1 elaboration de diagnostiqueurs locaux à partir de modèles distribuées de partie opérative...
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1
Elaboration de diagnostiqueurs locaux à partir de modèles
distribuées de Partie Opérative
Alexandre PHILIPPOT
Maître de Conférences
Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l’Information et
de la Communication
20 mars 2009 JD-JN-MACS 2009
2
Diagnostic : ContexteContexte : • Systèmes manufacturiers considérés comme des SED• Augmentation de la complexité des systèmes Augmentation du potentiel de pannes
Objectif :• Comparer le système réel avec un modèle de son comportement (normal ou anormal)• Eviter la propagation• Aider à la décision
DETECTION Contradiction
Localisation du défaut
Caractéristiques du défaut
+ -
Evolution
Evolution
ISOLATION
IDENTIFICATION
Modèle
Système
Problèmes : • correspondance de comportement • granularité du modèle • explosion combinatoire
3
Observateur
Partie OpérativePartie Commande
Implantée
IHM
Opérateur
Maintenance ?Reconfiguration ?
Défaut ?
Décision
?
Diagnostic : Contexte
4
Plan de présentation
1. Terminologie & Littérature2. Point de vue du CReSTIC3. Modélisation par EPO4. Diagnostiqueurs5. Application – ITS PLC6. Modélisation par PoP7. Conclusion et perspectives
5
Terminologie & Littérature
Suivi Détection Localisation Identification Décision
SURVEILLANCE SUPERVISION
DIAGNOSTIC FDI
DIAGNOSTIC
Reprise
Selon les techniques utilisées, la détection fait-elle partie du diagnostic ?
6
Terminologie & Littérature
Diagnostic des SED
Outils de représentation
• Automates à états (Sampath, 95)
• Réseaux de Petri (Genc, 03)
• Expressions logiques (Wang, 00)
• Chroniques (Boufaïed, 03) / Templates (Pandalaï, 00)
Modélisation des défauts
• A base d’événements (Sampath, 95)
• A base d’états (Zad, 03)
• Mixte
Structure de prise de décision
• Centralisée (Sampath, 95)
• Décentralisée inconditionnelle (Wang, 04)
• Décentralisée conditionnelle (Debouk, 00)
• Distribuée (Su, 04)
Notion de diagnosticabilité
• Diagnosticabilité (Sampath, 95), (Lin, 94)
• Co-diagnosticabilité (Wang, 04)
• Diagnosticabilité collaborative (Qiu, 05)
• …
7
Point de vue du CReSTIC
Spécifications de la commande
Comportement événementiel de la PO
Modèle symbolique
Réactivité temporelle
Langage commun pour réaliser un diagnostic précis du système ?
0 1
2 3
If - Then
Règles
Δt ?
8
Point de vue du CReSTIC
Problèmes• Systèmes manufacturiers informationnellement et
géographiquement décentralisés• Exposition à l’explosion combinatoire (SED)• Nécessité d’une description détaillée de la PO• Expression des spécificités technologiques difficile
Proposition : Approche décentralisée• Eléments de PO (EPO) local diagnosers
EPO = Actionneur avec détecteurs et pré-actionneurs associés
• Utilisation de langage et d’outils de composition / projection (automates)
• Modèles mixtes : event, state, timed models• Interprétation de (Balemi, 93)
↑, ↓, contrôlables et incontrôlables
Sorting station
Sorting large pieces Sorting small pieces Provisioning
Cylinder 1
Sensor, actuator, pre-actuator
Conveyor 1
Sensor, actuator, pre-actuator
Cylinder 2
Sensor, actuator, pre-actuator
Conveyor 2
Sensor, actuator, pre-actuator
Cylinder 3
Sensor, actuator, pre-actuator
Conveyor 3
Sensor, actuator, pre-actuator
Conveyor 1
Conveyor 2
Conveyor 3
Cylinder 1
Cylinder 2
Cylinder 3
Small piece A Large piece B
ct2
ct3
cp3
cp2
p2ar
p3ar
p1ar
a b
9
Principe
Control Specifications
Plant Element 1 (PE1)
Plant Element n (PEn)
Controlled Plant Element 1 (CPE1)
Controlled Plant Element n (CPEn)
(2) Local intersection
Diagnoser 1 Diagnoser n
(4) Faults identification
Global Decision
(1) Modelling
(5) Fusion of local decisions
Temporized CPE 1 (TCPE1)
Temporized CPE n (TCPEn)
(3) Integraton of temporal information
Action
Event
10
Modélisation de la PO
Modélisation : - intuitive (expert)
- théorique/structurée (Chandra, 01)
- pratique avec prie en compte des spécificités technologiques
Un Vérin Double Effet (VDE) piloté par un distributeur pneumatique 5/2 bistable
Spécificités technologiques du distributeur associé au vérin :– L’activation puis la désactivation d’un même ordre implique une réaction du vérin. – Priorité sur le premier ordre envoyé
a b
SO RE
Préactionneur
Actionneur
Détecteur
A B
11
Modélisation pratique
0
1 ↑SO
↓SO
4 2
3
↑RE
↓RE
↑RE
↓RE
↓RE
↓SO
↑SO
↓SO
Modèle préactionneur distributeur 5/2 bistable
Modèle actionneur d’un VDE avec distributeur 5/2 bistable
0
1 ↑SO
↓SO
4 2
3
↑RE
↓RE
↑RE
↓RE
↓RE
↓SO
↑SO
↓SO
{↓a, ↑b} {↓a, ↑b}
{↑a, ↓a, ↑b, ↓b}
{↑a, ↓b} {↑a, ↓b}
Demande d’une connaissance experte des spécificités technologiques du matériel
2 1
↑a
↑b
0
↓a
↓b
Modèle des détecteurs pour 2 positions
12
Modèle EPO
Elément de Partie Opérative d’un VDE avec distributeur 5/2 bistable
0
1 ↑SO
↓SO
4 2
3
↑RE
↓RE
↑RE
↓RE
↓RE
↓SO
↑SO
↓SO
↑b
↓a
↓b ↑a 5
6 ↑SO
↓SO
9 7
8
↑RE
↓RE
↑RE
↓RE
↓RE
↓SO
↑SO
↓SO
10
11 ↑SO
↓SO
14 12
13
↑RE
↓RE
↑RE
↓RE
↓RE
↓SO
↑SO
↓SO
↓a
↑a
↑b
↓b
↓a
↑a
↑b
↓b
Composition synchrone du modèle des détecteurs
avec le modèle actionneur
• Spécificités technologiques :– Priorité sur le premier ordre envoyé (SO RE RE SO) SO SO entraîne la sortie du vérin
13
Spécifications de la commande
Informations du cahier des charges à travers un modèle des spécifications
La Partie Commande (PC) représente le comportement normal désiré
Intégration de cette information par :
1. Spécification de la commande modélisée par GRAFCET
- Algorithme d’intersection entre PC et PO
2. Contraintes du modèle de PO jusqu’à son fonctionnement désiré
- Contraintes sous forme d’automates ou d’équations logiques
14
Algorithme d’intersection Commande spécifiée
par GRAFCET
EPO1
Graphe Equivalent GE
EPOi
EPO Commandé 1 EPOC1
EPO Commandé n EPOCn
(1) Extraction de la commande
(3) Composition locale
(2) Restriction du langage
GE Restreint au L(EPO1) GEREPO1
GE Restreint au L(EPOn) GEREPOn
(3) Composition locale
1. Extraction Sémantique commune avec la PO
2. Restriction Agréger les états du GE atteints par les événements n’appartenant pas à l’EPOi
Supprimer tout groupe non atteignable ou bloquant
3. Composition synchrone Elément de PO Commandé (EPOCi)
Comportement désiré de l’EPOi de manière détaillée
15
Exemple
2 Out1
cp2
4 In2
p2ar
a
8 In1
p1ar
C1
b
5 Out1
cp3
6 Out3
ct3
7 In3
p3ar
3 Out2
ct2
In1
In1
In1
In1
1
Equivalent Graph with 28 states
1) Extraction
GRAFCET of the sorting system
0
1
Out2 Out2
4 2
3
In2
In2
In2
In2
In2
Out2
Out2
Out2
ct2 p2ar
ct2 p2ar 5
6
9 7
8 In2
In2
In2
Out2
Out2
Out2
10
11
14 12
13 In2
In2
In2
Out2
Out2
Out2
p2ar
p2ar
ct2
ct2
p2ar
p2ar
ct2
ct2
Out2 Out2
In2
In2
Out2 Out2
In2
In2
Plant Element of cylinder 2 Events of cylinder 2:
{↑Out2, ↓Out2, ↑In2, ↓In2, ↑p2ar, ↓p2ar, ↑ct2, ↓ct2}
3) Local synchronized composition
Controlled Plant Element of cylinder 2
1 Out2
2 p2ar
6 In2
5
In2
3 ct2
4
Out2
8 p2ar
7 ct2
{ p1ar, p1ar, cp2, cp2, cp3}
2 b
15 C1
16 Out1
1
C1
14 26
In1
5 Out1
4 C1
3 a
20 Out3
22 Out3
cp2
6
In2 p3ar p2ar
{ a, b}
{ p1ar, cp2, cp2, cp3, cp3}
17
Out1
7
In1
9
cp3
18
Out1
19
In1
21
8 Out2
10 Out2
In1
ct2
11
Out2
12
In2
13
ct3
23
Out3
24
In3
25 27 In3
p1ar
28
In1
{ a, b} { p1ar, p1ar, cp2, cp3, cp3}
{ p3ar, p3ar, ct3} { p2ar, p2ar, ct2}
{ p1ar, cp2, cp2, cp3, cp3}
{ p1ar, ct2, cp2, cp2, cp3, cp3,
p2ar, p2ar}
{ p1ar, ct3, cp2, cp2, cp3, cp3,
p3ar, p3ar}
{ ct2, ct2, p2ar} { ct3, ct3, p3ar}
{ ct2} { ct3}
Gr1 Out2
Gr2 ct2
Gr6
In2
Gr3 Out2
Gr4 In2
Gr5 p2ar
{ p2ar, p2ar, ct2} { p2ar, ct2, ct2} { ct2}
Restricted Equivalent Graph for cylinder 2
2) Restriction
16
Par contraintes
Deux grandes catégories de contraintes :• Sécurité → inhibition d’actions• Vivacité → agencement de séquences
Implique de :• n’oublier aucune de ces contraintes• ne pas ajouter des contraintes restrictives
0
1 ↑A+
↓A+
2
↑A-
↓A-
↑a1
↓a0
↓a1 ↑a0 5
6 ↑A+
↓A+
7
↑A-
↓A-
10
11 ↑A+
↓A+
12
↑A-
↓A-
↓a 0
↑a 0
↑a 1
↓a1
0
1 A+
A+
4 2
3
A-
A-
A-
A-
A-
A+
A+
A+
a1
?a0
a1 a0 5
6 A+
A+
9 7
8
A-
A-
A-
A-
A-
A+
A+
A+
10
11 A+
A+
14 12
13
A-
A-
A-
A-
A-
A+
A+
A+
a0
a0
a1
a1
a0
a0
a1
a1
0
1 ↑A+
↓A+
2
↑A-
↓A-
6
7
10
11 ↑A+
↓A+
12
↑A-
↓A-
↓a 0
↑a 0
↑a 1
↓a1
0 1
2 3
a0
a0
a0
a0
a1 a1 a1 a1
A- ; A+ A-
A+
17
Principe
Control Specifications
Plant Element 1 (PE1)
Plant Element n (PEn)
Controlled Plant Element 1 (CPE1)
Controlled Plant Element n (CPEn)
(2) Local intersection
Diagnoser 1 Diagnoser n
(4) Faults identification
Global Decision
(1) Modelling
(5) Fusion of local decisions
Temporized CPE 1 (TCPE1)
Temporized CPE n (TCPEn)
(3) Integraton of temporal information
Action
Event
18
Information temporelle
Fonction de prévision : FP(α1, α2) = {α1, x1, (α2, [tmin1, tmax2], x2, l1)}
Logique binaire
1
0 t Temps
Logique Floue
1
0 t Temps
Zone de flou
Classe de défaut
Classe de fonctionnement normal
α2
α1 x1 FPx1(α1, α2)
x0 FPx0(α0, α1)
x2 FPx2(α2, α3)
α0 α3
Fonction de prévision FP(α1, α2)
1
0 θ(α2) - θ(α1)
tmin1 tmin2 tmax1 tmax2
θ(α2)
θ(α1)
• Définir le temps de réaction suite à un ordre d’un actionneur
• Utilisation de la logique floue Caractériser les défauts de type progressif
Zone de détection au plus tôt
Zone de détection au plus tard
Prise en compte des paramètres d’usures
et de frottements
19
Information temporelle
Exemple sur le vérin A
x1 A+
A- A+
A-
a0
a0
a1
a1
x2 FP( A+, a0)
x3 FP( a0, a1)
x4
x8 x7 FP( a1, a0)
x6 FP( A-, a1)
x5
Fonction de prévision de l’état x3 : (temps de course du vérin)
FPx3 = FP(↓a0, ↑a1) = {↓a0, x3, (↑a1, [5s, 15s], x4, F4)}
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Diagnostiquer quoi?
Observable sensor
fault
Unexpected change of the sensor value from 0 to 1
Unexpected change of the sensor value from 1 to 0
Non-observable sensor fault
Sensor stuck-off
Sensor stuck-on
Non-observable actuator fault
Actuator stuck-off
Actuator stuck-on
• Identifier tous les défauts possibles sur chaque EPO (observables ou non)• Sur les détecteurs• Sur les actionneurs
F1
f1 Unexpected change of p2ar from 0 to 1
f2 Sensor p2ar stuck-off
f3 Unexpected change of p2ar from 1 to 0
f4 Sensor p2ar stuck-on
F2
f5 Unexpected change of ct2 from 0 to 1
f6 Sensor ct2 stuck-off
f7 Unexpected change of ct2 from 1 to 0
f8 Sensor ct2 stuck-on
F3f9 Cylinder 2 stuck-off
f10 Cylinder 2 stuck-on
Possible faults on a Plant Element
Possible faults on cylinder
10 faulty events defined in 3 partitions
Partition Fj = {f1, f2, …, fi} associée à un label “Fj”
21
Diagnostiqueurs locaux
• f4 a0 qui reste bloqué à 1
• f9 vérin qui reste bloqué à l’état inactif malgré un ordre A+
• f12 a1 qui reste bloqué à 0
x1
1000
FP( A-, A+)
N, F1, F3, F4
x9
0000
F1
x10
1100
F4
x11
1001
F5
x12
1000
FPx1=1
F2
f3 f11
f15 f7
Etiquette d’indécision
Non diagnosticables par leur observation où par une FP à
partir de x1
f9
x1
1000
FP( A-, A+)
N
x43
1010
FP( A-, A+)
F3
x9
0000
F1
x10
1100
F4
x11
1001
F5
x12
1000
FPx1=1
F2
x41
1000
FP( A-, A+)
F1
x42
1000
FP( A-, A+)
F4
f3 f11
f15 f7
f4
f12
Affectation d’une étiquette de défaut
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Diagnostiqueurs locaux• Défauts observables détectés trivialement• Diagnostiqueur simplifié aux défauts non observables
automates à 16 états pour le diagnostiqueur du vérin A
A+
A- A+
A-
a0
a0
a1
a1
x1
1000
FP( A-, A+)
N, F1, F3, F4
x2
1010
FP( A+, a0)
N, F4
x3
0010
FP( a0, a1)
N, F1
x4
0110
FP( a1, A+)
N, F1, F3, F4
x8
1001
FP( a0, A-)
N, F1, F3, F4
x7
0001
FP( a1, a0)
N, F4
x6
0101
FP( A-, a1)
N, F1
x5
0100
FP( A+, A-)
N, F1, F3, F4
x12
1000
FPx1=1
F2
x14
1010
FPx2=1
F1, F3
x18
0010
FPx3=1
F4
x24
0110
FPx4=1
F2
x40
1001
FPx8=1
F5
x34
0001
FPx7=1
F1
x30
0101
FPx6=1
F3, F4
x28
0100
FPx5=1
F5
f7 f4 f12 f8
f18 f2 f14 f17
f9
f10
Hypothèse forte : Une fonction de prévision pour chaque état normal du diagnostiqueur (intervalle d’acceptation obtenu par apprentissage)
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Co-diagnosticabilité Mixte
Tout défaut f de ПFi est diagnosticable par au moins un diagnostiqueur D j dans un délai fini n par :
• Un modèle du procédé G avec son langage L• m diagnostiqueurs locaux Dj (j {1, 2, …, m}) • Un langage de spécification K• Par rapport aux fonctions de projections PLj (j {1, 2, …, m})• Pour un ensemble de partition de défauts ПFi (i {1, 2, …, r})
2 CNS : - Isoler un défaut avec une décision certaine- Diagnostiquer le défaut dans un temps fini
f ПFi, i {1, 2, …, r}, n , st (L-K) (ПFi), st L, |t| ≥ n
Le modèle G est alors dit co-diagnosticable
(Evénements) j {1, 2, …, m},w PLj-1(PLj(st)) (L-K) w (L-K) (ПFi)
et/ou
(Etats) x Xj, x’ = (st, x), x’’ = (w, x), V’ = V(x’), V’’ = V(x’’) V’, V’’ HFi
et/ou
(Contraintes temporelles) maxFPx = 1 et lx = Fi
24
Principe
Control Specifications
Plant Element 1 (PE1)
Plant Element n (PEn)
Controlled Plant Element 1 (CPE1)
Controlled Plant Element n (CPEn)
(2) Local intersection
Diagnoser 1 Diagnoser n
(4) Faults identification
Global Decision
(1) Modelling
(5) Fusion of local decisions
Temporized CPE 1 (TCPE1)
Temporized CPE n (TCPEn)
(3) Integraton of temporal information
Action
Event
25
Coordinateur
Pourquoi ? :Si défauts non diagnosticables localement nécessité d’un coordinateur
Objectif :• Garantir les mêmes performances de diagnostic qu’une approche centralisée
Deux rôles essentiels :
1) Etablir des contraintes de spécifications globales
2) Régler les cas d’indécision entre les diagnostiqueurs locaux
Indécision sur l’occurrence d’un défaut liée aux interactions entre les différents éléments (détecteur commun sur différents actionneurs)
26
Coordinateur
Soit par règles simples :Règle 1 : b0 A+ = 0 Etiquette F2
Soit par table de décision : Cas DD1 DD2 DC DF
1 - - NF2 NF2
2 Fi (i2) - NF2 Fi, NF2
3 - Fj NF2 Fj, NF2
4 Fi (i2) Fj NF2 FiFj, NF2
5 - - F2 F2
6 Fi (i2) - F2 Fi, F2
7 - Fj F2 Fj, F2
8 Fi (i2) Fj F2 Fi, Fj, F2
9 F2 - F2
10 F2 Fj F2, Fj
DD1 DD2 DC
OU
Décision Finale i {1, 2,…, 5} et j {6, 7,…, 10}
27
Implantation : Filtre / Intégré ?
Diagnostiqueur 1
(D1) Diagnostiqueur n
(Dn)
Coordinateur (C)
Filtre
Décision globale finale
Partie Commande
(PC) implantée par
l’opérateur
Partie Opérative
(PO)
Interface Homme Machine (IHM)
Maintenance du procédé Reconfiguration de la commande
Communication des décisions locales
Valeur Capteur Validée
Ordre Validé
Ordre Valeur Capteur
Identification du défaut
Pb : Délais de communication entre PO et PC :=> 1. Temps de réactivité augmenté2. Temps de cycle augmenté
28
Implantation : Filtre / Intégré ?
Partie Commande Partie Opérative
EPO1
EPO2
EPO3
EPOn
Commande
Diag1
Diag2
Diag3
Diagn
Intégration du diagnostic au plus près de la commande
29
Application ITS PLC
• ITS PLC Professional Edition : logiciel éducatif adapté à l’apprentissage de la programmation des API
• Environnement virtuel réaliste : interactivité, animations 3D en temps réel, dynamiques et sons
• Plusieurs systèmes très réalistes pouvant être connectés à un API bien réel
• La simulation évite tous les risques de blessure pour les apprenants et la dégradation des équipements.
• Possibilité de simuler des défaillances
• Téléchargeable gratuitement en version Fr• http://www.realgames.pt/• http://www.univ-reims.fr/index.php?p=1840&art_id
Alimentation en caisses Préhenseur triaxial Postes d’évacuation
Alimentation en pièces
30
Application ITS PLC
31
Avantages et inconvénients
Proposition d’une démarche de diagnostic décentralisé avec coordinateur
• Basée sur la construction de modèles enrichis (PO, PC, réactivité des actionneurs et expertise)
• Prise en compte de la technologie
• Constitution d’une bibliothèque d’EPO
• Evaluation de la démarche sur un outil de simulation
Limites et inconvénients de l’approche :
• Diagnostic des défauts liés uniquement au matériel : Introduire le produit
• Intégration de l’information temporelle difficile
• Partage de ressources : Intersection locale difficile
• Prise en compte de la commande
• Détails et précision du diagnostic ?
32
Plan de présentation
1. Terminologie & Littérature2. Point de vue du CReSTIC3. Modélisation par EPO4. Diagnostiqueurs5. Application – ITS PLC6. Modélisation par PoP7. Conclusion et perspectives
33
Evolution de la modélisation
Modélisation Globale intuitive
Modélisation Locale intuitive 1 Modèle d’Elément de PO 1 actionneur + les détecteurs associés
Modélisation Locale théorique structurée 1 Modèle d’EPO 1 actionneur + les détecteurs associés
Modélisation Locale Pratique 1 Modèle d’EPO 1 actionneur + ses préactionneurs + les détecteurs associés
Modélisation par génération d’événements communicants 1 Modèle pour chaque actionneur, préactionneur et détecteur
Diminution de l’explosion combinatoire
Levée du problème de restriction de comportement lié
à l’intuitivité
Prise en compte des spécificités technologiques
Création d’une bibliothèque
Levée de l’étape de composition synchrone diminution du nombre d’états
Bibliothèque de bas niveau Précision
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Part of Plant : PoP
Partie Opérative : Composée principalement de 3 familles d’éléments
- les pré-actionneurs, - les actionneurs et - les capteurs
Chaque famille divisée selon des caractéristiques technologiques
Différentiation des comportements distincts besoin de modélisation détaillée
Modélisation distribuée communication entre modèles à travers un échange de messages, d’informations, suivant un protocole
Utilisation des automates de Moore : la sortie d’un automate représentant l’entrée d’un autre
Ne plus prendre en compte la commande
PC PO
Préactionneur Actionneur
Effecteur (Traiter le produit)
Détecteur Transmetteur
Chaîne d’action
Chaîne d’acquisition
35
Part of Plant (PoP)
Pré-actionneurs Actionneurs Capteurs
Contacteur à fermeture, position maintenueMoteur 1 ou 2 sens de
rotation
Détecteurs
Tout Ou Rien
(électromécanique, inductif, capacitif, infrarouge, …)
Distributeurs 2/2 NF et NO
(mono et bistable)
Distributeurs 3/2 NF et NO
(mono et bistable) Vérin Simple Effet
(repos tige rentrée)Distributeurs 4/2
(mono et bistable)
Distributeurs 5/2
(mono et bistable) Vérin Simple Effet
(repos tige sortie)Distrib. 5/3 Centre Ouvert
(tige libre)
Distrib. 5/3 Centre Fermé
(tige bloquée)Vérin Double Effet
Distrib. 5/3 Centre sous pression
(tige équilibrée)
Total : 15 éléments
36
Modélisation des éléments
PC PO
Préactionneur Actionneur
Effecteur (Traiter le produit)
Détecteur Transmetteur
Chaîne d’action
Chaîne d’acquisition
Pré-actionneur Ordres de la PC
Position pour gérer l’énergie
Méthodologie
• Définir les positions du pré-actionneur en fonction de toutes les possibilités d’entrées
• Etablir une table de vérité du modèle par l’expert
• Prendre en compte l’effet « Memory » pour les entrées en cas de non évolution
37
Modélisation des éléments
Chambre A Chambre B
Distributeur 5/2 bistable
Illustration
Out1 Out2
A B
/Out1 . /Out2 M M
Out1 . /Out2 1 0
Out1 . Out2 M M
/Out1 . Out2 0 1
Table de vérité
A B
/Out1.Out2
Out1./Out2
/Out1./Out2 +
Out1.Out2
/Out1./Out2 +
Out1.Out2 L’effet « Memory » est représenté par une boucle
38
Modélisation des éléments
PC PO
Préactionneur Actionneur
Effecteur (Traiter le produit)
Détecteur Transmetteur
Chaîne d’action
Chaîne d’acquisition
Méthodologie
• Définir les états de l’actionneur en fonction de toutes les positions du pré-actionneur
• Etablir une table de vérité du modèle par l’expert
• Prendre en compte la dynamique du modèle (temps de déplacement d’une situation stable à une autre)
Actionneur Etat de l’actionneur
Positions du pré-actionneur
39
Modélisation des éléments
Vérin double effet
Illustration
VIN
Table de vérité
VOUTV-> V<-
VIN V-> VOUT V<-
A 0 1* 1 0
B 1 0 0 1*
Dynamique représentée par 1*
Temps de course Tc de la tige (selon course, diamètre, débit d’air, taux de charge …)
caractéristiques techniques fournies par la doc ou déterminées par apprentissage
VOUT
V-> VIN
V<-
A.t := ∆
A, Tc->∆
B, Tc->∆
B, t->∆
A, t->∆
B.t := ∆
Le temps t évolue selon une horloge mesurant l’intervalle entre 2 événements Il est réinitialisé à chaque entrée dans un état dynamique
∆ pour affectation (->) ou test d’égalité (:=)
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Modélisation des éléments
PC PO
Préactionneur Actionneur
Effecteur (Traiter le produit)
Détecteur Transmetteur
Chaîne d’action
Chaîne d’acquisition
Méthodologie
• Retransmet une information sur la présence d’un produit ou d’un actionneur par sa mise à 1
• L’état du détecteur est alors renvoyé à la partie commande.
Détecteur
Présence du produit ou de l’actionneur
Etat du détecteur E d
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Modélisation des éléments
Détecteur mécanique
Illustration
d /d
/E 0 1
E 1 0
Table de vérité
d /d
/E
E
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Modélisation des éléments
De la bibliothèque des pré-actionneurs : • pilotage en monostable ou bistable • nombre de positions (2 ou 3)
Nombre d’orifices et NO ou NF ne changent en aucun cas la structure des modèles
De la bibliothèque des actionneurs : • Pour les moteurs
- si 1 sens de rotation alors 1 contacteur- si 2 sens de rotation alors 2 contacteurs
• Pour les vérins, seule particularité, les vérins pilotés par une structure à 3 positions (possibilité de situation stable intermédiaire)
Total : 8 modèles (pour 15 éléments)
Engendre 3 types de modèles différents - monostable à 2 positions, - bistable à 2 positions et - bistable à 3 positions
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• A partir de la chaîne fonctionnelle Granularité de bas niveau
• Décomposition de la PO selon : famille : pré-actionneur, actionneur et détecteur technologie : électrique, pneumatique, monostable, bistable…
• Pour : diminuer l’explosion combinatoire éviter les outils de composition diagnostiquer avec précision et indépendamment de la commande
• Constitution d’une bibliothèque des éléments les plus utilisés et validation sous simulation
Perspectives :• Prendre en compte les interactions : contraintes physiques de haut niveau 2 vérins avec une zone commune
• Modéliser le produit
Conclusion et perspectives
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• Application sur logiciel de simulation de PO avec génération de défauts : ITS PLC (www.realgames.pt)
• Application sur système réel : Cellflex (http://meserp.free.fr/)
• Projet MOSYP (Mesures des performances et Optimisation des SYstèmes de Production) : Axe CPER ICOS – Tâche « diagnostic et surveillance »
Contrôle/commande et ordonnancement d’atelier de Production
• Thèse Noureddine MALKI : Diagnostic des SDH
Travaux en cours