Réseaux Locaux Industriels (2014/2015) - PDF

Génie industriel & logistique 2 Réseaux Locaux Industriels Pr.ZBAKH Douae Université Abdelmalek Esaadi ENSA de Tanger Chapitre IV Les Services de la couche Application  Projet de fin...

Génie industriel & logistique 2 Réseaux Locaux Industriels Pr.ZBAKH Douae Université Abdelmalek Esaadi ENSA de Tanger Chapitre IV Les Services de la couche Application  Projet de fin d’études 2014/2015 Messagerie industrielle Modèle MMS Plan Objets MMS Architecture MMS Les services MMS 3  Messagerie industrielle  La messagerie industrielle est l’ensemble des protocoles d’application utilisés pour contrôler et superviser à distance des équipements industriels hétérogènes par leur origine et par leurs fonctions.  La messagerie fournit des abstractions de base pour modéliser et standardiser des équipements d'informatique industrielle (Commandes Numériques, Robots, Automates Programmables…etc). Ces abstractions représentent un ensemble de blocs fonctionnels dédiés à des services spécifiques : Téléchargement, Journalisation, Fichiers, Evénements…  Messagerie industrielle Pour mieux comprendre l’utilité de la messagerie industrielle, il faut premièrement comprendre la relation entre les fonctions de management (business), d’application et de connectivité du réseau.  Messagerie industrielle  Les fonctions de management ou de business représentent l’outil qui donne valeur à l’entreprise.  Les fonctions d’application fournissent donc une interface standardisée pour les utilisateurs du réseau industriel qui prend en charge les exigences (la fiabilité, le temps réel,…), le matériel (les robots, les automates programmables,…) et les fonctions (téléchargement, lectures des données périodiques,…) de ce réseau.  Messagerie industrielle  Le système de messagerie industrielle modélise les équipements industriels et leurs fonctions ainsi que les messages échangés concernant ces équipements, et les processus d’échange de données, sous contraintes de temps réel, entre tous les équipements industriels connectés au réseau et/ou les applications d’ordinateurs.  Messagerie industrielle  L’infrastructure de communication (application et connectivité) est construite une seule fois et réutilisée par les fonctions de business, qui seront totalement indépendantes du matériel industriel et du réseau utilisés (protocoles).  Modèle MMS : définitions  La MMS est une norme internationale de messagerie industrielle qui a pour ambition d’intégrer les équipements hétérogènes d’un système automatisé de fabrication.  Ces équipements peuvent être des automates, des commandes numériques, des robots, des systèmes de contrôle de procédés, et aussi des ordinateurs (PC, stations, ou mini-ordinateurs).  Modèle MMS : définitions La force des MMS réside dans la modélisation des ressources physiques et des fonctionnalités de différents équipements de production sous la forme abstraite, et d’avoir structuré les interactions entre eux en terme de services et d’objets, tout en gardant une indépendance de : 1- La nature de l’application visée, 2- Le développeur de l’équipement ou de l’application Cette représentation abstraite ne concerne que les ressources et les fonctionnalités externes, visibles par les autres équipements, dans le cadre de l’exécution d’une fonction commune.  Modèle MMS : définitions  Le MMS est un standard international (ISO 9506) développé et soutenu par "Technical Committee Numéro 184 (TC184), Industrial Automation", de l’ISO.  Les services de messagerie apportés par MMS sont suffisamment génériques pour être approprié pour une grande variété d’équipement, d’applications et d’industries.  Par exemple le service Read de MMS permet à une application ou un appareil de lire une variable d’une autre application ou appareil. Que ce soit l’appareil un robot ou autre machine, les messages et les services MMS seront les mêmes.  Modèle MMS : définitions  L’idée de base de MMS et de lire et écrire les variables des équipements en utilisant des messages standards.  Modèle MMS : Avantages Le MMS est largement disponible et n’est contrôlé par aucune organisation commerciale. En adoptant MMS on peut avoir plusieurs avantages commerciaux et techniques : 1. La flexibilité et le nombre de choix : La sélection des équipements supportant le MMS permet d’éviter les piège d’un seul vendeur, car ces modèles offrent l’indépendance du réseau utilisé, ce qui permet d’augmenter la compétition des rapports prix/qualité, pour l’implémentation initiale ou pour les futures extensions. 2. Réduction des coûts: Le MMS permet de réduire les coûts globaux durant toute la vie d’un système industriel intégré. Toutes les machines utilisent le même protocole, et par conséquent le temps et le coût nécessaire pour la spécification, la conception ou l’implémentation sont réduits.  Le Modèle MMS : Principe  MMS spécifie une méthode pour émuler et modéliser les fonctions et les capacités d’une machine programmable et les moyens nécessaires pour la manipulation de ces modèles. L’émulation et le protocole facilitent l’échange des données et des informations de contrôle entre les ordinateurs, les programmes d’application et les machines programmables dans le réseau.  Le schéma conceptuel de MMS est spécifié formellement par trois modèles :  - Le modèle Client/Serveur  - Le modèle VMD (Virtual Manufacturing Device)  - Le modèle Obj Modèle MMS  Les Modèles MMS  Le schéma conceptuel de MMS est spécifié formellement par trois modèles : - Le modèle Client/serveur - Le modèle VMD (Virtual Manufacturing Device) - Le modèle Objet  Architecture Client / Serveur Le MMS modélise l’interaction entre les équipements et les applications connectés au réseau par le modèle Client/Serveur. Le client peut être par exemple un système opérateur ou de supervision, un centre de contrôle ou n’importe quel équipement intelligent qui demande des données ou des actions de la part du serveur. Le serveur représente un ou plusieurs équipements réels, il contient les objets que le client peut utiliser pour exécute les services. Les équipements réels peuvent jouer les deux rôles simultanément client ou serveur.  Architecture Client / Serveur Dans un sens général, un client est une entité réseau qui demande des services MMS au serveur. Un serveur est une entité réseau qui répond aux demandes de services MMS des clients.  Architecture Client / Serveur  Les appels envoyés par le clients vers le serveur sont définis dans la première partie de la norme: définition des services. Il peut définir, supprimer, changer ou accéder aux objets à l’aide des opérations de lecture/écriture.  Le serveur modélise les données réelles (température, pression, vitesse, position, …). Ces donnés réelles et leur implémentation sont transparentes pour les clients. Le MMS n’impose aucune condition sur les détails d’implémentation par le serveur.il définit seulement comment les objets se comportent et comment ils se représentent au monde externe et comment le client peut les accéder. T  Toute application ou équipement MMS qui fournit les fonctions d’un serveur doit suivre le modèle VMD pour tous les aspects visibles sur le réseaux.  Architecture VMD Le modèle VMD (Machine virtuelle de fabrication) est l’élément clé de la spécification MMS. Il spécifie comment les équipements MMS appelés serveurs se comportent vis-à-vis les applications MMS clientes. Le modèle VMD définit: - Les objets (variables) contenus dans le serveur, - Les services que peut utiliser un client pour accéder et manipuler ces objects (lire et écrire les variables), et - Le comportement du serveur après réception des demandes des services de la part des clients.  Architecture VMD  Le serveur modélisé par la VMD représente un driver quasi-standard qui correspond au monde réel.  La VMD cache et encapsule l’équipement réel, les définitions suivantes permettent de clarifier la notion "virtuel" :  Architecture VMD Il y a une grande différence entre un équipement réel (PLC) et les objets réels qu’il contient (variables), et l’équipement virtuel modélisé par la VMD. La correspondance entre les équipements réels et les objets virtuels est garantie par une "Fonction Exécutive" dont la réalisation est à la charge du constructeur de l’équipement.  Architecture VMD Cette fonction exécutive garantit le transfert des variables de l’équipement réel à celui virtuel. Elle assure la correspondance entres le virtuel et le réel, les clients externes ou distants ne peuvent accéder qu’aux objets virtuels, tandis que les clients locaux peuvent accéder directement aux objets réels.  Architecture Objets  MMS est décrit en terme d’objets abstraits qui définissent des données et leurs caractéristiques ainsi que les opérations qui peuvent être exécutées sur ces données ou sur les objets eux-mêmes.  MMS modélise les ressources physiques et les fonctionnalités des différents équipements de production sous forme abstraite, et structure les interactions entre eux en terme de services et d’objets.  Architecture Objets  Cette représentation abstraite ne concerne que les ressources et les fonctionnalités externes, visibles par les autres équipements, dans le cadre de l’exécution d’une fonction commune.  MMS modélise une variété d’objets qui peuvent être trouvés dans les équipements et les applications nécessitant des communications temps réel. Architecture Objets  Architecture Objets  Les principaux objets sont les suivants: 1. La “VMD” Ou “Virtual Manufacturing Device” : est elle même un objet qui peut englober tous les autres objets. Cet objet modélise le procédé réel par son comportement externe visible. Ce peut être soit une information d’état de marche du système réel, mais aussi ses capacités. 2. Les “Domaines” représente à la fois une partie des capacités du système réel mais aussi leur utilisation à un moment donné. Il regroupe les fonctionnalités destinées au pilotage et/ou au suivi de l’équipement. Un domaine peut être un bloc de données qui peut être téléchargé, chargé. Architecture Objets  Architecture Objets 3. Les “Programmes” MMS correspond à un ensemble de données et de procédures, accompagné des modalités d’exécution. Il définit un code ou une suite de code dans un environnement multi tâches. Un programme peut être démarré, arrêté, suspendu. 4. Les “Variables” et les “Types” est un élément abstrait qui peut être représenté sous forme de données typées. Ce peut être un élément simple (booléen, entier, flottant, date) mais aussi plus complexe (tableau ou structure) sous forme d’une variable simple ou une liste de variables. Les Objets MMS  Les Objets MMS 5. Les “Sémaphores” Pour gérer des ressources partagées entre plusieurs utilisateurs, MMS a défini un certain nombre de sémaphores avec les services de synchronisation, de contrôle et de coordination qui sont associés. 6. Les “Stations Opérateurs” permettent de modéliser la communication entre un système d’entrées-sorties orienté opérateur, ce dernier étant supposé à distance (ex: un écran + un clavier) Les Objets MMS  Les Objets MMS 7. les “Evénements” Chaque équipement doit pouvoir informer les autres des évolutions qui sont susceptibles de se produire durant le mode opératoire. Il faut pouvoir définir des conditions, des transitions, signaler des événements ou des alarmes et des actions à entreprendre lors de la détection d’un événement. 8. les “Journaux” doit être capable de conserver un nombre indéfini d’informations. Une information est composée de l’identité de l’application qui a créé cette entrée, de la date et l’heure de création de l’entrée, de son type, et selon son type, le texte de l’annotation ou les éléments concernant l’événement. 9. Les “Fichiers ” sont utilisés pour enregistrer les programmes, les données, les paramètres. Ils peuvent être ouverts, fermés, téléchargés.  Les services MMS La spécification MMS définit 15 classes d’objets et plus de 80 services qui opèrent sur ces objets. En plus des services de gestion des objets, on trouve les services de la gestion générale de l’environnement MMS :  Les services MMS Gestion générale de l’environnement MMS : C’est un ensemble de services utilisés pour initialiser, gérer et libérer les connexions entre les utilisateurs MMS selon les modèle client/serveur. Ces service sont : Initiate, Conclude, Abort, Cancel, Reject. Gestion de la VMD : Chaque VMD dispose d’un ensemble d’attributs propres à elle en plus de ceux des objets qu’elle englobe, parmi ces attributs :Vendor Name, Model Name, Revision, Logical Status, Physical Status, List of capabilities.  Les services MMS Les services de gestion de la VMD permettent à un utilisateur MMS d’obtenir des informations sur un serveur MMS (VMD). Parmi ces services : Status (demande d’état), unsolicited status (la VMD informe les clients), Notify (demande d’information sur la VMD), Get Name List (demande de la liste d’objets de la VMD) Gestion des domaines : Les domaines représentent des conteneurs de zones mémoires, ils peuvent être échangés entre les différents équipements. Un domaine contient 12 attributs tel que son nom, son état, … et les services permettant sa gestion tel que son chargement et téléchargement segment par segment, son effacement, lecture de ses attributs,  Les services MMS  Gestion des programmes : Une instance de programme est un objet dynamique qui correspond à l’exécution d’un programme, elle peut mettre en liaison plusieurs domaines. En plus des attributs de nom, d’état, des paramètres d’exécution, Une instance de programme peut se trouver dans l’un de cinq états, et plusieurs services permettent de transiter entre ces états.  Gestion des variables : Les variables sont les objets les plus importants dans MMS. A travers ces variables, un client peut lire et écrire des variables locales dans un équipement distant.