4. Evaluation dynamique des Systèmes Instrumentés de Sécurité à Intelligence Distribuée
4.2. Introduction du réseau de communication dans la structure 1oo1D
L’introduction des réseaux dans les applications distribuées offre de la flexibilité mais introduit aussi quelques problèmes nouveaux. Les délais, la perte de trames, les retards éventuellement non bornés, la gigue…[CAU 04].
Dans cette partie, nous allons nous intéresser à un modèle de système 1oo1D avec un réseau de terrain type CAN.
Il faut préciser que vis-à-vis des travaux que nous menons, le réseau de communication est un moyen utilisé par les fonctions qui octroient de l’intelligence aux instruments. C’est pourquoi, il a été introduit sans se préoccuper de sa sensibilité aux perturbations et sans considération des effets de la perte des messages.
4.2.1. Modélisation du réseau de terrain sous Möbius
Cette partie est consacrée au modèle du système avec un réseau de communication (CAN: Control Area Network) et ensuite nous allons également introduire des instruments intelligents au lieu d'instruments traditionnels. Dans cette étude, nous nous concentrons sur le réseau CAN même si ce type d'études peut être étendu à d'autres types de réseaux de communication.
L’ensemble des composants est relié par un réseau de communication qui est défini comme un medium par lequel transitent des trames contenant des données du système. Tous les composants sont représentés comme des systèmes échantillonnés avec Te comme période d’échantillonnage. Cette période d’échantillonnage est constante et elle est la même pour tous les composants. Sa valeur est de 0.5 unité de temps. Tous les composants sont échantillonnés avec cette période d’échantillonnage et le réseau de communication est un système réagissant aux événements discrets.
Figure 4.9 : Modèle du réseau de terrain avec l’outil Möbius
La modélisation du réseau de communication représente le modèle le fonctionnement d’un réseau CAN (Controller Area Network) [GHO 08]. Le réseau est constitué dans cet exemple de trois stations émettrices qui vont pouvoir envoyer des messages (trames) sur un médium partagé (canal de transmission). Les messages envoyés sont placés dans des places tampons (buffer) qui sont des places étendues, les messages ensuite attendent la libération du canal pour être transmis vers leur destination. La manière d’accéder au canal est celle d’une transmission basée sur des niveaux de priorité des messages. Ceci signifie que chaque abonné
sera affecté d’une priorité lui permettant ou non d’envoyer ces caractéristiques via le canal, pour éviter les collisions sur le canal.
Le medium (canal) est affecté d’un retard représentant le délai de transmission des messages. Le message en sortie du canal est prêt à être envoyé et il est disponible dans la place ″received″.
Lorsque le bus est libre, n’importe quel émetteur qui dispose de son propre identificateur peut commencer à transmettre une information sur le canal. Lorsque deux nœuds tentent d’accéder simultanément au medium, le nœud qui dispose de la plus haute priorité gagne l’arbitrage et accède au bus, son information est envoyée sans perte de temps alors que le nœud affecté d’une priorité moindre attend la libération du medium pour émettre.
Nous avons procédé à vérifier des valeurs de la période d’échantillonnage autres que Te=0,5.
Te 0,5 1 5 8
PFD 7,7.10-2 7,33.10-2 7,08.10-2 7,03.10-2
PFS 2,1.10-1 2,078.10-1 2,05.10-1 1,995.10-1
Tableau 4.4 : Performances en sécurité en fonction de la période d’échantillonnage
D’une façon générale, la probabilité des défaillances dangereuses a diminué ainsi que la probabilité de défaillances sûres. Ceci est dû au fait que les informations qui concernent les défaillances ne sont envoyées que pendant des instants discrets et non pas en continu. Les performances sont en effet très sensibles aux périodes d’échantillonnages des différents dispositifs. Et de ce fait, les instants de révélations dépendent largement des périodes d’échantillonnages, ce qui provoque donc ce changement des valeurs de ces deux métriques. Le réseau de communication garantit les délais de transmission inférieurs à la période d’échantillonnage. C’est le seul composant dans le système qui travaille d’une manière événementielle. Le délai de transmission est constant. Il faut noter que l’accent n’est pas mis sur l’influence des retards ni celui de la perte ou de l’altération des trames.
L’introduction du réseau a pour conséquence quelques modifications dans les modèles de base des constituants de la boucle de sécurité afin de tenir compte des mécanismes de transmission de données via le réseau. A titre d’illustration, le modèle de l’automate communicant est montré dans le sous paragraphe suivant.
4.2.2. Modèles échantillonnés des composants 4.2.2.1. Modèle de l’automate
Le modèle de l’automate décrit par la figure 4.10 est un dispositif communicant, il dispose d’une intelligence locale (et centrale vis-à-vis de la boucle de commande considérée) lui permettant entre autres de gérer les autotests dans les dispositifs de terrain en envoyant des ordres par voie de communication par réseau.
L’automate, qui est doté d’une capacité de communication, envoie ses messages périodiquement. A chaque période d’échantillonnage (transition periode_aut dans la figure 4.10), l’automate est disposé à envoyer des informations sur le réseau.
En effet, tous les dispositifs (capteur, actionneur) disposent d’une période d’échantillonnage et ils sont considérés comme des systèmes échantillonnés.
Dans l’étude menée, le réseau de communication garantit un délai exprimant le retard affecté aux messages inférieurs aux périodes d’échantillonnage de tous les dispositifs.
Figure 4.10 : Modèle de l’automate communicant
La place colorée sortie_automate est une place partagée avec la place entree_automate de la figure 4.9 qui correspond à la description du réseau de communication. Cette place contient les informations prêtes à être envoyées par le réseau aux différents interlocuteurs. Cette place dispose d’un jeton de type coloré appelé trame qui est relatif à un ensemble d’attributs qui sont etat, valeur, emetteur et dispo. Ces attributs sont communs entre toutes les places qui sont en relation avec le réseau pour les opérations d’émission et de réception des messages. Ils expriment en effet la nature de l’émetteur de l’information (capteur ou autres), son état, l’affectation d’une valeur pour différencier les destinataires des autotests et la disposition à émettre dans le réseau.