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Systèmes de contrôle et deSystèmes de contrôle et de commande industriels commande industriels
Ingénierie d’Automatisation
Systèmes de supervisionSystèmes de supervisionindustrielleindustrielle
Systèmes d’informationsSystèmes d’informationsindustriellesindustrielles
Modèles, méthodes et outils pourl’analyse, la conception et l’implantation des :
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Automatiser ?
• Définir, implanter les règles de commande d'unsystème à partir de la connaissance du
comportement dynamique du procédé àautomatiser et des objectifs à atteindre
Dynamics ∧ Unknown Control rules ⊃ Goal
• Définir et implanter un systèmed’information permettant leséchanges entre le systèmeautomatisé et les systèmes degestion de l’entreprise (MES)
• Définir et implanter les interfaceshommes/machines permettant laconduite et le pilotage de la production(supervision)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision
3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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SGBD
Maintenance
Gestion technique
Suivid’atelier
M.E.S.
SGBD Gestion de Production
Gestion financière
Gestion commerciale
Gestion Ressources Humaines
E.R.P.
Calculateur desupervision
Modulesd ’assistanceà l ’opérateur
IHMConduite et
supervision dessystèmes
CalculateurLocal
CalculateurLocal
Systèmes decommande
Process
Automatiser ?
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Ingénierie ?
Spécification
ConceptionGénérale
ConceptionDétaillée
Codage
Tests unitaires
Tests intégration
RecetteScénarios de tests
Scénarios de tests
Scénariosde tests
BesoinBesoin Système opérationnel
modèleoutilsméthode
modèleoutilsméthode
modèleoutilsméthode
modèleoutilsméthode
S.A.P.
VueFonctionnelle
VueComportementale
VueOrganique
VuePhysique
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Plan du cours
• Analyse, conception et implantation des systèmes decommande– Définitions– Technologie– Conception (modularité, interopérabilité)– Implantation– Validation / vérification
• Supervision industrielle– Rôle et objectif – Architecture technique– Méthodes de mise en oeuvre
• M.E.S.– Principes généraux– Formalisation UML de la norme ISA SP 95
Exemple support
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception
et implantationdes systèmes de commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.1. Introduction
PARTIECOMMANDE
PARTIEOPERATIVE
C A P T E U
R
A C T I O N N E U R S
ENERGIE
MATIERED’ŒUVRE
ENTRANTE
MATIERE
D’ŒUVRESORTANTE
INFORMATIONSVERS D’AUTRES
SYSTEMES
Interventions humaines sur
Partie Commande
Interventions humaines sur
Partie Opérative
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.1. Propriétés des systèmes de commande
Le terme " SYSTEME REACTIF " a été introduit par D. HAREL et A. PNUELI en 1985 pour caractériser des systèmes qui maintiennent une INTERACTION
PERMANENTE avec leur environnement …Les problèmes dus auxéchanges de signauxsont plus importants que lesproblèmes liés aux calculs à faire.
SYSTEME REACTIFSYSTEME REACTIF
… par opposition aux systèmes TRANSFORMATIONNELSqui se terminent avec la production d'un résultat à partir dedonnées initiales.
SYSTEME ENVIRONNEMENT
INTERACTIONPERMANENTE
t TEvénements
d'entrée
Evénementsde sortie
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.1. Propriétés des systèmes de commande
La plupart des systèmesREACTIFSsont ditsTEMPS REELcar soumis àde fortesCONTRAINTES TEMPORELLESimposées par leur environnement etauxquelles ils doivent satisfaire.
SYSTEMES "TEMPS REEL"SYSTEMES "TEMPS REEL"
SYSTEME ENVIRONNEMENT
INTERACTIONPERMANENTE
t T
Contraintes Temporelles
Il est communément admis d'appeler TEMPS REEL un système ou
un programme qui reçoit des interruptions externes ou qui lit desinformations capteurs en provenance d'un monde extérieur, et qui
produit en retour des commandes (sorties) en respectant des contraintestemporelles.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.1. Propriétés des systèmes de commande
Contraintes de SÛRETE DE FONCTIONNEMENTContraintes de SÛRETE DE FONCTIONNEMENTDans les pires conditions, les réactions du système doivent conserverleurs caractéristiques (permanence de l'action avec l'environnement :chaque action "non maîtrisée" peut avoir des conséquencescatastrophiques sur l'environnement)
Propriété d'invariancepréservée dans un nombre fini d'états dusystème :"ce qui ne doit jamais arriver"Propriété devivacité(ou de fatalité) devant être atteinte dans unétat futur du système :"ce qui doit arriver un jour"
Les systèmes réactifs "temps réel" doivent respecter, outre de fortes contraintes temporelles, d'autres contraintes qui peuvent être aussi, voire plus, importante :
Contraintes LOGIQUESContraintes LOGIQUES
Déterminismede comportement qui impose le respect de laSPECIFICATION des relations entre ENTREES et SORTIES :"Une même séquence d'entrées provoque toujours la même séquence de sortie"
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Intégration partielleMateriel / Logiciel
hors site
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.1. Cycle de vie d’un projet d’automatisation
Besoin ExploitationMaintenance
Spécification de laPartie commande
Spécification du
S.A.P.
Conception généralePartie commande
Spécif.Partie matérielle
Spécif.logiciel
Concept.Schémasimplant.
et câblagesur site
Concept.Détail.
Sous-ens.matériels
Concept.prélim.logiciel
Concept.détail.
logiciel
Codage
Câblage des Sous-Ens. matériels
Câblage sur site
et réalisation
Conceptionde lapartie
opérative
testsunitaireslogiciel
testsintégration
Validation
Valid.et tests
Sous-Ens.matériels
Valid.et tests
câblagesur site
Intégration globalede la partie commande
sur site
Intégration du S.A.P.
(tests et mise en service)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …Structure des Automates Programmables Industriels (A.P.I.)
AlimentationProcesseurUnité de
traitementMémoire E/S
TORE/S
ANA CoupleursCartesspécialisées
Bus ( fond de panier )
U.C.
P.O.CommunicationsENERGIE
Interfaces : cartes d’E/S modulaires Nombre d’emplacements limitésCartes spécialisées : cartes de comptage, commande d’axe, …
RACK
SIEMENS S7/300
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
1. Introduction Générale1. Introduction Générale2. Systèmes de commande2. Systèmes de commande
3. Systèmes de supervision3. Systèmes de supervision
4. MES4. MES
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Réseau Profibus DP
Réseau Profibus FMS
Réseau MPI (Siemens)
Réseau Ethernet
Pupitre opérateur 8 entrées8 sorties
Coupleur étiquette Automate Coupleurs réseaux
- Pilotage cellule,- Supervision cellule,
- Gestion cellule,-Serveur de données
Serveur
Réseau Internet
ASM440
ASM440
ET 200B
CPU315 CP342-5 CP343-5COROS OP15CSIEMENS
K 1 K 2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K13 K14 K15 K16
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. +/-
SHIFT
HELP ENTER
ACKHARDCOPY
D I R I N S ESC
DEL
i
Coupleur étiquette
Architecture distribuée sur le SFP
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Tempsde
Cycle
PC EnvironnementContraintesTemporelles
STIMULI EXTERNES : interruptionsexternes ou informations capteurs en
provenance d'un monde extérieur,TRAITEMENTS : évaluation de lasituation et calcul des réactionsappropriées
REACTIONS : émission de stimuli decommandes (sorties) en respectant descontraintes temporelles.
Programmation des automates
< Initialize Memory >For each sampling cycle do
< Read INPUTS >< Instr 1 >
…< Instr i >< Instr i+1 >< Write OUTPUTS >
end
Chien de garde : surveillance du temps de scrutation du programme.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1
IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Câblage alimentation électrique
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande
2.12.1
IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Câblage des E/S
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Les actionneurs / préactionneurs : quelques exemples
Moteurs
Relaisthermique
Contacteur
PREACTIONNEUR ACTIONNEUR
Variateurs de vitesse
Variateur devitesse
PREACTIONNEUR ACTIONNEUR
Moteurtriphasé
Moteur àvitessevariable
Carte de sortieanalogique(4-20 mA)
API
Carte de sortieTOR
API
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
Les actionneurs / préactionneurs : quelques exemples
VERIN
Double effet Simple effet
ACTIONNEUR
PREACTIONNEUR
Pneumatique Hydraulique
.Distributeur 5/2 bistable
Nombre d’orificespar tiroir
Nombre de tiroirs
. Distributeur 5/2 monostable
Distributeur 5/3
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …
1. Introduction Générale1. Introduction Générale2. Systèmes de commande2. Systèmes de commande
3. Systèmes de supervision3. Systèmes de supervision
4. MES4. MES
Exemples de schémas pneumatiques
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1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie … Exemples de schémas pneumatiques
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.2. Un peu de technologie …Capteurs TOR
Capteurs électromécanique (ou capteur à contact)Il commute lorsque l’objet à détecter actionne physiquementl’élément mobile du capteur. Sa commutation se fait par fermeture
ou ouverture d’un contact électromécaniqueDétecteur de proximité
Il n’y a plus de contact physique avec l’objet à détecter : un capteurmagnétique à effet inductif commute lorsque le champ qu’il émet estperturbé par la proximité d’un objet métallique.
Détecteur à distance
Un rayon lumineux est interrompu par l’objet àdétecter. Un photo-récepteur traduit cetteprésence en un signal électrique.
Élément à détecter
miroir
Emetteur
Photo-récepteur
Capteurs numériquesIls transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des températures, despressions, … sous la forme d’une information numérique
Capteurs analogiquesIls transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des températures, despressions, … sous la forme d’un signal électrique évoluant entre deux valeurs limites(4-20 mA, 0-10V)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
Identifier à partir du cahier des charges rédigé par les utilisateurs finaux :
Analyse fonctionnelle
- Les fonctions attendues du système automatisé (processus detransformation et fonction de commande)
- Les ressources nécessaires pour réaliser les fonctions detransformation et de commande
- Les flux d’informations et de matière échangées entre lesfonctions :- Informations consommées et transformées par une
fonction- Informations produites par une fonction- Informations déclenchant les traitements
- Informations utilisées par une fonction pour réaliser lestraitements qui lui sont associés.
REECRITURE DU CAHIER DES CHARGES (FORMALISATION)
(à faire valider par les utilisateurs finaux du SAP)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
Entrée Sortie
Contrôle
Mécanisme
Activité
Exemple de méthode d’analyse fonctionnelle : SADT / IDEF0
BOITE : ActivitéENTREES: données consommées et transformées par l’activitéSORTIES : données produites par l’activitéCONTRÔLE: contraintes et critères liés à l’exécution de l’activitéMECANISME: ressource (physique ou humaine) utilisée pour exécuterl’activité (Support)
=
= FLECHES: échangesd’informations ou dematières entre activités
- Simple- Bidirectionnelles
..
. .
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Décomposition fonctionnelle
Décompositionhiérarchique des
fonctions/activités
Activité de baseA-0
12 4
3
A0
1 23
A2
A 2 1 A 2 3
12 1
4
3
2
3
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
EXEMPLE SFP
Décomposition hiérarchique
ContrôlerProcessus Pi1
ProcessusPi11 Processus
Pi12
Requêtes / Compte-rendus
ContrôlerProcessus Pi
ProcessusPi1 Processus
Pi2 ProcessusPi3
Requêtes / Compte-rendus
Produits bruts
Produits finis
ContrôlerPi
ContrôlerPi1
ContrôlerPi2
ContrôlerPi11
ContrôlerPi12
Architecture decommande hiérarchisée
(coordination)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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ProcessusPi22
ProcessusPi11 Processus
Pi11
ProcessusPi21
ProcessusPi21 Processus
Pi22
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception Décomposition hétérarchique
ProcessusPi1
ProcessusPi2
Processus
Pi3 ProcessusPi4
Produits bruts
Produits finis
Architecture de commande hétérarchique(coordination, coopération) Contrôler
Pi1
ContrôlerPi11
ContrôlerPi21
ContrôlerPi111
ContrôlerPi112
ContrôlerPi2
Contrôler
Processus
actions observations
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception Passage de l’analyse fonctionnelle à la
spécification comportementale
E1E11
E12
C1
C2
D1
D2S1
S2A3
A2
A1
E1
E11
E12
C2
C1 A1D1
D2
S1
A2 S2
Transformation SADT – Réseau de Petri
A3
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception Passage de l’analyse fonctionnelle à la
spécification comportementale
ajout suppression
Gérer l’étatd’un stock
de capacité N
erreur
nombrede pièces
Suppression∧[i=1] / i:=0
Ajout / i:=1Suppression
/ erreur ajout∧[i=N] / erreurou
ajout∧[i<N] / i:=i+1
ousuppression∧[i>1] / i:= i-1
Association SADT – Automate à Etats Finis
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
Passage de l’analyse fonctionnelle à la spécification comportementale
FonctionFonction
Comportement
Dynamique
e2
e1c1
s1
s2
e2
e1
c1
s1
s2
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.3. De l’analyse à la conception
E1
C1
C2
D1
D2S1
S2A3
A2
A1
Passage de l’analyse fonctionnelle à la spécification comportementale
A1
A2A3
RAFFINEMENT DES FLUX D’INFORMATIONS / ENTREES-SORTIES
D1
D2
S1
S2
C2
C1
E12
E11
Portsd’entrées de sorties
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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RAPPELS SUR LES SYSTEMES LOGIQUESRAPPELS SUR LES SYSTEMES LOGIQUES
Les systèmes logiques sont caractérisés par la nature LOGIQUE des Entrées-Sorties qui modélisent le changement d'état de variables de l'environnement.Parmi les systèmes logiques, on distingue deux classes de systèmes :
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.4. Conception
Les systèmesCOMBINATOIRESpour lesquels les sorties ne dépendent que desentrées. Leur comportement peut être défini indépendamment de la dated'observation
Sorties = f (entrées)Entréeslogiques
Sortieslogiques
Les systèmesSEQUENTIELS pour lesquels l'évaluation des sorties à partirdes entrées nécessite des données complémentaires sur l'état du système. Lesvaleurs du vecteur de sortie à un instant donné dépendent non seulement dela valeur courante du vecteur d'entrée mais également des états internes,c.a.d. de l'historique des valeurs antérieures du vecteur d'entrées (systèmes "à mémoire")
Sorties = f (entrées, états)
Variables logiques d’états
Entréeslogiques
Sortieslogiques
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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MACHINES DE MOORE ET DE MEALYMACHINES DE MOORE ET DE MEALYPrincipe
G.H. MEALY et E.F. MOORE, deux pionniers en conception dessystèmes logiques séquentiels, ont proposé, dans les années 50, uneformulation mathématique pour exprimer la solution de toute fonctionséquentielle :
)E,X(gY)E,X(fX
ttt
tt1t=
= Avec Et : vecteur d'entrée, Xt : vecteur d'état,Yt: vecteur de sortie
f et g deux fonctions combinatoiresRéalisation
Machine de MOORE
f gXt+1Et
Xt
Yth
) X (gY
) E , X ( f X
t t
t t 1t
==+
Machine de MEALY
f gXt+1Et
Xt
Yth
) E , X (gY
) E , X ( f X
t t t
t t 1t
==+
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.4. Conception
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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SYNTAXE
RAPPELS SUR LE MODELE GRAFCETRAPPELS SUR LE MODELE GRAFCET
1
10
Etape
Etape initiale
(1) Transition
Liaisons orientées
+ Règle de syntaxe : alternance étape / transition
4
b6
5
a7
8
3
X2.d /X2.d
c
/d
1
a
2
X3.b
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.4. Conception
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Règle 1 : SITUATION INITIALELa situation initiale est caractérisée par les étapes actives au début du
fonctionnement.Règle 2 : FRANCHISSEMENT D'UNE TRANSITIONUne transition est dite VALIDEE lorsque toute les étapes immédiatementprécédentes reliées à cette transition sont actives. Une transition estFRANCHISSABLE lorsque la transition est validée ET lorsque laréceptivité associée à cette transition est vraie.Une transition franchissable est obligatoirement franchie.Règle 3 : EVOLUTION DES ETAPES ACTIVESLe franchissement d'une transition entraîne SIMULTANEMENTl'ACTIVATION de toutes les étapes immédiatement suivantes et laDESACTIVATION de toutes les étapes immédiatement précédentesreliées à cette transition.Règle 4 : EVOLUTIONS SIMULTANEESPlusieurs transitions SIMULTANEMENT franchissables sontsimultanément FRANCHIES.Règle 5 : ACTIVATION ET DESACTIVATION SIMULTANEED'UNE ETAPESi une même étape est simultanément ACTIVEE et DESACTIVEE,elle reste ACTIVE.
RAPPELS SUR LE MODELE GRAFCETRAPPELS SUR LE MODELE GRAFCET
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
2.4. Conception
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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2.4. Conception modulaireRAPPELS SUR LE MODELE GRAFCET : MODULARITERAPPELS SUR LE MODELE GRAFCET : MODULARITE
FORCAGE D’ETAPES
e11(y11)
(y10) e10
e20(y20)
e21(y21)
2
e2(y2)
(y1) e1
F/G2:X11 11
10
12
21
20
F/G2:X21
G1G2
G3
Un ordre de forçage est associé à une étape et définit la situation àatteindre par un ou plusieurs Grafcets partiels.
Le forçage ne s’exécute que si l’étape à laquelle il est associé est ACTIVE.
Le Gracet Partiel forcé NE PEUT PAS EVOLUER tant qu’il est soumis à
un ordre de forçage; dès que l’étape porteuse du forçage est désactivée, leGrafcet Partiel qui vient d’être forcé peut à nouveau évoluer à partir dudernier état forcé suivant les règles habituelles.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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2.4. Conception modulaire
PartieCommande
PartieCommande
Partie OpérativePartie Opérative
Entrée 1
Entrée n
Sortie 1
Sortie n
EnvironnementEnvironnement
Maintenabilité ?Réutilisabilité ?Gestion des évolutions ?
Descriptions relatives :- au fonctionnement attendu,- à la technologie de la PO
STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
8/8/2019 Polytech Automatisation
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2.4. Conception modulaire
PartieCommande
PartieCommande
Partie OpérativePartie Opérative
E.P.O.1ComposantMatériel 1
ComposantMatériel 2
E.P.O.nComposantMatériel 1
ComposantMatériel 2
Entrée 1
Entrée n
Sortie 1
Sortie n
EnvironnementEnvironnement
RelationsPhysiques
RelationsPhysiques
STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
Vue Physique
E.P.O.n
Technologique
ComposantMatériel 1
ComposantMatériel 2
Domaine Comportemental
Comportement Anormal
ComportementNormalEntrées Sorties
Comportement Anormal = Comportement Normal
Vue Comportementale
E.P.O.n LogiqueEtat i Etat k
Etat j
STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?STRUCTURATION : POURQUOI ? COMMENT ?
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
Partie OpérativePartie Opérative
E.P.O.1ComposantMatériel 1
ComposantMatériel 2
E.P.O.nComposantMatériel 1 ComposantMatériel 2
RelationsPhysiques
RelationsPhysiques
PartieCommande
Fonctionnelle
PartieCommande
Fonctionnelle
Dem 1
CR n
CR 1
Dem. n
Interface
Entrée n
Sortie n
Filtre 1
Filtre n
STRUCTURATION : FILTRE DE COMPORTEMENTSTRUCTURATION : FILTRE DE COMPORTEMENT
Sortie 1Entrée 1
Interface fonctionnel / technologiqueRends la Partie Commande indépendante de latechnologie de Partie OpérativeRéutilisabilité
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Observations
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
Partie
Commande
Elément
de Partie
Opérative
Filtre decommande
Filtre desobservations
Demandes
Comptes-Rendus
Actions
STRUCTURATION : FILTRE DE COMPORTEMENTSTRUCTURATION : FILTRE DE COMPORTEMENT
Filtrage des commandesémises à destination deséquipements technologiques en vérifiant leurcompatibilité vis-à-vis de leur état courant,
PartieCommande
Traitements des DéfautsPrédictiondes Ordres
Comparaison
OS, OR
CS, CR
=
#
E.P.O.Filtre d'E.P.OOrdres
RetoursOS OR
CS
CR
.
Filtrage des observationsen les comparant au
comportement normal modélisé.
Prédictiondes Retours
Comparaison
OS, OR
CS, CR
#
=
PartieCommande
Traitements des Défauts
Filtre d'E.P.O.Ordres
Retours OS OR
CS
CR
.
E.P.O.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
FILTRE DE COMPORTEMENTFILTRE DE COMPORTEMENT
Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistabl Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistabl ee
.Filtre
Commande
ES ERDR DS
OS OR CR CS
Graphe deCommande Normale
Comportement normal du vérinFiltrage des actions et des observations
Surveillance Détection de défauts
Graphe deGestion des Modes
Initialisation
Traitement des dysfonctionnements
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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CR
CS
DS./DR
DR./DS
DS./DR
DR./DS
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
FILTRE DE COMPORTEMENTFILTRE DE COMPORTEMENT
Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistabl Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistabl ee
GRAPHE DE COMMANDE NORMALE (GCN)GRAPHE DE COMMANDE NORMALE (GCN)
1
3
ER
ES
2
4
OS
OR
OR.
Filtre
CommandeES ERDR DS
OS CR CS
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
FILTRE DE COMPORTEMENTFILTRE DE COMPORTEMENT
Exemple du vérin double effet muni Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistable d’un distributeur 5/2 bistable
SURVEILLANCESURVEILLANCE
CR
CS
DS./DR
DR./DS
DS./DR
DR./DS
1
3
ER
ES
2
4
OS
OR
Défauts statiques
CR et CSX1 et↑CS
X1 et↓CRX3 et↑CRX3 et↓CS
Défauts dynamiques
T/X2/TpsTropLongT/X2/TpsInertie et CR
T/X4/TpsInertie et CST/X4/TpsTropLong
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
FILTRE DE COMPORTEMENTFILTRE DE COMPORTEMENT
Exemple du vérin double effet Exemple du vérin double effet muni d’un distributeur 5/2 bistable muni d’un distributeur 5/2 bistable
GRAPHE DE GESTION DES MODESGRAPHE DE GESTION DES MODES
0 F/GCN:(X1)
CR./CS CS./CR
X1 + X3
1
F/GCN:(X3)
2
DEF
ACQ
F/GCN:( )
DEF
Variable calculée par le module de
surveillance
CR
CS
DS./DR
DR./DS
DS./DR
DR./DS
1
3
ER
ES
2
4
OS
OR
Exemple SFP
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
Elément technologique
Commande (fonctionnelle)
Rendre compte
Gérer lacommande
Valider lesobservations
Valider lesobjectifs
Observations
Objectifs
Actions
Informations
MODULE DE COMMANDE / SURVEILLANCEMODULE DE COMMANDE / SURVEILLANCE
Valider les objectifs: commandes compatibles avec l’état de l’équipement,commandes compatibles avec l’état de l’installation, …
Valider les observations: états capteurs compatibles avec la situation
courante de l’équipement, redondance capteurs, états capteurs compatiblesavec d’autres états capteurs de l’installation
Gérer la commande: choix de la commande la plus appropriée comptetenu des objectifs à atteindre et de l’état de l’équipement
Rendre compte: élaborer des CR sur l’état réel de l’équipement, sur sadisponibilité, élaborer des statistiques, établir des pré-diagnostic, …
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
l l d è d d
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
Interface Opérateur
Diagnostic Reprise
Commande
Urgence
Système de
Surveillance
CommandeSystème de Référence
MODULE I,J
Niveau I-1
Niveau I
Niveau I+1
MODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISMEMODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISME
LAAS (Toulouse) [Combacau 91, De Bonneval 93]
A l i i l i d è d d
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
CONTROL
UNIT
DECISIONAL
UNIT
PROCESS
ERROR
RECOVERY
CONTROL
COMMAND
COMMAND
FILTERS
FAULT
PROCESSING
Sensors
Action
CR_ACT
ERR_ACT
CR_ACT
Action
Action
State of Process
ON/OFF
SUPERVISION
MODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISMEMODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISME
LAGIS (Lille) [Craye 89, El Khatabi 92]
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
A l ti t i l t ti d tè d d
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
EPO EPO
Filtre Filtre
MFA 1
EPO EPO
Filtre Filtre
MFA 2
MFA 3
MODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISMEMODULE FONCTIONNEL D’AUTOMATISME
Extension de la démarche « Filtre de comportement »à des niveaux moins technologiques
Commande hiérarchisée
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.
Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Anal se conception et implantation des s stèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
IMPLANTATION DES FILTRES DE COMPORTEMENTIMPLANTATION DES FILTRES DE COMPORTEMENTOU MODULE DE COMMANDE/SURVEILLANCEOU MODULE DE COMMANDE/SURVEILLANCE
Implantation « classique » dans les automates programmablesindustriels assurant la commande de l’installation.
Implantation « distribuée » dans les boîtiersd’entrées/sorties déportées (implantation au pied des
équipements).
Implantation « distribuée » sur de l’électroniqueembarquée dans les équipements :actionneurs etcapteurs intelligents
- fonctions de surveillance- fonctions de maintenance- fonctions de gestion technique
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision
3.2.3.2.
Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse conception et implantation des systèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.4. Conception modulaire
INTEROPERABILITEINTEROPERABILITE
FONCTIONSINTERNES
DEMESURE
CONTROLEUR
FONCTIONS
POUR LA CONDUITED'ACTIONNEMENT
PCS
MAINTENANCE
FONCTIONSEXTERNES
POUR LA MAINTENANCED'ACTIONNEMENT
MS
FONCTIONSINTERNES
D'ACTIONNEMENT
ITs IAs
CA¨PTEUR INTELLIGENT ACTIONNEUR INTELLIGENT
Mesurevalidée
Cosnigned'Actionnement
validée
FONCTIONSEXTERNES
LA MAINTENANCEDE MESURE POUR
Requêtes et Comptes-rendusdes équipements informatiques
Requêtes et Comptes-Rendusdes opérateurs
FONCTIONSEXTERNES
POUR LA CONDUITEDE MESURE
EXTERNES
TRAITEMENTS DE
Interopérabilité :- de communication: aptitude de deux équipements à
échanger de l’information (réseau de communication,profils d’équipements)
- de service : complémentarité des fonctions délivréespar les équipements
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse conception et implantation des systèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.5. Validation / vérification
Spécification
ConceptionGénérale
ConceptionDétaillée
Codage
Tests unitaires
Tests intégration
RecetteScénarios de tests
Scénarios de tests
Scénariosde tests
Débuggage
Maquettage
PrototypageSimulationVérification
PrototypageSimulationVérification
BesoinBesoin Système opérationnel
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse conception et implantation des systèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.5. Validation / vérification
Caractéristique intrinsèque (fonctionnelle, comportementale, structurelle ouorganique) d'une entité, dépendante du temps ou non.
Ensemble des caractéristiques et possibilités d'un produit (ou d’un système) qui contribueà satisfaire un besoin (utilisateur, producteur, client, …)
Fonctionnalité :Conformité du système à toutes les
exigences fonctionnelles.Comportement :
Conformité des comportements dusystème à tous les scénarii prévus.Performances :
Débit et de temps de réponse.Ordonnancement des actions et respect
des échéances en temps réel.Robustesse :
Fonctionnement en conditions limitesd'alimentation et d'utilisation desressources.
Comportement face à des stimuli
limites ou anormaux.Conditions d'ambiance : Respect des normes en matière d'effet
sur l'environnement.
Limites de charges : Détection des seuils de saturation par
chargements progressifs.Sûreté de fonctionnement :
Reconfiguration lors de la détectionde pannes ou de stimuli anormaux.Sécurité :
Innocuité du système par rapport àson environnement.
Immunité du système face auxagressions potentielles del'environnement.Ergonomie :
Ergonomie opérationnelleQualité :
Propriétés déduites des métriques àrespecter.
Propriétés comportementales des systèmes de commande
PROPRIETESPROPRIETES
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse conception et implantation des systèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.5. Validation / vérification
Atteignabilité
Sûreté
Vivacité
Equité
Blocage
Dans les pires conditions, les réactions du système doivent conserver leurs caractéristiques (permanence de l'action avec l'environnement :chaque action "non maîtrisée" peut avoir des conséquencescatastrophiques sur l'environnement)
PROPRIETES COMPORTEMENTALESPROPRIETES COMPORTEMENTALES
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse conception et implantation des systèmes de commande
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Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.5. Validation / vérification
Enonce qu’une certaine situation peut être atteinte
ExempleOn peut avoir n >0On peut rentrer en section critique
Négation
Conditionnelle
Applicable à tous les états
On ne peut pas avoir n > 0, on ne peut pas rentrer en sectioncritique
On ne peut pas rentrer en section critique sans passer par n=0
On peut toujours revenir à l’état initial depuis n’importe quelétat
ATTEIGNABILITEATTEIGNABILITE
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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y , p p y 2.5. Validation / vérification
Enonce que, sous certaines conditions,quelque chose finira par avoir lieu
Exemple
Toute requête finira par être satisfaiteSi on appelle l’ascenseur, la cabine arrivera un jourRemarque
La vivacité est une propriété plus forte que l’atteignabilité qui n’impose rien Atteignabilité : on peut arriver dans l’état E Vivacité : L’état E sera forcément atteint un jour
Vivacité bornée : propriété de vivacité avec délai maximalQuelque chose finira par se produire en au plus x unités de tempsLa vivacité bornée est équivalente à une propriété de sûreté conditionnelle
Depuis la situation S1, e1 arrivera forcément avant 2 unités de temps (h). A partir de S1, il ne peut s’écouler 2 unités de temps sans occurrence de e1
VIVACITE (LIVENESS)VIVACITE (LIVENESS)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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y , p p y 2.5. Validation / vérification
Enonce que, sous certaines conditions,quelque chose aura lieu (ou n’aura pas lieu)un nombre infini de fois
Exemple
La barrière sera levée un nombre infini de foisSi on demande l’accès en section critique un nombre infini defois, il sera accordé un nombre infini de fois.
EQUITE (FAIRNESS)EQUITE (FAIRNESS)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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y p p y 2.5. Validation / vérification
Enonce que le système ne se trouve jamais dans une situation où il lui est impossible de progresser
S’applique aux systèmes supposés ne jamais terminer (systèmes réactifs)
S1
S2
S3
! x:=0, y:=0
! x := x + 1
? x = y? x >0
! x := x - 1
! y := y + 1
Pas de blocage puisque x estégal à y dans l’état S1
S2 devient état bloquant
BLOCAGE (DEADLOCK)BLOCAGE (DEADLOCK)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
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2.5. Validation / vérification
VALIDATIONAnalyse de l’adéquation entre un besoin exprimé de manièreinformelle et un modèleformel (de spécification, de conception,d’implantation).
• Simulation : exécution symbolique d’un modèle pour analyser son comportement en réaction à des stimuli d’entrées
• Tests : exécution du système réel implanté pour analyser soncomportement en réaction à des entrées ou scénarios de tests.
Modèlesde spécification
Modèlesd'implantation
Processus de raffinement
TestsSimulation
Formalisation du besoin
VALIDATION
Besoins desutilisateurs
SystèmeimplantéGénération
de code
VERIFICATIONFORMELLE
Simulation
VERIFICATIONAnalyse de l’adéquation entredeux modèles formels: un modèleformel (de spécification, de conception, d’implantation) et un modèleformel d’une propriété à satisfaire.
• Model checking : équivalence mathématique entre 2 modèles• Démonstrateur de théorèmes : démonstrations logiques,
règles de ré-écriture
VALIDATION VS VERIFICATIONVALIDATION VS VERIFICATION
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
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2.5. Validation / vérification
Simulation en boucle fermée :
Couplage entre un modèle du système de commandeet un modèle du système à commander
Emulation de partie opérative : test en plate-forme
Couplage entre le système réel de commandeet un modèle du système à commander
« Hardware in the loop »
Intégration d’éléments physique difficilement modélisable dans la boucle de simulation
Real -time simulation
Real processSimulated control system
Simulated processSimulated control system
Simulated processReal control system
Control Process Control Process Control Process
VALIDATION DES SYSTEMES DE COMMANDEVALIDATION DES SYSTEMES DE COMMANDE
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.
TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
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2.5. Validation / vérification
Exécution Symbolique
Modèle dotés d’unesémantique opérationnellepermettantl’exécution symbolique des modèles de commande et de process
– Modèles de S.E.D. : Automates, RdP, Grafcet, …– Modélisation de comportements continus
• Automates Hybrides• Approches mixtes : Equations Différentielles Algébriques / SED
SIMULATION
MODELES
Grafcet deSpécification
déterminationdes situations
stablesaccessibles
Graphe dessituationsaccessibles
réduction par analyse de lachronologiedes entrées
Automateéquivalent
Algorithmes d’interprétation Exemple
VALIDATION DES SYSTEMES DE COMMANDEVALIDATION DES SYSTEMES DE COMMANDE
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction
2.2.2.2.
TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Modèle dusystème
commandé
actions
observations
Boucle fermée
observations
actions
2.5. Validation / vérification
– Fonctionnement normal + Fonctionnement incidentel• réaction de l’équipement de PO àΣ de défauts (alimentation,
blocage tige vérin, …),
• comportement dégradé (modélisation usure, ex: grippage tige de
vanne, …)– Associations entre entités de PO
• Liaisons mécaniques,• Interactions PO/environnement, interactions PO-produit : (ex: vérin
poussant des charges)
MODELISATION DE PARTIE OPERATIVE
Commandeà valider
requêtes
Comptesrendus
Entrées desscénarios desimulation
Périmètre de la simulation
SIMULATION EN BOUCLE FERMEESIMULATION EN BOUCLE FERMEE
Boucle ouverte
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande
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2.5. Validation / vérification
COMPORTEMENT NORMALCOMPORTEMENT NORMAL
OS OR
CS
CR
. 3 - Déterminer les conditions de passage d’un état à un autreComportement de l’EPO indépendamment de son utilisation
1 - Déterminer les états « stables » : états dans lesquels lesgrandeurs physiques observables sont stabiliséesExemple : Tige rentrée / Tige Sortie
2 - Déterminer les états « transitoires » : états permettant depasser d’un état stable à un autre état stable et dans lesquelsil y a variation des grandeurs physiquesExemple : Rentrée Tige / Sortie Tige
MODELISATION DE PARTIE OPERATIVEMODELISATION DE PARTIE OPERATIVE
Tige=Cmin
Tige=Cmax
OS./OR
OR./OS
1
3
CR
CS
2
4
Tige := Tige + Is
Tige := Tige - Is
OS./OR
OR./OS
4 - Caractériser les ETATS INITIALISABLES0INITR
/INITR
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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2.5. Validation / vérification
COMPORTEMENT ANORMALCOMPORTEMENT ANORMAL
OS OR
CS
CR
.
MODELISATION DE PARTIE OPERATIVEMODELISATION DE PARTIE OPERATIVE
Exemple :CR = X1./DefCoupCR + /X1.(DefCCtCR + DefColCR)CS = X3./DefCoupCS + /X3.(DefCCtCS + DefColCS)
2 - Déterminer les différents comportementsdéfaillants des actions et permettre leur émulation :
- Blocage course de la tige- Forces de frottement- Absence d’alimentation électrique- Absence d’énergie pneumatique
Tige=Cmin
Tige=Cmax
OS./OR
OR./OS
1
3
CR
CS
2
4
Tige := Tige + Is
Tige := Tige - Is
OS./OR
OR./OS
1 - Déterminer les différents comportements défaillants descapteurs et permettre leur émulation :
- collage capteurs- court-circuit capteurs- coupure capteurs
Exemple :SI X2. DefFF ALORS Tige := Tige + Is – FsSI X4. DefFF ALORS Tige := Tige - Is + FsSI (DefBLOC ou DefELEC ou DefPNEUM)ALORS Tige := Tige
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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2.5. Validation / vérification
préparer la recette du système de commande en le testant hors siteconnecter du système de commande à un modèle du système réel à commander
Objectif
Décrire le modèle comportemental d'une partie opérative par assemblagedes modèles comportementaux des équipements qui la composent,Paramétrer les temps de réactions de ces équipementsConnecter ce modèle à l'architecture de contrôle-commande à valider.
Principe
EMULATION DE PARTIE OPERATIVEEMULATION DE PARTIE OPERATIVE
OS OR
CS
CR
Vue physiquePartieCommande
Modèle du systèmecommandé
Etat w Etat v
Etat j
Etat i Etat u
Etat t
Etat i Etat k
Etat j
EMULATION DE PARTIE OPERATIVE
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commandel d é f
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2.5. Validation / vérification
Emulation de composants « intelligents » communicant via un
réseau de communication
Architectures distribuées
C-C Équipement(communication,
commande,surveillance,…)
C-C Équipement(communication,
commande,surveillance,…)
C-C Équipement(communication,
commande,surveillance,…) R é s
e a u d e t e r r a i n
Système decommande réel
Simulation
EMULATION DE PARTIE OPERATIVEEMULATION DE PARTIE OPERATIVE
• Equipements incluant une partie mécanique et/ou informatique
• Composants sur étagère (COTS), d’équipements intelligents1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande2 5 V lid i / é ifi i
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2.5. Validation / vérification
Tests structurels :• Le jeu de test repose sur structure interne du code :générer des scénarios de
tests permettant de parcourir l'ensemble des branches ou des chemins du code• Le jeu de test repose sur un modèle de cette structure correspondant en fait à la
sémantique opérationnelle des spécifications généralement exprimée sous formed'un système de transitions.
Tests fonctionnels :le jeu de tests ne dépend que des spécifications de l’utilisateur
le choix du jeu de test: définir un sous-ensemble de données d'entrées
suffisamment exhaustif pour couvrir des objectifs de tests clairementdéfinis.
l'évaluation dutaux de couverture du jeu de test (définie comme unemesure de la représentativité des situations auxquelles est un système estsoumis durant sa validation par rapport aux situations auxquelles il seraconfronté en phase opérationnelle) :
• analyse du graphe de contrôle du programme,• analyse des flots de données parcourant le programme,• Mutation : créer des mutants du code original - copies du code dans lesquelles
des erreurs ont été introduites aléatoirement - et de les soumettre à un jeu de testdont le taux de couverture sera déterminé en fonction du pourcentage de mutantsdétectés.
évaluation des résultats: impose une description précise des résultatsattendus lors de l'exécution d'un scénario de simulation ou de test.
Principales difficultés
TESTSTESTS
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande2 5 V lid ti / é ifi ti
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2.5. Validation / vérification
• Objectif : vérifier l'équivalenceentre un modèle formel des spécificationsexprimant les propriétés que doit vérifier le système informatique et unmodèle formel du programme.
• Modèles: automates à états finis, logique temporelle, …• Principes: analyse d’automates, graphe des situations accessibles, …
• Limites : risque d'explosion combinatoire, les programmes corrects étant lesplus long à vérifier puisque le processus de vérification peut être stoppé dèslors qu'un contre-exemple qui invalide la propriété est trouvé.
Model Checking
• Objectif : vérificationinteractive qui repose sur la constructionprogressived'axiomesou dethéorèmesà partir d'une théorie de base.
• Modèles: logiques àprédicats, théorie des ensembles, … Exemples :méthode B, PVS, COQ, …
• Principes : théorie de la démonstration en logique (règles de ré-écriture, modus ponens, …). La démonstration aboutit alors à unnouveau théorème qui vient enrichir la théorie de base par rapport àune spécification donnée.
Prouveur de théorèmes
CF COURS 3A
VERIFICATION FORMELLEVERIFICATION FORMELLE
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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2.5. Validation / vérification
VALIDATIONIntérêts
• Détecter certaines fautes dans le comportement du système decommande
Limites• Exhaustivité: Ne permet de garantir l'absence de fautes : scénarios de
simulation ou scénarios de tests ne sont pas exhaustifs• Critères de validité du test :prise de décision à l’issue d’un scénario de
simulation ou de test (correct ?, non correct ?)
VERIFICATIONIntérêts• Preuve : permet de démontrer qu’une propriété est toujours
satisfaite par le système, quelque soit les stimuli auxquels cesystème est soumis.
Limites• Interprétation de l’échec de preuve: un échec du processus de
preuve ne signifie pas qu'une propriété n'est pas satisfaite
puisque cet échec peut provenir• d’une mauvais modèle de spécification• d’une mauvaise description de la propriété à vérifier• d'une impossibilité mathématique et/ou technique à mener
la démonstration à son terme
Exemples
"La vertu d'une preuve logique n'est pas tant la confiance prouvée queles doutes suggérés" [Lakatos]
COMPLEMENTARITE VALIDATION/VERIFICATIONCOMPLEMENTARITE VALIDATION/VERIFICATION
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande2 6 Implantation de la commande
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FORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCETFORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCET
) E , X (gY
) E , X ( f X
t t t
t t 1t
==+
Calcul deF(Xt, Et)
MémoireXt
Calcul deG(Xt, Et)
E Y
Elaboration Dates t
)CF X (CF X avkt kt amkt 1kt ∑¬∧∑ ∨=+
Forme Générale de F :
avecXkt : état étape k (à la date t)CFamkt : condition de franchissement d'une transition amont à l'étape kCfavkt : condition de franchissement d'une transition avale à l'étape k
en sachant que
avec Rit : réceptivité associée à la transition i (à la date t)∏∧= amit it it X RCF
2.6. Implantation de la commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande2 6 Implantation de la commande
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FORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCETFORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCET
4
b
6
5
a
7
8
3
X2.d /X2.d
c
/d
1
a
2
X3.b
Exemple :
2.6. Implantation de la commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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)d X () X X d ( X
))c X ( X () X a( X
))c X ( X () X b( X
)a X () X X d ( X )b X () X X d ( X
)d X ())d X () X X c(( X
))b X ( X () X a( X
)a X () X X b( X
t 8t 3t 21t 8
t 6 t 7 t 51t 7
t 7 t 6 t 41t 6
t 5t 3t 21t 5
t 4t 3t 21t 4
t 3t 8t 7 t 6 1t 3
t 3t 2t 11t 2
t 1t 3t 21t 1
∧∨∧¬∧=∧¬∧∨∧=∧¬∧∨∧=¬∧∨∧∧=¬∧∨∧∧=
¬∧∨¬∧∨∧∧=∧¬∧∨∧=
¬∧∨∧∧=
+
+
+
+
+
+
+
+
⎩⎨⎧
========
0 X X X X X X X
1 X
80706050402010
30
4b
6
5a
7
8
3
X2.d /X2.d
c
/d
1a
2X3.b
FORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCETFORME ALGEBRIQUE DU MODELE GRAFCET
2.6. Implantation de la commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande2.6. Implantation de la commande
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ALGORITHMES D’INTERPRETATIONALGORITHMES D’INTERPRETATION
Initialisation des Variables Internes
X(t=0)⇒ X0Lecture initiale des Entrées
⇒ E0
Calcul des ActionsG(Xt, Et)⇒ Yt
Activation des Sorties⇒ Yt
Lecture des Entrées⇒ Et
Calcul des EvolutionsF(Xt, Et)⇒ Xt+1
Mise à jour de la situationXt+1⇒ Xt
Début
SYNCHRONISMEENTREES / SORTIEREACTIVITE
SYNCHRONISMED ’EVOLUTION
Sans Recherche de Stabilité
L'hypothèse requise : le temps de réponse du support de réalisation est suffisamment court de sorte qu'une SITUATION STABLE est atteinteentre deux variations des entrées.
2.6. Implantation de la commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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p
Norme IEC 1131-3
• Uniformiser les langages– pour améliorer la portabilité des applications,– pour diminuer les temps d’adaptation et les temps de formation
des utilisateurs (en conception comme en exploitation) lors deschangements d’outil de développement ou de matériel– tout en répondant à la diversité des intervenants (Automaticiens,
électriciens, exploitants).
• Réutilisation
– Programmation structurée, modularité, – Approche orientée objet – Atelier logiciel (développement, configuration,exploitation). – Réduction des délais de développement qui compense le
surcoût lié à la gestion des modules (Bibliothèques demodules documentés).
• Amélioration de la fiabilité – utilisation ou la réutilisation de modules déjà testés, – Définition claire des interfaces clairement définis – Validation / vérification
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Norme IEC 1131-3
Une structuration commune des applications de commande• Programme,
• Fonctions• Blocs fonctionnels
Langages normalisés• LD
• FBD• IL• ST• SFC
Bibliothèques de fonctions & blocs fonctionnels• Fonctions: conversion, décalage de registre, …,• Blocs fonctionnel : blocs bistable (bascules),
temporisation, détection de fronts
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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• Configuration: système d ’automates programmables.• Ressource: fonction "traitement du signal", ses IHM et ses I/O• Programme : blocs fonctionnels, fonctions, éléments de langages
RessourceConfiguration
Tâche
Programme
FB
Variables globales
Chemins d ’accès
FC
Programme
Tâche
Ressource
Tâche
Programme
FB FB
Programme
Tâche
Norme IEC 1131-3 : structuration des applications de commande
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Z:= SIN(X)*COS(X)SIN
COS
MUL
X
Y
Z
Unité d’organisation de programme qui, lorsqu’elle est exécutée,fournit exactement un élément de donnée (simple, tableau,structure...) et dont le lancement peut être utilisé, dans les langageslittéraux, comme un opérande dans une expression.
• Les fonctions ne comportent aucune information concernant leur état interne• Représentation sous forme littéral (ST) ou graphique (FBD).
FUNCTIONexemple
abc
REALREAL
REAL
REAL
ab
* /
c
exemple
END_FUNCTION
(* Interface externe *)
(* Corps de fonction *)
Exemples
Norme IEC 1131-3 : fonction
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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• Fonctions de conversion de types :
de la forme *_TO** Exemple A:=INT_TO _REAL(b)
• Fonctions numériques standards:à une seule variable : ABS, SQRT, LN, LOG, EXP, SIN,COS, TAN, ASIN, ACOS, ATANarithmétiques extensibles : ADD, MUL ou inextensiblesSUB, DIV, MOD, EXPT
• Fonctions de cordons de bits:SHL, SHR, ROR, ROL, AND, OR, XOR, NOT.
• Fonctions de sélection et de comparaison:SEL, MAX, MIN, MUX, GT, GE, EQ, LE, LT, NE
• Fonctions de caractères:LEN, LEFT, RIGHT, MID, CONCAT, INSERT,DELETE, REPLACE, FIND
Norme IEC 1131-3 : fonction
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Norme IEC 1131-3 : bloc fonctionnel
Unité d ’organisation de programme qui, lorsqu’elle est exécutée,donne une ou plusieurs valeurs, dépendantes de son état interne.
• Une structure de données réparties entre entrées, sorties et variablesinternes, et éventuellement les valeurs de ses paramètres d ’entrée.
• Instances d ’un bloc fonctionnel• Opérations effectuées sur la structure de donnée lors de l’appel d’une
instance du bloc fonctionnel. Contrairement à la fonction, les sortiesou variables internes d ’une instance de FB doivent persister
FB1e1e2
s
DB1
FB1e1e2
s
DB2
S1R
S2
ANDin1
in2
out Q1
exemple2S1S2R
Q1BOOLBOOLBOOL
FUNCTION_BLOCK exemple2
BOOL
Instanciation
Seule les entrées et les sortiesd ’une instance de bloc
fonctionnel sont accessibles depuisl ’extérieur du bloc, les variables
internes sont donc cachées .
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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• Blocs fonctionnels de détection de front
Norme IEC 1131-3 : bloc fonctionnel
• Bloc fonctionnel bistable: bloc fonctionnel disposant de deux états stables,commandés par une ou plusieurs entrées.Exemples : bascules RS, SR, JK,Sémaphore, ...
• Temporisateur d’enclenchement (TON) : bloc fonctionnel quiretarde, d’une durée spécifiée, le front montant d’une entréebooléenne.
• Temporisateur de déclenchement (TOF): bloc fonctionnel quiretarde, d’une durée spécifiée, le front descendant d’une entréebooléenne.
• Temporisateur impulsion (TP)
• Compteurs (CTU, CTD, CTUD): blocs fonctionnels quiaccumulent une valeur pour le nombre de changements détectéssur une ou plusieurs entrées spécifiées.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Norme IEC 1131-3 : langages littéraux
Langage ST (Structured Text) Affectation A:=B;
Lancement de blocs fonctionnels et de préemption,
Nom_block (IN:=%IX5,PT:=T#300ms); RETURNSélection (IF, CASE),
I F D0 THEN Cpt:=Cpt+1;ELSE Cpt:=0;END_IF; Itération (FOR, WHILE, REPEAT) et de sortie
FOR Ii:=1 TO 30 DO Cpt[Ii]:=Cpt[Ii]+1;END_FOR
Langage IL (Instruction List) Etiquette, opérateur, opérande des langages assembleur Opérateurs : LD (load), ST(store), S(set), R(reset), AND , OR, XOR, ADD,SUB, MUL, DIV, GT, GE, EQ, NE, LE, LT, JUMP, CAL, RET, ).Fonction : le résultat courant est utilisé comme premier argumentBlocs fonctionnels: CAL avec passage des arguments en liste d’entrées ou avecentrées de charge/mémoire
Exemple : Appel de la fonction C10 avec les paramètres CU:=%IX10 et PV:=15LD 15ST C10.pvLD %IX10ST C10.CUCAL C10
ou CAL C10 (CU:=%IX10, PV:=15);
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Norme IEC 1131-3 : langages graphiques
Langage LD (Ladder Diagram)
Langage FBD (Function Block Diagram)Connections de fonctions et de blocs fonctionnels
FB1
e1e2
s
DB1
FB1e1e2
s
DB2
S1R
S2
AND
in1
in2
out Q1
S1
S2
RUN
ENABLE( )RUN
Réseaux Contacts, bobines
E1
Contact NO (open)
E1
Contact NC (close)
E1
Front montant
P
E1
Front
descendant
N
S1 S1
S1 S1
Bobine
Bobine
négativée
Bobine Set
Bobine Reset
R
S
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse, conception et implantation des systèmes de commande 2.6. Implantation de la commande
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Norme IEC 1131-3 : SFC
Basé sur la norme Grafcet CEI 848 (Etapes, transitions, actions)MAIS denombreuses différences subsistent :
SFC n ’est pas considéré comme un langage de programmation en tant que tel.Considéré comme un élément de structuration interne d ’une unité d ’organisation de
programme : exécution séquentielles d’actions décrites dans l’un des quatre langages(FD, FBD, IL, ST)
ParallélismeStructuration des séquences correspondant à un graphe d ’état (ou à ungraphe d ’état équivalent)
Séquences simultanées (divergent ET / Convergent ET)Parallélisme interprété (Divergent OU / Convergent OU)Saut de séquence, boucle de séquence
InitialisationUne et une seule étape initiale obligatoire pour tout graphe SFC !
Activation d’un graphe par exécution de l’action RUN (forçage)
Règles d ’évolution1 à 4 : basées sur les règles CEI 8485 : absente compte tenu des prescriptions de structuration de la CEI 1131-3
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
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Supervision des
systèmes industriels
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.1. Introduction
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Conduite des systèmes industriels• Suivi de production• Lancement et coordination d’actions
Surveillance• Suivi de l’état d’une installation• Détection de défaillances• Diagnostic• Actions correctrices
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Ensemble d’outils et de méthodes permettant de piloter des installations industrielles tant en fonctionnement
normal qu’en présence de perturbations.
Degré d’automatisation
Tout Manuel Tout automatique
Commande supervisée
Supervision industrielle 3.1. Introduction
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Calculateur desupervisionModules
d ’assistanceà l ’opérateur
IHMSystèmes de
Supervision
CalculateurLocal
CalculateurLocal
Systèmes decommande
Systèmes &machines
Flux descendants de commande :- paramétrage & lancement des campagnes de production- modes de marches, points de consigne- commandes réactives, actions manuelles
Flux ascendants de surveillance :- mesure directes par les capteurs- élaboration d’informations agrégées
F l u x
d e s c e n
d a n t s d e c o m m a n
d e
F l u x a s c e n
d a n
t s d e s u r v e i l l a n c e
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.1. Conduite des installations industrielles
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Objectif : assurer les changements de régime du procédé (arrêt,démarrage, changement de points de fonctionnement), lancer et paramétrer les campagnes de production.
Grandeurs commandables: grandeurs que l ’on peut modifier pendantl’exécution d’un processus
• modifications directes : états logiques des actionneurs(ouvrir/fermer vanne, rentrer/sortir vérin)
• modifications indirectes : effet physique produit par lamodification d ’état d ’un ou plusieurs actionneurs(modification d ’un débit, d ’une température,
Grandeurs observables: variables caractérisant l’état duprocédé que l’on peut mesurerqui peuvent être mesurées
• Mesures directes : mesures en ligne par des capteurs• Mesures indirectes: calculées à partir de plusieurs
grandeurs mesurées
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.1. Conduite des installations industrielles
8/8/2019 Polytech Automatisation
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Il faut établir une trajectoire entre l ’état de départ etl ’état souhaité (xi →xf ) afin de trouver un temps final tf qui soit minimal tout en respectant les contraintes del ’ensemble des variables du système
Les aides supportées par les outils de supervision peuvent proposer des stratégies ou procédures de conduite pré-établies.
Problème à résoudre
Pour toutes les variables observables du système, le vecteur d ’état x i est connu à l ’instant t i. Le vecteur d ’état à atteindre x f est connu. Latrajectoire entre l ’état de départ et l ’état souhaité n ’est pas connue.
Gammes (manufacturier) :décrit la suite des opérationsélémentaires de fabrication (tournage, fraisage, contrôle, …) etles instructions pour réaliser les opérations (plans, programmeCN, …).
Recettes (process / batch): précise le produit à réaliser, letype d ’équipements requis, la procédure de traitement(séquences des opérations) et les ingrédients, quantité etparamètres de la fabrication.
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
8/8/2019 Polytech Automatisation
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Supervision industrielle 3.1. Surveillance des installations industrielles
Détection de défauts
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xcm,xdm
ΣL
uc=
Gcq (xc, Uc)
Uc UdΣU
Procédé
uc xcm ud
ΣP
Modèle du Procédé(émulation)
+ - ΩP
∆P
Détecter l’apparition d’un événement anormal, la déviation d’une variableobservée ou du fonctionnement de l’installation
ΩP : ensemble des états calculés par unmodèle d ’émulation du procédé∆P : comparaison entre l ’état réel du procédéet l ’état théorique fourni par le modèle
Détection de défauts
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.1. Surveillance des installations industrielles
Di i d l
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Tâche de contrôle et de suivi de l ’installation: anticiperl ’apparition d ’un événement anormal et optimiser, par desréglages fins, la production : reconfiguration du procédé,paramétrage, ...
Tâche de compensation et de correction: décider desactions à entreprendre pour rétablir le fonctionnement normaldu procédé (modification du plan de fabrication (ΣL),modification des consignes émises par le superviseur (ΣU),voire adaptation dynamique des commandes.
Diagnostic des alarmes
Trouver les relations de causes à effets entre la déviation constatée et l’événement ou l’équipement défaillant qui l’a provoquée et évaluer lacriticité de cette déviation
Reprise
AMDECFonction Elément Défaillance Causes Effets Détection G F N Criticité
CF COURS 3A
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.1. Architecture informatique
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Vues de commande: permettent aux opérateurs de surveiller lefonctionnement de la partie commande et d ’agir sur le procédé (actionscorrectives, actions de changement de mode de fonctionnement, actionsde paramétrage, …).
Superviseur industriel
Vues de tendance ou « historiques» : courbes quiprésentent l’évolution passée d ’une variable procédé oud ’une alarme; élaboration de statistiques.
Vues synoptiques : représentent la structure physique del’installation et permettent la visualisation des variablesreprésentatives de l’état du procédé. Souvent les vues de
commandes sont accessibles depuis les vues synoptiques.
Vues d’alarmes: présentent aux opérateurs une liste delibellés d’alarmes et/ou d’états classés suivant des critèrespropres à chaque système ( chronologie, nature des alarmes,criticité, …).
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision4.4. M.E.S.M.E.S.
4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
CPU315 CP342-5 CP343-5
COROS OP15CSIEMENS
K1 K2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K 1 3 K 1 4 K 1 5 K 1 6
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
H E L P E N T E R
ACKHARDCOPY
DIR INS ESC
DEL
i
CPU315 CP342-5 CP343-5
COROS OP15CSIEMENS
K1 K2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K 1 3 K 1 4 K 1 5 K 1 6
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
H E LP E N T ER
ACKHARDCOPY
DIR INS ESC
DEL
i
CPU315 CP342-5 CP343-5
COROS OP15CSIEMENS
K1 K2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K13 K 1 4 K 1 5 K16
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
H E LP E N TE R
ACKHARDCOPY
D I R I N S ESC
DEL
i
Supervision industrielle 3.1. Architecture informatique
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ProfibusFMSRéseau MPI
Poste dechargement
Poste dedéchargementet de contrôle
Poste detravail n°1
Poste detravail n°3
Poste detravail n°4
Serveur DDE
Réseau Ethernet
Profibus DP
COROS OP15CSIEMENS
K1 K2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K13 K 1 4 K 1 5 K16
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
H E L P E N T ER
ACKHARDCOPY
D I R I N S ESCDEL
i
CPU315 CP342-5 CP343-5
COROS OP15CSIEMENS
K 1 K 2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K 1 3 K 1 4 K 1 5 K 1 6
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
HELP ENTER
ACKHARDCOPY
D I R I N S E S CDEL
i
Profibus DP
COROS OP15CSIEMENS
K1 K2 K 3 K 4
K 5 K 6 K 7 K 8
K 9 K 1 0 K 11 K 1 2
K13 K 1 4 K 1 5 K16
F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8
7 8 9
4 5 6
1 2 3
0. + /-
SHIFT
H E L P E N T ER
ACKHARDCOPY
D I R I N S ESC
DEL
i
CPU315 CP342-5 CP343-5 CPU315 C P3 42 -5 C P3 43 -5
Profibus DP
Serveur OPC
Client OPC
Client OPC
Réseau Internet
In Touch
In Track(MES)
Scout(Serveur WEB)
(2) Carte Siemens 5412(1) Carte Applico m PFB1500
(2)
(1)
ERP
Conduite et supervision
Pilotage ettraçabilité
Visualisationà distance
CP343-5
SQL serveur SGBDOracle
Architecture technique pour la supervision du SFP
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Problèmes posés
Supervision industrielle 3.2. Conception des applications de supervision
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Vues synoptiques: comment structurer et hiérarchiser lesinformations ?
Vues de commande: comment regrouper les niveaux decommande, comment identifier les variables d’informations et decommande associées à ces niveaux?
Vues historiques: quand doit-on historiser une variable ouune alarme (changement d’état, archivage périodique, …) ?
Vue d’alarmes : pertinence des alarmes, regroupement d’alarmes, persistance des alarmes ?
Comment organiser les différentes vues nécessaires etleurs liens hiérarchiques ?
Comment garantir la lisibilité, la charge et la complétudeinformationnelle de l’écran ?
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Les vues de supervision ont pour vocation d’aider les opérateurs à structurer le champinformationnel issu d’une réalité complexe et de l’assister dans ses multiples fonctions(anticipation, détection, diagnostic, pronostic, …)
Supervision industrielle 3.2. Conception des applications de supervision
Un exemple
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100
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Un exemple
Etude britannique « Health and Safety Executive » réalisée sur 13 installationschimiques et centrales de production d’énergie
En fonctionnement normal
Un opérateur de supervision reçoit environ1 alarme toutes les 2 minutesde jour comme de nuit
50 % des alarmes sont desrépétitions d’alarmes déjà vues dans les 5minutes précédentes.
Seulement 6% des alarmes sont représentatives de problèmesopérationnels réels
En fonctionnement faisant suite à une perturbation
90 alarmes peuvent alors se produire dans la première minute, 70alarmes dans les 10 minutes qui suivent
Environ 50% des opérateurs reconnaissentvalider (acquitter) desalarmessans même lescomprendre,voire leslire
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie
2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications de
supervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95 Besoin d ’une méthodologie de conception basée sur des
critères ergonomiques et des critères liés au procédé
Identification
Mise en place de l'organisation de travail
Supervision industrielle 3.2. Conception des applications de supervision
8/8/2019 Polytech Automatisation
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Analyse duprocédé
Mise en place de l organisation de travail
Recueil d'informations
Analyse et modélisation
Limites etressourcesthéoriques
des utilisateurs
Analyse deslimites et ressourcesréelles des utilisateurs
Analyse destachesprésentes
Analyse desbesoins enassistance
Modélisationdes
utilisateurs
Modélisationdes tâches(assistées)
Modélisationdu procédé
SpécificationSpécification desmodes dereprésentation et
des attributsgraphiques
Spécificationdesenchaînements
des vues
Spécificationdes modulesd'aide :prédictions,
diagnostics ...
Conceptiondétaillée etréalisation
Conception etréalisation d'une
bibliothèquegraphique
ergonomique
Conception etréalisation du
gestionnaire del'imagerie
Conceptionet réalisationdes modules
d'aide
Critères etméthodes
d'évaluation jeu decas-tests
Documentationdu projet
EvaluationEvaluation en simulation
Evaluation sur le site
Formation desutilisateurs
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Méthodes basées sur la modélisation du procédé
Supervision industrielle 3.2. Méthodes de Conception
8/8/2019 Polytech Automatisation
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Structure : modélisation des unités, lignes, systèmes et équipementsde production,organes : équipements technologiques (actionneurs, capteurs, …)ressources : regroupement d ’organe / découpage de l ’atelier
Indisponible
Arrêt
Travail
α1
β 1
λ 1
µ 1
Tournage Fraisagestockageα1 α2β 1 β 2
Fonction : procédé de production
Structure : états de fonctionnement des
équipements
αi : lancement ,αβ i : travail terminéλi : défaillance machine,λµ i : réparation
Fonctions: modélisation des transformations supportées par le procédé,opérations élémentaires : transformations de matière et/ou d ’énergieregroupement d ’opérations
Evolution: modélisation de la dynamique du système
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Analyse « moyens - objectifs » : on cherche à définir les relations entre les
Supervision industrielle 3.2. Méthodes de Conception : Modèles Structure/Fonction
8/8/2019 Polytech Automatisation
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103
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transformations de matière et d ’énergie et les objectifs et fonctions à réaliser
A
G2
A
G1
M
Ressource 1
Ressource 2
C
Source Puits Transport Stockage Balance Barrière
Matière
Energie
A
A-M
C
Connection : relie les fonctions entre ellesAchieve : Relie la structure à un butAchieve by Management : lien achieve avecrégulation automatiqueCondition: conditionnement d ’une fonctionpar un but
BUTS
FORMALISME
EXEMPLE
Méthode Multi-level Flow Model (MFM) de LIND
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Méthode industrielle développée par Rhône-Poulenc
Supervision industrielle 3.2. Méthodes de Conception : méthode ASTRID
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104
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Procédure « charge du réactif »:ouvrir V4, V6, V7 en garantissant que le circuit reste isolé (V2,V5, V8, V14, V3 fermée et non commandées par un autreautomatisme ou opérateur)
Cahier des charges de conduite
Comment définir les fonctions, les ressources, ... ?
Réacteur
Cristallisoir
V1
V2
V3
V4
P1
V5
V6V14
V8
V9
V7
Acidesalicylique
Solvant Réactif
Réacteur
Exemple
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Organisation de référence
Supervision industrielle 3.2. Méthodes de Conception : ASTRID
8/8/2019 Polytech Automatisation
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RECETTES
FONCTIONS
RESSOURCES
ORGANES
SortiesTOR/Ana
EntréesTOR/Ana
Mode opératoire
Savoir-faire et procédures opératoiressur les phases élémentaires duprocessus de production
Responsables de l’exécution desfonctions en garantissant la sûreté defonctionnement
Gestion des actionneurs et des capteurs
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Acidesalicylique Exemple
Supervision industrielle 3.2. Méthode de Conception : ASTRID
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RESSOURCES =partie de l ’installation qui a moment donnépeut avoir un fonctionnement indépendant. C’est une interface
entre la fonction et les organes.
Réacteur
Cristallisoir
V1
V2
V3
V4
P1
V5
V6V14
V8
V9
V7
FONCTIONS :réalise une phase de production élémentaire
Solvant Réactif
Réacteur
Actionneurs de sectionnement(V2, V4, V5, V6, V7, V14, V8) :sont affectés à une ressource unique et sont donc inaccessiblespour une commande en provenance d ’autres ressources
ORGANES =actionneurs, capteurs
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Supervision industrielle 3.2. Conception des applications de supervision
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RECETTES
FONCTIONS
RESSOURCES
ORGANES
SortiesTOR/Ana
EntréesTOR/Ana
Transfert
StockeurRéactif Pompe P1 Tuyau T1 Réacteur
V4V3 V2 V5 V6 V7 V14 V8P1
Exemple
Exemple
Supervision industrielle 3.2. Méthode de Conception : ASTRID
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p
RECETTES
FONCTIONS
RESSOURCES
ORGANES
SortiesTOR/Ana
EntréesTOR/Ana
Normal Défaut
défaut
reprise
reprisedéfautLibérerorganeRéserver
Réservé
Réservation par une ressource(acceptation des commandes en provenance de la ressource)
Arrêt Indisponible
Terminé Arrêt
Marche
? Libérer-ressource! Libérer-organe
? Libérer-ressource! Libérer-organe
?Occuper-ressource! réserver-organe
?Défaut
?Reprise
LancerFin
LIBRE
OCCUPEE
Commandes des actionneurs selon la logique interne de la ressource
Prêt / Terminé Pause
Arrêt Défaut
Marche? Fin! Libérerressource
? LANCER [init]! Occuper-ressource
? Fin
?Défaut! Libérerressource?ARRETER
?RELANCER! Libérerressource
?PAUSER! Libérer-ressource
?RELANCER! Occuperressource
?Défaut! Libérer-ressource
Conditions de lancement [init] :disponibilité des ressources, état duprocédé, conditions initiales,
Conditions et logique de fonctionnement [état marche]
Conditions de terminaisons [fin] :état du procédé, état des ressources / organes
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1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
M.E.S.Manufacturing Execution
System
Deux organismes américains sont à l’origine du concept de MES :
Manufacturing Execution System Définition fonctionnelle
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Deux organismes américains sont à l origine du concept de MES :l’ AMR (Advance Manufacturing Research) qui assure une veille technologiquedans le domaine de la gestion d’entreprise et de fabrication. Le terme MES a été défini par Bruce Richardson en 1990.
La MESA (MES Association), association professionnelle fondée en 1992 par
les principaux fournisseurs de progiciels de gestion de fabrication.
Modèle à 3 couches de l’entreprise
• la coucheplanificationde la production• la couchecontrôle-commandedes procédés
• la coucheexécution(domaine du MES) qui assurele lien entre les deux couches précédentes
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
L’entreprise sans M.E.S. Définition fonctionnelle
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Fournir aux commerciaux desinformations très précises
nécessaires à l’acceptation descommandes (peut-on fabriquerun produit donné, sous quel délaiet à quel prix ?)
Mettre en fabrication rapidementun nouveau produit (définir larecette et les procédures detravail associées, former lesopérateurs, etc.).Réordonnancer la productionrapidement (pour faire face àune commande imprévue eturgente, pour réagir à la panned’un appareil, etc.).
Diagnostiquer rapidement une
dérive....
?
GMAO
IAO
GPAOLogistique(Supply Chain)
CommercialFinance
Supervision Contrôle/Commande
Comptabilité
Procédures / Habitudes / Bouche-à-oreille
Hommes / Papier
Processus de fabrication
Système informatique d’entreprise
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Manufacturing Execution System Flux d’informations
S tè i f ti d’ t i
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CapteursActionneurs
Système de contrôle/commande
Système informatique d’entreprise
M.E.S.
InformationsOrdres
2 : recettes, consignes
4 : Ce qui a été fait,réponses
2 : ce qu’il faut faire,Mode opératoire,questions
1 : ce qu’il faut fabriquer
3 : Ce qui a été fait,comment cela a été fait,ce qui est en cours,états
5 : Ce qui a été fabriqué
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
PlanningMRP
Manufacturing Execution System
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MRP
MESExécution et gestion
des plans deproduction
ControlPLC, CNC
Etat des ordres de fabricationsDates Début, FinDate de mise à disposition
Etat des ressources/UtilisationEtat du personnel/UtilisationEtat des matières/UtilisationRecette de contrôleTraçabilité généalogie produit
OFRecettes & Gammes
RessourcesQualification du personnel
Etat des stocksProcédures
Etat du procédéSignaux de fin de batchAnalyses matièresEvénements:Temps/Date/Lot/AlarmesDonnées continues
(Ré-)Ordonnancement détailléAllocations de ressourcesPlanning de maintenance
Fiches de sécurité produitsModes opératoires
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Intégration d’un M.E.S. en entreprise
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Informations de gestion d’entreprisePlanning général usine, gestion opérationnelle,…
Informationssur le produit
Comment fabriquer
Informationssur la capacitéde production
Ce qui est disponible
Informations de gestion de productionSupervision , planning de production,
Sécurité, assurance qualité, …
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Informationsde performancede production
Résultats
Informations
Quoi faire et quand
d’ordonnancementde la production
What do you need to manage?
WHAT and HOW to produce
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CONTROLONTROL
ERP
Productiondata
collection
Productionexecution
Productionresource
management
Productiondispatching
Productiontracking
Detailedproductionscheduling
Productionschedule
Productdefinition
management
ProductionPerformance
analysis
Productdefinition
Productioncapability
Productionperformance
WHAT and HOW to produce
What CAN be produced
When and What TO produce
When and What WAS produced
Product Definition
Production Capability
Production Schedule
Production Performance
"From ISA 95.00.03, Part 3 (Draft 11). Copyright ISA 2003.”
Les 11 fonctions du M.E.S. (selon Mesa)
Fonction Rôle
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Gestion des ressources
Ordonnancement
Cheminement des produits etdes lots
1
2
3
• Assure la gestion de toutes les ressources del’atelier (équipements, personnel, documents, etc.)
• Suit « en temps réel » l’évolution de leur état.
• Prend toutes dispositions pour que chacune d’ellessoit disponible au moment où on en a besoinconformément au planning de fabrication.
• Enregistre l’historique de leur utilisation.
• Ordonnance les activités et/ou les produits pouroptimiser les performances de l’atelier en tenantcompte de l’état réel de celui-ci (équipements etpersonnel disponibles)
• Détermine le cheminement des produits et des lotsdans l’atelier conformément aux recettes ougammes de fabrication utilisées et en tenantcompte de l’état réel de l’atelier (pannes, retards,etc.)
• Permet l’exécution de tâches non prévues(recyclages, nettoyages, mises en attente, ...)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception
2.4.2.4.
Conception modulaireConception modulaire
2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Les 11 fonctions du M.E.S. (selon Mesa)
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4
5
6
7
Collecte et acquisition dedonnées
Gestion des documents
Gestion du personnel
Gestion de la qualité
• Gère et distribue tous les documents nécessairesà l’exploitation de l’atelier (recettes, procédures,schémas, cahier de quart, etc.)
• Fournit les interfaces permettant de collecter lesdonnées de production en provenance del’atelier (saisies manuelles, supervision).
• Gère les acteurs de l’atelier.• Met à jour leur disponibilité.• Enregistre qui a fait quoi, quand et pendant
combien de temps.• Peut être utilisé par la fonction de gestion desressources pour l’attribution des tâches.
• Analyse en temps réel l’évolution de tous lesindicateurs qualité d’où qu’ils viennent(procédé, laboratoire, etc)
• Identifie les problèmes potentiels.
• Signale ces problèmes aux acteurs de l’atelieren recommandant des actions (changement deconsigne, demande d’inspection, etc.)
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
• Analyse l’évolution du procédé
Les 11 fonctions du M.E.S. (selon Mesa)
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10
11
Gestion du procédé
Gestion de la maintenance
Traçabilité produit etgénéalogie
Analyse des performances
Analyse l évolution du procédé• Identifie les problèmes potentiels.• Corrige automatiquement ces problèmes ou les
signale aux opérateurs en recommandant desactions.
• Planifie les tâches visant à maintenir l’outil deproduction dans l’état nécessaire à uneproduction optimale (maintenances périodique,préventive et corrective)
• Maintient un historique de ces activités
• Permet de connaître à tout moment l’état dechaque lot ou campagne engagé (dans queléquipement se trouve-t-il, qui travaille dessus,quels composants sont utilisés, quelles sont lesconditions opératoires, etc.)
• Maintient un historique qui permet de retracer lagénéalogie de tout lot ou campagne fabriqué
• Compare les résultats obtenus aux objectifs fixéspar l’entreprise, les clients ou les contraintesréglementaires
• Fournit des rapports aux utilisateurs
• Permet de connaître à tout moment l’état dechaque lot ou campagne engagé (dans queléquipement se trouve-t-il, qui travaille dessus,quels composants sont utilisés, quelles sont lesconditions opératoires, etc.)
• Maintient un historique qui permet de retracer lagénéalogie de tout lot ou campagne fabriqué
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
Intégration d’un M.E.S. en entreprise
M.E.S. 4.2.Standard ISA SP95
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Modèles différentsEchelles de temps différentesVolumes et flux de données différents
Premières tentatives d’intégration ERP/MES difficiles
ISA SP95
1.1. Introduction GénéraleIntroduction Générale
2.2. Systèmes de commandeSystèmes de commande2.12.1 IntroductionIntroduction2.2.2.2.TechnologieTechnologie2.3.2.3.De l’analyse à la conceptionDe l’analyse à la conception2.4.2.4.Conception modulaireConception modulaire2.5. Validation / vérification2.5. Validation / vérification2.6.2.6.ImplantationImplantation
3.3. Systèmes de supervisionSystèmes de supervision3.1.3.1.Rôle d’un système de supervisionRôle d’un système de supervision3.2.3.2.Conception des applications deConception des applications desupervisionsupervision
4.4. M.E.S.M.E.S.4.1.4.1.Rôle d’un M.E.S.Rôle d’un M.E.S.4.2. Standard ISA SP954.2. Standard ISA SP95
SP95 part1
SP95 part2 Détails des Modèles