Modélisation au moyen des réseaux de Petri temporisés stochastiques d'une application de contrôle-commande de poste de transformation d'énergie électrique répartie sur le réseau de terrain FIP

This thesis deals with the specification, modeling and analysis of real time control-command systems distributed on a fieldbus. Modeling such systems which are characterized by hard real-time constraints is problematic due to the large size and complexity of the resulting models. To cope with this problem, a modeling methodology is proposed; it lies on the concepts of modular structuring, modeling and validation using the stochastic timed Petri nets formal model. Structuring consists of a hierarchical decomposition of the system into elementary functional blocks. Specific structures are proposed for fieldbus communication entities and for real time distributed control systems. Modeling lies on the construction and composition of elementary module models. Principles for module composition are defined. Logical assertion models are also proposed to facilitate the modeling, with Stochastic Timed Petri Nets of behavioral descriptions given in a textual language. Validation is based on partial composition stages using modularity to allow ascending behavioral verifications. This methodology is applied to the FIP fieldbus and to the future power transformer station control system of EDF. The study of FIP fieldbus concerns the analysis of application layer periodical services and mechanisms for real time exchanges. Moreover, qualitative and quantitative analyses are made on the EDF application distributed on FIP fieldbus for the verification of functional properties and temporal constraints.Ce mémoire présente des travaux concernant la spécification, la modélisation et l'analyse de systèmes de contrôle-commande temps réel répartis sur un réseau de terrain. La problématique de modélisation de tels systèmes, qui doivent satisfaire des contraintes temporelles, réside dans la maîtrise de la taille et de la complexité des modèles. Pour cela, une méthodologie de modélisation est proposée ; elle repose sur les concepts de structuration, de modélisation et de validation modulaires au moyen du modèle formel Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques. La structuration consiste en une décomposition hiérarchisée en blocs fonctionnels élémentaires. Une structure est proposée pour des entités de communication d'un réseau local temps réel, ainsi que pour un système temps réel de commande et surveillance réparties. La modélisation repose sur la construction et la composition de modèles de modules élémentaires. Les principes énoncés concernent la définition de règles de composition. Des modèles d'assertions logiques sont également proposés pour faciliter le passage des descriptions de comportements exprimées en langage naturel, à une modélisation en Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques. La validation repose sur des étapes de composition partielle qui utilisent la modularité pour effectuer des vérifications ascendantes du comportement. Cette méthodologie est appliquée au réseau de terrain FIP, ainsi qu'au futur système de contrôle-commande de poste de transformation d'énergie électrique d'EDF. L'étude du réseau FIP porte plus particulièrement sur les services et mécanismes périodiques de couche application pour les échanges temps réel. Les analyses (qualitatives et quantitatives) effectuées sur l'application de EDF répartie sur le réseau FIP portent sur la vérification des propriétés fonctionnelles et des contraintes temporelles du système