Commande et supervision des procédés discontinus : une approche hybride
Résumé
The presented work belongs to the field of control and supervision of discontinuous processes. A control/supervision system, particularly developed for batch processes, is proposed. The work is turned towards a global approach of real-time aspects of such production systems control, in a hierarchical and modular way. Original points are on the one hand a new control architecture and on the other hand a process and control separated modeling in which hybrid aspects of each model is tackled according to the respect of the discrete and continuous "worlds'' identity. The architecture which is proposed is organised around two local area networks: a field bus of continuous nature, in charge of all the periodic data flow, and a cell network of discrete nature, dedicated to the sporadic flow of messages between the control/supervision system elements. The interface between the world of continuous state variables and that of events is ensured by an Event Generator. As the need of a model taking into account both discrete and continuous aspects at the supervisory level has been pointed out, the system model results of the combination of two formalisms. Petri nets are used to describe the discrete aspect, and algebraic-differential equations to represent the continuous one. This system model is broken down into three views: a discrete view describing the control strategy, a discrete view corresponding to a qualitative representation of the process state (its configurations), and finally a continuous view associated to each of these configurations. The consistent evolution of this structure, based on events, is assured by the models cooperation whose interactions are clearly defined.
Les travaux présentés s'inscrivent dans le cadre de la commande et de la supervision des procédés discontinus. Un système de commande/supervision, étudié dans le contexte particulier des systèmes de production à traitements par lots, est proposé. Notre démarche s'oriente vers une approche globale, hiérarchisée et modulaire, des aspects temps-réel de la conduite de ces procédés de fabrication, reposant sur une modélisation homogène de chaque composante du système. Les points originaux sont d'une part, une nouvelle architecture de commande et d'autre part, une modélisation séparée du procédé et de la commande, dont la nature hybride de chaque modèle obtenu est abordée selon le respect de l'identité des "mondes'' discret et continu. L'architecture proposée est organisée autour de deux réseaux locaux : un bus de terrain à caractère continu, dédié aux variables d'état continues échantillonnées, et un bus d'atelier à caractère discret, consacré aux échanges sporadiques entre les éléments du système de commande/supervision. L'interface entre le monde des variables continues et celui des événements est assurée par un générateur d'événements. Ayant mis en évidence la nécessité d'une représentation des aspects discrets et continus au niveau de la supervision, le modèle du système, constitué du modèle du procédé et du modèle de sa commande, résulte de la combinaison de deux formalismes. Les réseaux de Petri sont utilisés pour aborder l'aspect discret (événementiel) et les équations algébro-différentielles pour représenter l'aspect continu. Ce modèle est structuré selon trois vues : une vue discrète traduisant la stratégie de commande, une vue discrète correspondant à une représentation qualitative de l'état du procédé (ses configurations) et une vue continue associée à chaque configuration. L'évolution cohérente de cette structure, basée sur les événements, est garantie par une coopération des modèles dont le s interactions sont clairement définies. Deux exemples d'application sont présentés afin d'illustrer l'approche exposée. Ils insistent sur l'importance de la notion de configuration dynamique et illustrent la modélisation hybride du procédé, les interactions entre les modèles, ainsi que l'association directe d'une vue continue à des états du modèle discret de la commande.