Safety approaches for real time Ethernet : application to new lift generation

La conception d’un réseau de communication de sécurité basée sur l’Ethernet temps réel répondant aux exigences de la norme PESSRAL, dérivée de l’IEC 61508, constitue la base de notre travail. Afin d’atteindre cet objectif, nous mettons en oeuvre des mécanismes permettant de réduire la probabilité d’erreur et d’atteindre les niveaux d’intégrité de sécurité (SIL) par l’utilisation d’un système électronique déterministe. Avec un seul canal de communication, notre système doit être capable d’intégrer des fonctions critiques et non critiques sans remettre en cause la certification du système.Lors de cet engagement nous proposons un système de communication industrielle basé sur l’Ethernet temps réel. Les interfaces de communication proposées répondent aux exigences de réactivité, de déterminisme pour garantir les contraintes temporelles imposées par le processus et la norme. Pour assurer la sécurité fonctionnelle des interfaces, nous avons proposé une surcouche de type "safety" qui implémente des fonctions de sécurité selon le concept du canal noir défini dans l’IEC 61508. En nous basant sur ces propriétés, nous avons réussi à classifier les solutions temps réel à base d’Ethernet en trois classes en fonction du temps de cycle. La surcouche "safety", basée sur la redondance de données, a permis de renoncer à la solution de redondance physique. Cette redondance de données duplique le temps de cycle initial du réseau qui satisfait néanmoins aux conditions de sécurité et temporelles de la norme.The design of a communication network with a real-time Ethernet-based security that meets the requirements of the PESSRAL standard, derived from IEC 61508, is the basis of our work. In order to achieve this goal, we implement mechanisms reducing the residual error probability and achieving Safety Integrity Levels (SIL) via a deterministic electronic system. Through a single communication channel, our system must be able to integrate critical and non-critical functions without compromising the system certification.According to this commitment, we suggest an industrial communication system based on real-time Ethernet. The proposed communication interfaces meet the requirements of responsiveness and determinism in order to guarantee the temporal constraints imposed by the process and the standard. To ensure the functional safety of the interfaces, we have proposed a "safety" overlay that implements security functions according to the concept of the black channel defined in IEC 61508. Based on these properties, we have managed to classify the Ethernet-based real-time solutions into three classes in terms of cycle time. The overlay "safety", based on the redundancy of data, made it possible to give up the solution of physical redundancy. This data redundancy duplicates the initial cycle time of the network, which nonetheless satisfies the security and time conditions of the standard