Article de référence | Réf : S8263 v1

Exemple d'application
Sûreté de fonctionnement des systèmes de commande - Exemple d'application et rappels sur les RdP

Auteur(s) : Jean-François AUBRY, Éric CHATELET

Date de publication : 10 sept. 2008

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RÉSUMÉ

Les systèmes de commande jouent un rôle majeur dans le pilotage des systèmes technologiques modernes. Ils sont présents notamment dans de nombreux systèmes industriels et de transport dans lesquels ils contribuent à la réalisation de missions complexes. Les méthodes d’analyse de la sûreté de fonctionnement (SdF) permettent d’anticiper et de maîtriser leurs dysfonctionnements. Dans cet article, un exemple d'application est décliné sur les différentes méthodes de la sûreté de fonctionnement existant à ce jour. Il s'agit d'un système de régulation de température d'un four électrique constitué d'un régulateur continu (proportionnel et intégral par exemple). Est présenté à cette occasion un certain nombre de rappels concernant les réseaux de Petri (RdP), réseaux qui se posent en modèles de description des systèmes à événements discrets.

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ABSTRACT

Control systems play a major part in the piloting of modern technological systems. They are notably present in numerous industrial and transport systems in which they contribute to the carrying out of complex missions. The analysis methods of operational safety (OS) allow for the anticipation and control of their malfunctions. In this article, an example of application is illustrates the various existing methods of operational safety. It consists of a regulation system of the temperature of an electric furnace composed of a continuous regulator (proportional and integral for instance). A certain number of reminders concerning the Petri networks (PNs) are presented on this occasion, networks which are true models for the description of discrete event systems.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Dans cet article, qui fait suite à l'article Sûreté de fonctionnement des systèmes de commande- Principes et méthodes[S 8 262], nous donnons un exemple d'application décliné sur les différentes méthodes d'analyse de la sûreté de fonctionnement. Nous présentons ensuite un certain nombre de rappels concernant les réseaux de Petri (RdP).

Introduits au début des années 1960 par Carl Adam Petri, les réseaux de Petri (RdP) sont des modèles de description des systèmes à événements discrets.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s8263


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1. Exemple d'application

Cet exemple, présenté figure 2 sera décliné dans la suite sur les différentes méthodes.

Il s'agit d'un système de régulation de température d'un four électrique constitué d'un régulateur continu (proportionnel et intégral par exemple), noté C, qui compare la température de référence à la température mesurée dans le four (figure 2). En fonction de l'écart, il élabore une commande qui détermine la puissance électrique de chauffe propre à réduire au mieux cet écart pour compenser les pertes thermiques, les perturbations éventuelles dans le four ou pour suivre au plus près un cycle thermique imposé par la consigne. Au cas où ce régulateur viendrait à défaillir, il est possible de reconfigurer le système en substituant un régulateur de secours, noté T, fonctionnant en mode dégradé, en l'occurrence en tout ou rien (pleine puissance ou puissance nulle), de manière à maintenir la température entre deux limites minimale et maximale autour de la consigne. Un commutateur permet de sélectionner la source de puissance provenant de l'un ou l'autre des régulateurs ou interrompt l'alimentation en énergie si les deux régulateurs sont défaillants. Ce commutateur est piloté par un système de diagnostic qui, à partir de l'observation de la température, en déduit l'état de marche ou de panne du régulateur qui a le contrôle.

La modélisation fonctionnelle ou dysfonctionnelle de ce système peut devenir complexe selon le niveau de détail pris en compte. Afin de conserver un caractère didactique à l'exemple, nous prenons quelques hypothèses simplificatrices. Nous montrerons ensuite quels problèmes posent la prise en compte d'hypothèses supplémentaires plus réalistes.

Le four muni de ses capteurs de température est un ensemble que nous considérerons comme un composant unique, noté F.

Si le composant diagnostic, noté D, est défaillant, il donne toujours la position régulateur PI. On suppose, de plus, que ce diagnostic est instantané : il identifie les défaillances dès leur apparition et donne aussitôt l'ordre de commuter (passage en mode de secours si le régulateur continu défaille et coupure totale d'alimentation après défaillance du régulateur tout ou rien).

Le commutateur est supposé parfait et donc sans défaillance.

On...

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