Brevet FR3033967A1 — publié le 20160923

Procédé de surveillance d'une communication entre un équipement émetteur et un équipement récepteur Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance d'une communication entre un équipement émetteur et un équipement récepteur. Etat de la technique Dans le milieu industriel, la communication entre les équipements se doit d'être fiable car elle participe au contrôle-commande des machines. Soit la communication affiche intrinsèquement un niveau élevé de fiabilité, ce qui peut s'avérer difficile à obtenir, soit elle doit être surveillée afin de détecter les erreurs de communication entre les équipements. Dans ce deuxième cas, il s'agit de pouvoir émettre, en plus des trames de commande échangées entre les équipements, des trames de diagnostic pour informer, avec un niveau de fiabilité défini, de l'état de la communication. L'émission de trames de diagnostic permet de détecter les erreurs de communication et ainsi d'alerter de ces erreurs. Pour permettre de détecter une erreur de communication avec une fiabilité maximale, la solution la plus aisée consiste à émettre des trames de diagnostic à une fréquence fixe adaptée à la fréquence d'émission des trames de commande la plus élevée. Cependant, l'émission de trames à cette fréquence fixe entraîne une forte occupation, voire une saturation de la liaison de communication et une surconsommation d'énergie électrique pour les équipements impliqués. Par ailleurs, au sein d'une même application, la fréquence d'émission des trames de commande n'est pas forcément fixe. En phase de réglage, la fréquence d'émission peut être élevée alors qu'elle peut être faible en phase de fonctionnement normal. La plupart des protocoles de surveillance de communication entre deux équipements ne tiennent pas compte de ces différents aspects. Le but de l'invention est de proposer un procédé de surveillance d'une communication entre un équipement émetteur et un équipement récepteur, qui permet d'adapter en temps réel l'émission des trames de diagnostic à la fréquence d'émission des trames de commande et d'optimiser la fréquence d'émission des trames de diagnostic en vue d'éviter de saturer la liaison de communication et d'entraîner une 3033967 2 surconsommation d'énergie électrique, tout en garantissant une fiabilité élevée sur l'état de la communication. 5 Exposé de l'invention Ce but est atteint par un procédé de surveillance d'une communication entre un équipement émetteur et un équipement récepteur, ledit équipement émetteur transmettant des trames de commande à l'équipement récepteur, ledit procédé comportant les étapes suivantes : 10 émission par l'équipement émetteur de n trames de commande 10_i à destination de l'équipement récepteur, i étant un nombre entier allant de 1 à n et définissant le rang de chaque trame de commande, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, détermination d'un instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang 0 15 après l'émission d'une trame de commande TC i, ledit instant d'émission de ladite trame de diagnostic étant déterminé de la manière suivante : TDO i=TC i+Tdiag[0] i dans laquelle TDO i correspond à l'instant d'émission de la trame de diagnostic de rang 0 suivant la trame de commande 10_i et avec : 20 Tdiag[0] i = At - Atdiag dans laquelle : - 31 correspond : o à la durée séparant la trame de commande 10_i-1 et la trame de commande 10_i si et si au moins une trame 25 de diagnostic avait déjà été émise pendant ladite durée séparant les deux trames de commande, ou o à une durée minimale prédéterminée entre l'émission de deux trames de commande si i 1 ou si aucune trame de diagnostic n'a été émise pendant ladite durée séparant la 30 trame de commande 10_i-1 et la trame de commande TC i, - Atdiag correspond à une durée à respecter pour garantir la valeur de fiabilité prédéfinie sur l'état de la communication, émission par l'équipement émetteur de ladite trame de diagnostic à 35 l'instant d'émission déterminé, à destination de l'équipement récepteur, 3033967 3 détermination à partir d'une fonction croissante des instants d'émission des trames de diagnostic TDx i suivantes de rang x, ladite fonction croissante étant choisie pour obtenir la valeur de fiabilité prédéfinie entre deux trames de commande par des instants d'émission séparés entre eux 5 d'une durée variable ; émission desdites trames de diagnostic de rang x par l'équipement émetteur à destination de l'équipement récepteur. La solution de l'invention permet ainsi de tenir compte du fait que les trames 10 de commande ne sont pas forcément émises à fréquence fixe et d'adapter l'émission des trames de diagnostic à la fréquence d'émission des trames de commande. Lors d'une variation importante de cette fréquence d'émission, si aucune trame de diagnostic n'a été émise entre les deux trames de commande, l'instant d'émission de la prochaine trame de diagnostic tiendra compte de cet aspect. 15 Selon une particularité, le procédé comporte un mode de repli dans lequel la durée minimale prédéterminée entre l'émission de deux trames de commande est appliquée au moins pour la détermination de l'instant d'émission de la trame de diagnostic de rang O. 20 Selon une autre particularité, le mode de repli est maintenu pour les trames de diagnostic de rang 0 suivantes tant qu'une valeur moyenne de fiabilité minimale reste inférieure à ladite valeur de fiabilité prédéfinie. Selon une autre particularité, le terme Atdiag est déterminé à partir de la relation suivante : Atdiag = At Ln(1 - Téch') 25 Avec : Fiab qui correspond à la valeur de fiabilité prédéfinie, TéchEb qui correspond à un taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication entre deux trames de commande. 30 Par ailleurs, dans un environnement industriel, des mouvements de machine, des perturbations électromagnétiques, des déplacements de masse métallique, des mouvements de personnes dans la zone d'échange de données, la présence d'autres équipements émetteurs, sont susceptibles de créer des perturbations aléatoires dans l'échange de données entre l'équipement émetteur et l'équipement récepteur. Ces Ln(Fiab) 3033967 4 phénomènes sont notamment susceptibles de perturber la communication entre l'équipement émetteur et l'équipement récepteur. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de révision du 5 taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication lorsqu'une trame de commande n'a pas été reçue ou acquittée par l'équipement récepteur. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de limitation à une valeur maximale de la durée entre deux trames de diagnostic successives, lorsque 10 la durée entre un premier instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang x et un deuxième instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang x dépasse ladite valeur maximale. 15 Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : _ les figures 1 à 5 représentent des diagrammes temporels illustrant les différents principes de fonctionnement de l'invention. 20 Description détaillée d'au moins un mode de réalisation Dans la suite de la description : la notation « 10_i » désigne à la fois une trame de commande et l'instant d'émission de cette trame de commande, 25 - la notation « TDx i » désigne à la fois une trame de diagnostic et l'instant d'émission de cette trame de diagnostic. Le procédé de l'invention s'applique à une installation comprenant au moins un équipement émetteur et un équipement récepteur connectés entre eux à travers un 30 réseau de communication de type filaire ou sans-fil. Bien entendu, chacun de ces équipements pourra exercer les deux fonctions d'émetteur et de récepteur. Dans cette installation, l'équipement émetteur envoie des trames de commande à l'équipement récepteur, par exemple pour le contrôle-commande d'une machine. La durée At entre l'émission de la trame de commande 10_i et la trame de 3033967 5 commande suivante TC i+1 (i étant un nombre entier allant de 1 à n et définissant le rang de la trame de commande, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1) n'est pas forcément fixe. Le procédé de l'invention consiste à surveiller la communication entre 5 l'équipement émetteur et l'équipement récepteur. Il consiste en l'émission de trames de diagnostic TDx i (x étant un nombre entier supérieur à 0 et définissant le rang de la trame de diagnostic après la trame de commande 10_i) dédiées à la surveillance de la communication. L'objectif de la surveillance est de connaître l'état de la communication avant la prochaine trame de commande 10_i pour s'assurer que celle-ci ait le 10 maximum de chance d'être transmise et reçue sans échec. Pour cela, au moins une trame de diagnostic TDx i doit être émise avant la probable prochaine émission d'une trame de commande 10_i. De manière générale, l'instant d'émission de la première trame de diagnostic TDO i venant après une trame de commande 10_i s'exprime par la relation suivante : 15 TDO i=TC i+Tdiag[0] i Dans laquelle TDO i correspond à l'instant d'émission de la trame de diagnostic TDO i et avec : Tdiag[0] i = At - Atdiag (1) Dans laquelle : At est une durée dont la valeur diffère selon le cas de fonctionnement mis en oeuvre et décrit ci-dessous, - Atdiag est une durée à respecter pour garantir la fiabilité prédéfinie sur l'état de la communication et s'exprime de la manière suivante : Ln(Fiab) (2) Atdiag = 'At Ln(1-Téchec) Dans laquelle : Fiab correspond à une valeur de fiabilité prédéfinie pour la communication, par exemple 99%, Téchec correspond au taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication entre deux émissions de trames de commande 10_i. 30 Cependant, dans le milieu industriel, les différentes phases d'un processus impliquent un schéma de communication non stable. La fréquence d'émission des 20 25 3033967 6 trames de commande n'est donc pas forcément fixe. L'invention vise à tenir compte de cet aspect dans la gestion des trames de diagnostic. Afin de prendre en compte la variation des instants d'émission des trames de commande, le procédé de l'invention permet de redéfinir en temps réel l'instant 5 d'émission de la trame de diagnostic initiale TDO i d'une série de trames de diagnostic suivant l'émission d'une trame de commande. En référence aux figures annexées, nous définissons une application dans laquelle : 10 L'équipement émetteur émet n trames de commande 10_i (pour i allant de 1 à n) à destination de l'équipement récepteur, Une durée Ati s'écoule entre la trame de commande 10_i et la trame de commande T0 i+1, une durée At i+1 s'écoule entre la trame de commande T0 _i+1 et la trame de commande T0 _i+2. 15 1. Premier exemple de fonctionnement (figure 1) Si au moins une trame de diagnostic a été émise lors de la durée Ati, l'instant d'émission de la prochaine trame de diagnostic TDO i après la trame de commande T0 _i+1 est déterminé à partir de la formule (1) définie ci-dessus dans laquelle At prend 20 la valeur de Ati. Sur la figure 1, on peut ainsi voir que la trame de diagnostic TDO 1 a été émise pendant la durée Ati. Au cours de la durée suivant la trame de commande 10 2, la trame de diagnostic TDO 2 est émise après la durée Tdiag[0] 2 calculée à l'aide de la durée Ati. 25 2. Deuxième exemple de fonctionnement (figures 2A et 2B) Si aucune trame de diagnostic n'a été émise lors de la durée Ati, l'instant d'émission de la prochaine trame de diagnostic TDO i+1 après la prochaine trame de commande T0 _i+1 est déterminé à partir de la formule définie ci-dessus dans laquelle 30 At prend une valeur minimale Atmin prédéfinie, permettant de s'assurer de l'émission d'une trame de diagnostic avant la prochaine trame de commande T0 _i+2. Dans cette situation, on dira que le procédé de surveillance passe dans un mode de repli. 3033967 7 Sur les figures 2A et 2B, on peut voir qu'aucune trame de diagnostic n'a été émise durant la durée At-I. Par conséquent, durant la durée suivante Al2, l'instant d'émission de la trame de diagnostic TDO 2 qui doit suivre la trame de commande 10 _2 est déterminé à partir de la durée Atmin. 5 De manière avantageuse, le mode de repli peut être conservé pour l'émission de plusieurs trames de commande successives. C'est le cas sur la figure 2B, les instants d'émission des trames de diagnostic TDO 2 et TDO 3 sont calculés à partir de la durée Atmin. 10 Comme le mode normal de fonctionnement, le mode de repli doit se dérouler sans saturer la liaison de communication et sans entraîner une surconsommation d'énergie électrique. Préférentiellement, dans ce mode de repli, le taux de fiabilité peut être modifié pour prendre une valeur de repli. Il existe une valeur de fiabilité optimale (Fiabreo) telle 15 que le nombre total des trames sur l'ensemble des séquences de repli soit minimal. En effet une valeur élevée de Fiabreo permet de n'avoir qu'un nombre restreint de séquences de repli mais génère un nombre de trames de diagnostic important. A contrario, une valeur faible de Fiabrepu permet de réduire le nombre de trames de diagnostic par séquence de repli, mais génère un nombre important de séquences de 20 repli. La figure 3 illustre le principe de fonctionnement du mode de repli. Le deuxième diagramme de cette figure montre les valeurs de fiabilité prises ponctuellement et une courbe de variation de la valeur moyenne de la fiabilité minimale. En détaillant cette figure, on a les séquences suivantes : 25 Sur les durées Atl et Al2, au moins une trame de diagnostic a été émise entre deux trames de commande. La fiabilité minimale a une valeur moyenne Fiabmoy égale à celle (Fiab) qui a été prédéfinie pour la fiabilité. Sur la durée A13, aucune trame de diagnostic n'a été émise entre les deux trames de commande. Ponctuellement, la fiabilité de la communication 30 tombe à une valeur égale à 1 - Técil' et la fiabilité minimale a alors une valeur moyenne Fiab'y qui diminue et devient inférieure à ladite valeur prédéfinie (Fiab). 3033967 8 Sur les durées At4 et At5, l'équipement émetteur passe en mode de repli en émettant des trames de diagnostic dont les instants d'émission sont déterminés à partir d'une deuxième valeur prédéfinie de fiabilité, notée Fiabreph, qui est supérieure à la première valeur prédéfinie de fiabilité Fiab. 5 Ainsi la valeur moyenne de fiabilité minimale remonte. Le processus de repli se poursuit jusqu'à ce que la valeur moyenne de la fiabilité minimale retrouve le niveau de la valeur prédéfinie Fiab. Sur la durée At6, les émissions des trames de diagnostic reprennent selon le processus normal en tenant compte de la valeur prédéfinie Fiab. 10 Selon l'invention, tant qu'une nouvelle trame de commande 10_i n'a pas été envoyée par l'équipement émetteur, celui-ci envoie, après la trame de diagnostic initiale, d'autres trames de diagnostic à l'équipement récepteur. Préférentiellement, les trames de diagnostic sont émises à une fréquence variable, permettant d'éviter une 15 saturation de la communication et une surconsommation d'énergie de la part des équipements. Les instants d'émission des trames de diagnostic, qui suivent la première trame de diagnostic émise TDO i, sont déterminés à partir d'une fonction croissante comme par exemple une suite géométrique choisie pour obtenir des instants 20 d'émission séparés d'une durée variable. La fonction croissante permettant de déterminer les instants d'émission des trames de diagnostic TDx i (avec x supérieur ou égal à 1) est par exemple la suite géométrique suivante : TDx i=TDx i-1+Tdiag[x] i Tdiag[x] i= r(x) x Tdiag [x-1] i (3) 25 Dans laquelle r(x) correspond à la raison de la suite. Cette fonction croissante permet de faire évoluer la durée entre deux trames de diagnostic, avant l'émission de la prochaine trame de commande, tout en assurant une fiabilité maximale (proche de 100%). La durée entre la dernière trame de 30 commande et la prochaine trame de commande augmentant, l'occurrence d'un échec de communication diminue puisque ce taux de fiabilité est considéré constant entre deux trames de commande. Aussi, même si les trames de diagnostic sont de plus en plus éloignées les unes des autres, la fiabilité sur l'état de la communication reste 3033967 9 élevée, proche de 100%. Tant qu'une trame de commande n'a pas été émise par l'équipement émetteur, des trames de diagnostic sont émises aux instants d'émission déterminés grâce à la relation (3) ci-dessus. Après chaque émission de trame de commande, le procédé de diagnostic est 5 réinitialisé et l'instant d'émission de la prochaine trame de diagnostic est déterminé grâce à la relation (1) ci-dessus et les instants suivants sont déterminés grâce à la relation (3). Avantageusement, si la durée entre deux trames de diagnostic devient trop 10 longue, celle-ci peut être plafonnée à une valeur déterminée. Cette valeur sera par exemple la période moyenne d'émission des trames de commande. La figure 4 illustre une telle solution dans laquelle les trames de diagnostic TD4 1, TD5 1 et TD6 1 sont émises à une période fixe, celle-ci correspondant à une valeur maximale, qui peut être mémorisée par exemple par l'équipement émetteur. 15 Par ailleurs, lorsque l'équipement émetteur et l'équipement récepteur communiquent dans un environnement de communication instable, par exemple dans un milieu industriel, des échecs de communication sont fréquents. Pour tenir compte des échecs possibles de communication, le procédé de l'invention permet, de manière 20 avantageuse, de réviser le taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication. Combiné au mode de détermination des trames de diagnostic décrit ci-dessus, la révision du taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication permettra d'optimiser encore plus le nombre de trames de diagnostic émises. 25 Le taux d'échec Técti' reflète le taux de trames de commande incorrectement reçues. Il est par exemple connu de faire acquitter la réception d'une trame de commande par l'équipement récepteur pour s'assurer d'une bonne transmission des trames de commande. L'équipement émetteur est alors averti de la réception ou de la 30 non-réception de chaque trame de commande TC i et peut lancer l'action qui convient. Il est également bien connu que l'équipement émetteur fasse plusieurs tentatives d'émission d'une trame de commande avant de conclure au non-acquittement de la trame de commande, ceci afin de masquer les ruptures de communication 3033967 10 intempestives de très faible durée. Le calcul du taux d'échec Téct,' peut alors par exemple s'appuyer sur ce processus d'acquittement en mesurant le nombre de trames acquittées par rapport au nombre de trames émises. La figure 5 illustre le principe de mise à jour du taux de probabilité d'apparition 5 d'un échec de communication : L'équipement émetteur émet une première trame de commande 10 _1 à destination de l'équipement récepteur. Après une durée déterminée tACK, l'équipement émetteur n'a reçu aucune trame d'acquittement de cette première trame de commande et émet de 10 nouveau une trame de commande 10 _1'. L'équipement émetteur reçoit une trame d'acquittement TA _1 de cette dernière trame de commande 10 _1'. L'équipement émetteur diminue le taux de probabilité d'apparition d'un échec Téchec- 15 L'équipement émetteur procède à plusieurs tentatives d'émission d'une nouvelle trame de commande 10 2, 10 2', 10 _2" sans recevoir de trame d'acquittement. Après la durée tACK, l'équipement émetteur augmente le taux de probabilité d'apparition d'un échec Téchec. 20 Après chaque émission d'une trame de commande, le taux d'échec Téchec peut ainsi être réactualisé. Par ailleurs, comme décrit ci-dessus, le taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication est défini en relation avec Atdiag dans l'expression suivante : 25 Atdiag = At Ln(Fiab) (2) Ln(1-Téchec) Dans laquelle : At suit la valeur déterminée selon le cas de fonctionnement décrit ci-dessus, - Fiab correspond à une valeur de fiabilité prédéfinie pour la communication, 30 par exemple 99%, 3033967 11 - Técil' correspond à un taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication entre deux émissions de trames de commande 10_i. La révision du taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication aura donc également un impact sur l'optimisation du nombre de trames de diagnostic 5 émises. L'invention présente ainsi plusieurs avantages, notamment : - D'adapter la fréquence d'émission des trames de diagnostic à la fréquence d'émission des trames de commande, 10 D'optimiser le nombre de trames de diagnostic émises, que ce soit en adaptant le calcul des trames de diagnostic et/ou en révisant le taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication, tout en garantissant une fiabilité élevée sur l'état de la communication, De garantir une fiabilité sur l'état de la communication proche de 100%, 15 tout en évitant de saturer la liaison de communication et d'entraîner une surconsommation d'énergie électrique, D'être simple à mettre en oeuvre et de pouvoir s'adapter à des réseaux de communication de type filaire ou sans-fil. 20 REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'une communication entre un équipement émetteur et un équipement récepteur, ledit équipement émetteur transmettant des trames de commande à l'équipement récepteur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : émission par l'équipement émetteur de n trames de commande 10_i à destination de l'équipement récepteur, i étant un nombre entier allant de 1 à n et définissant le rang de chaque trame de commande, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, détermination d'un instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang 0 après l'émission d'une trame de commande TC i, ledit instant d'émission de ladite trame de diagnostic étant déterminé de la manière suivante : TDO i=TC i+Tdiag[0] i dans laquelle TDO i correspond à l'instant d'émission de la trame de diagnostic de rang 0 suivant la trame de commande 10_i et avec : Tdiag[0] i = At - Atdiag dans laquelle : - 31 correspond : o à la durée séparant la trame de commande 10_i-1 et la trame de commande 10_i si et si au moins une trame de diagnostic avait déjà été émise pendant ladite durée séparant les deux trames de commande, ou o à une durée minimale prédéterminée entre l'émission de deux trames de commande si i 1 ou si aucune trame de diagnostic n'a été émise pendant ladite durée séparant la trame de commande 10_i-1 et la trame de commande TC i, - Atdiag correspond à une durée à respecter pour garantir la valeur de fiabilité prédéfinie sur l'état de la communication, émission par l'équipement émetteur de ladite trame de diagnostic à l'instant d'émission déterminé, à destination de l'équipement récepteur, détermination à partir d'une fonction croissante des instants d'émission des trames de diagnostic TDx i suivantes de rang x, ladite fonction 3033967 13 croissante étant choisie pour obtenir la valeur de fiabilité prédéfinie entre deux trames de commande par des instants d'émission séparés entre eux d'une durée variable ; émission desdites trames de diagnostic de rang x par l'équipement 5 émetteur à destination de l'équipement récepteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un mode de repli dans lequel la durée minimale prédéterminée entre l'émission de deux trames de commande est appliquée au moins pour la détermination de 10 l'instant d'émission de la trame de diagnostic de rang O. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mode de repli est maintenu pour les trames de diagnostic de rang 0 suivantes tant qu'une valeur moyenne de fiabilité minimale reste inférieure à ladite valeur de fiabilité prédéfinie. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le terme Atdiag est déterminé à partir de la relation suivante : Atdiag = At Ln(1 - Téch') Avec : Fiab qui correspond à la valeur de fiabilité prédéfinie, TéchEb qui correspond à un taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication entre deux trames de commande. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de révision du taux de probabilité d'apparition d'un échec de communication 25 lorsqu'une trame de commande n'a pas été reçue ou acquittée par l'équipement récepteur. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de limitation à une valeur maximale de la durée entre deux trames de 30 diagnostic successives, lorsque la durée entre un premier instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang x et un deuxième instant d'émission d'une trame de diagnostic de rang x dépasse ladite valeur maximale. 15 20 Ln(Fiab)