PLC est principalement destiné au contrôle local d’une machine ou d’un process.

Un RTU associe généralement automatisation locale, acquisition, communications distantes, alarmes et datalogging pour les installations réparties géographiquement.

Ces fonctions peuvent cependant se recouper.

Un RTU peut par exemple intégrer un datalogger particulièrement avancé, tandis qu’un automate programmable peut enregistrer certaines variables.

Le choix doit donc dépendre de la fonction principale attendue du système plutôt que de son seul nom.

Plusieurs critères doivent être définis avant de sélectionner un enregistreur.

Le nombre de variables

Il faut identifier le nombre de mesures et d’états à enregistrer aujourd’hui, mais également les besoins d’évolution éventuels.

Le type de données

Analogique, numérique, compteur ou variable issue d’un protocole : chaque type de donnée impose des interfaces différentes.

La fréquence d’acquisition

Un enregistrement toutes les plusieurs minutes et une acquisition rapide ne nécessitent pas les mêmes performances ni la même capacité de mémoire.

La fréquence doit être cohérente avec le phénomène étudié.

La capacité d’enregistrement

Le volume dépend notamment :

• du nombre de variables ;
• de la fréquence d’acquisition ;
• du format des données ;
• de la durée d’historique recherchée.

L’horodatage

Lorsque l’ordre des événements est important, la qualité et la gestion de l’horodatage doivent être étudiées avec attention.

Les communications

Selon le projet, le datalogger peut nécessiter Ethernet, liaison série, communication cellulaire ou protocoles industriels permettant de récupérer ou transmettre les informations.

L’environnement

Température, alimentation, montage et contraintes de l’installation doivent être compatibles avec l’équipement choisi.

Plusieurs approches sont possibles selon le matériel.

Les informations peuvent être :

• consultées depuis une interface locale ;
• exportées vers un fichier ;
• récupérées par Ethernet ;
• transmises sur un réseau cellulaire ;
• échangées avec un SCADA ;
• rendues accessibles via des services réseau ;
• transférées vers une application distante.

Le choix dépend du volume de données, de la fréquence de transmission et de l’infrastructure disponible sur le site.

Sur une installation distante, il est particulièrement important de distinguer l’enregistrement local de la transmission : le système doit pouvoir continuer à collecter les données conformément à sa configuration même lorsque la liaison distante n’est pas disponible.

Le datalogging constitue une fonction particulièrement importante en télégestion.

Les sites distants ne disposent pas toujours d’une communication permanente avec le centre de supervision. Il peut donc être nécessaire de continuer à acquérir et conserver les informations localement.

Le RTU peut alors associer :

• acquisition ;
• horodatage ;
• enregistrement ;
• gestion d’alarmes ;
• automatisation locale ;
• communication avec le SCADA.

Pour les projets associant ces différentes fonctions, consultez notre gamme d’automates de télégestion RTU Ovarro.

Le TBox TG2 associe les fonctions de datalogger à celles d’un RTU et d’une passerelle de communication.

Il dispose de fonctions d’enregistrement permettant de créer des tables d’échantillonnage périodiques ainsi que des chronologies d’événements numériques et analogiques.

La plateforme peut stocker jusqu’à 250 000 données horodatées, avec possibilité d’extension sur carte SD.

Elle intègre Ethernet 10/100, USB et interfaces série RS-232/RS-485, avec une communication LTE/4G disponible selon la version.

Le TG2 prend également en charge plus de 40 protocoles, parmi lesquels Modbus RTU/TCP/ASCII, DNP3, IEC 60870-5-101/104, OPC UA, MQTT, Siemens ISO-on-TCP et EtherNet/IP.

Sa plage d’alimentation est de 9 à 30 VDC et sa température de fonctionnement s’étend de -40 °C à +70 °C.

Cette combinaison le destine notamment aux installations nécessitant acquisition, historisation et transmission de données vers un système distant.

Un enregistreur de données peut être utilisé dans de nombreux environnements industriels :

• réseaux d’eau et assainissement ;
• énergie ;
• infrastructures ;
• installations techniques ;
• machines industrielles ;
• équipements distants ;
• transport ;
• Oil & Gas ;
• essais et surveillance de process.

Le choix dépend moins du secteur que des données à acquérir et de la manière dont elles doivent être enregistrées et exploitées.

Indiquez-nous les variables à enregistrer, le nombre de points, les types de signaux, la fréquence d’acquisition, la durée d’historique recherchée et le mode de communication disponible.

Nous pouvons vous orienter vers une solution adaptée à votre application et déterminer si votre besoin relève d’un datalogger autonome, d’un RTU de télégestion ou d’une autre plateforme d’acquisition.

Étudier votre besoin d’acquisition et d’enregistrement de données.