WO2015001103A1 - Système de validation d'un système de contrôle-commande - Google Patents

Système de validation d'un système de contrôle-commande Download PDF

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WO2015001103A1
WO2015001103A1 PCT/EP2014/064367 EP2014064367W WO2015001103A1 WO 2015001103 A1 WO2015001103 A1 WO 2015001103A1 EP 2014064367 W EP2014064367 W EP 2014064367W WO 2015001103 A1 WO2015001103 A1 WO 2015001103A1
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control
operator
interface
validation
control system
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PCT/EP2014/064367
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René Yvon André SPRICH
Juan NAVAS MANTILLA
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Euriware
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/0428—Safety, monitoring
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    • G05B2219/23—Pc programming
    • G05B2219/23446—HIL hardware in the loop, simulates equipment to which a control module is fixed

Definitions

  • the present invention relates to a validation system of a control-command system with a human-machine interface allowing an operator to control industrial equipment, and a method for validating an associated control-command system.
  • the invention lies in the field of control of industrial installations.
  • control system As is known, industrial installations, for example factories or power generation plants, comprise numerous equipment items with associated operating specifications. For an installation of this type, it is known to use a remote control and monitoring software system, conventionally called a control system.
  • the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes, in a first aspect, a validation system of a control-command system with a human-machine interface allowing an operator to control industrial equipment.
  • the validation system includes:
  • an operator simulation module able to simulate the interaction of an operator with the inputs and outputs of the human-machine interface of the control system
  • the system of the invention makes it possible to execute a set of functional tests without the intervention of a human operator, which makes the validation of a control-command system faster and more reliable.
  • the system according to the invention may have one or more of the following characteristics, taken independently or in combination:
  • the human-machine interface of the control-command system comprises a graphical display interface
  • the operator simulation module comprises means for recovering a display image of the graphical display interface of the human-machine interface of the control system and data insertion and action simulation means on the graphical display interface of the man-machine interface of the control-command system;
  • the operator simulation module comprises means for recognizing graphical objects extracted from a display image according to graphic objects stored in said catalog of graphic objects;
  • said graphic object catalog further comprises identifying objects and reading / writing zones associated with stored graphic objects;
  • the operator simulation module comprises text character recognition means represented graphically in a read / write zone in a display image;
  • the operator simulation module includes means for automatically searching a read / write zone associated with an identifying object of a graphic object;
  • the means for automatically executing a set of functional tests comprise means for generating and memorizing test execution reports;
  • control means of the simulator of the behavior of the industrial equipment piloted in response to control commands received via the control-command system comprise an interoperability interface between inputs / outputs of the simulator of the behavior of the piloted industrial equipment and the means automatic execution of a set of functional tests;
  • said interoperability interface implements simulation components defined by a generic functional model of the industrial equipment to be controlled, and the automatic execution means control said interoperability interface via configuration and / or execution parameters of said interoperability interface. simulation components.
  • the invention relates to a validation method of a control system with a human-machine interface allowing an operator to control industrial equipment by performing a set of functional tests.
  • the method comprises steps, implemented for at least one functional test, comprising at least one control order of an equipment, of:
  • the method of validation of a control system further comprises a step of storing the results of the functional tests and generating reports. It comprises a step of extracting at least one region of the output display image, and the recognition step comprises a recognition of graphic objects in said region.
  • the recognition step comprises sub-steps for searching an identifying object of a predetermined graphic object, and for searching for a read / write zone associated with said identifying object in a predetermined neighborhood of said identifying object.
  • the recognition step further comprises a recognition of text characters in a said read / write zone.
  • the invention relates to a computer program product comprising instructions for implementing the steps of a validation method of a control system as briefly described above.
  • FIG. 1 schematically illustrates an infrastructure for supervising an industrial installation
  • FIG. 2 diagrammatically illustrates the main functional modules of a validation system of a control-command system according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an example of representative graphical objects having associated states
  • FIG. 4 illustrates an exemplary display image
  • FIG. 5 is a synopsis of a method for automatically executing functional validation tests of a control system according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a supervision / control-command infrastructure 1 of an industrial installation 2, the supervision and control being carried out by a control-command system 4.
  • This control system 4 is for example made in a known manner in the form of software executed on a programmable device such as a computer, for example a server device capable of communicating, via a communication network 6, with the industrial installation. Appropriate network communication protocols are implemented for this communication.
  • the control and command system 4 is controlled by an operator via a control interface of the human-machine interface type.
  • an operator controls such a system via a human-machine communication interface, providing input data via means of interaction with the man-machine interface such as for example a keyboard and a mouse and receives back output data from the human-machine interface, for example via a display on a display screen.
  • a human-machine communication interface providing input data via means of interaction with the man-machine interface such as for example a keyboard and a mouse and receives back output data from the human-machine interface, for example via a display on a display screen.
  • Any other means of known human-machine interaction for example, a touch screen is applicable as an alternative.
  • a validation system 8 of the control system 4 is able to use the inputs E and the outputs S of the control system to execute a set of functional tests for validating the behavior of the control system. order 4.
  • Execution of the functional test set is done without any disturbance to the control system, that is to say that the execution of tests is as if a human operator was driving all the functional tests. , including when some of the tests of the set of functional tests require a result of tests previously performed, for example the verdict of success or failure of previously executed tests.
  • the validation system 8 is implemented in the form of software programs implemented by one or more programmable devices different from the programmable device implementing the control-command system 4.
  • the validation system 8 provides, after execution of the set of functional tests, reports 10 and results 12, which are stored in a format suitable for later use.
  • a validation system 8 provides tools for assisting the generation of functional tests to create a set of functional tests to be performed, according to a functional description of the equipment of the industrial installation 2, as explained in more detail below.
  • the speed, reliability and completeness of the creation of functional tests are increased.
  • FIG. 2 illustrates in more detail functional modules of a validation system 8 according to the invention as well as functional modules of a control-command system 4 to be validated.
  • a validation system 8 comprises a functional test management functional module 20 and a functional test execution functional module 22, these two modules being integrated in software 24 for managing and executing functional test sets. .
  • the software 24 for managing and executing test sets uses data from a database 31.
  • the validation system further comprises an operator simulation module 26 and a control module of the simulation of the behavior of the industrial equipment controlled in response to pilot commands received via the control system, also called module for simulating operating parts 28.
  • the operator simulation module 26 is capable of recovering and supplying graphic data, in the form of display images, displayed on a display screen of a man-machine interface 32 of the control-command system. validation, via an executing agent 27.
  • the recovery of graphic data is done through an off-the-shelf software adapted for such an application, such as Open Source Computer Vision software, or proprietary software.
  • the execution agent 27 is able to realize a bridge between the human-machine interface 32 of the control system and the operator simulator 26, by recovering any type of data (graphic data display, keyboard commands, mouse) from the input / output devices (display, keyboard, mouse) associated with the human-machine interface and providing data of any type to these input-output devices.
  • the execution agent 27 is able to insert data and to simulate actions on the graphical display interface of the man-machine interface of the control system.
  • a graphic object recognition is implemented, as well as an image recognition representing text, so as to extract numbers displayed on the screen.
  • the recognition of graphic objects is preferably done by reference to a database of graphic objects previously stored. Indeed, graphical objects provided by the human-machine interface of the control and command system 4 are recovered beforehand, either dynamically or in the form of files supplied by the designers of the control and command system 4 and are stored in a catalog in database 31 for later use.
  • the operator simulation module 26 is able to send, in addition or alternatively, via the execution agent 27, commands recognized as commands sent via a keyboard or a mouse by the human-machine interface 32, these commands being controlled by the test execution module 22.
  • the human-machine interface 32 of the control-command system 4 communicates with a supervision core 34 which is able to send control and supervision commands to a set of programmable controllers 36 which interact with the industrial installation driven by sensors and actuators.
  • the supervision core 34 is also able to receive information relating to the state of the monitored equipment.
  • the external variables of the programmable controllers are obtained via electrical inputs / outputs. In addition or alternatively, it is possible to obtain these variables via communications via a communication bus or a field network.
  • modules 34 and 36 are implemented by SCADA type software ("Supervisory Control and Data Acquisition").
  • the inputs / outputs of the PLCs of the module 36 are simulated by the simulator of operative parts 29, which implements components of simulation, under the control of the test execution module 22, via an interoperability interface 30.
  • the interoperability interface 30 and the supply of simulation components by the test execution module 22 form piloting means of the simulator of operative parts 29.
  • the invention makes it possible to simulate the behavior of the equipment of the installation controlled by the control system with the operating parameters indicated by the functional tests.
  • the validation system makes it possible to check the operation of the control and command system 4 in the case of nominal operation, as well as in the case of malfunction (operating parameters of the equipment outside operating ranges, failures, alert cases). ).
  • the operative portion simulation module 28 incorporates an operative part simulator software 29, which may be commercial software such as for example CODESYS®, LABVIEW / NI® software or proprietary software, as well as an interoperability interface 30 between the input-output of such an operative part simulator software and predefined simulation components, allowing the use of a standardized functional description of the simulations performed on these simulator software.
  • an operative part simulator software 29 may be commercial software such as for example CODESYS®, LABVIEW / NI® software or proprietary software, as well as an interoperability interface 30 between the input-output of such an operative part simulator software and predefined simulation components, allowing the use of a standardized functional description of the simulations performed on these simulator software.
  • the OPC OPC for Process Control
  • OPC OPC for Process Control
  • the simulation components are defined by a set of parameters to describe the simulation objects used by the simulator of operative parts.
  • the simulation components are defined by a generic functional model, used by the execution robot 22, and the interoperability interface 30 makes it possible to connect this generic functional model to the programming interface provided by the simulator software.
  • the parameters of the simulation components include configuration or execution parameters of the simulator of operative parts and parameters for reading input / output data of the process of the industrial plant 2 simulated by the simulator of operative parts.
  • a simulation component has an associated execution mode, which makes it possible to define a nominal mode, and optionally, if necessary, one or more specific modes.
  • the simulation components can be grouped into functional units, for example sets of actuators, sensors, each set comprising several components.
  • the actuator assembly includes a "valve” simulation component and a "shaker” simulation component.
  • Each of the simulation components has a set of associated parameters, for example an "agitator” has associated "engine status", "high speed” and "low speed” parameters.
  • the validation system according to the invention offers, in a first aspect, tools and features for easier and more systematic realization of test sets for any control system.
  • the validation system is implemented on an operator terminal equipped with one or more display screens.
  • the display terminal is a programmable device, typically a computer, comprising a central unit, comprising one or more processors, and information storage means, which is able to implement computer programs for executing software for implementing the validation system according to the invention.
  • the operator terminal further comprises human-machine interaction means, in conventional keyboard and mouse form, or any other known variant.
  • a human-machine interface is provided, allowing a test operator to have navigation windows, display windows and input windows. Thus, many operations are facilitated by the ergonomics offered. In particular, a test operator can perform copy / paste operations, drag graphic objects on a display screen, propagate selections.
  • the operator has access to a simple graphic object catalog, stored in the database 31, to create test actions, which he can insert into preselected bounded screen areas.
  • the sets of components are presented in the form of graphic objects that an operator can select (by a click for example) and expand or reduce, to display more or less simulation components / parameters associated with the screen.
  • Each graphic object can have several associated states, for example a "valve" graphic object corresponding to a valve can have several representations each corresponding to a state, as illustrated in FIG. 3.
  • the operator can select, in a window 40 corresponding to the valve graphic object, one of the representations 41, 42, 43, 44 of a valve, according to the associated state.
  • the memorized graphical objects are positioned during the creation of the tests, so that they can be retrieved later by the operator simulation module 26, on the whole or on a partial region of a display image of the graphical user interface. test.
  • the validation system through the operator simulation module, can detect the presence or absence of the object taking into account a maximum search time.
  • An object can, once detected, be the subject of a mouse action, like a click for example.
  • a particular type of object is the read / write area that defines a position where a value can be read or written. This position is preferably relative to a previously sought graphical object.
  • a graphic display image 45 is divided into four regions, denoted R1 to R4. Each of the regions can be processed by the operator simulation module 26 as an independent display image, making it possible to limit the test actions to each of the defined regions. Regions are defined by an operator when creating tests.
  • a representation 43 of a valve has an associated reading / writing zone 46, defined with respect to the object 47.
  • the object 47 is an identifier of the valve, for example a number unique identifier, which can be found by systematic search in a display image.
  • the associated read / write zone 46 is positioned near the identification object 47.
  • the position of the read / write zone 46 is located in a neighborhood of the identifying object 47, the neighborhood being defined in a manner relative, for example at a distance less than or equal to to a given number of pixels of the identification object 47.
  • a graphic object is stored in the catalog stored with an identifying object whose value will be defined later and an associated read / write zone.
  • the read / write zone 46 may be selected with a mouse and "clicked", or a value associated with the zone may be read or written.
  • the validation system makes it possible to carry out an automatic execution of a set of previously defined tests in order to validate the behavior of a control-command system.
  • Figure 5 illustrates a method of automatically performing functional tests according to one embodiment.
  • a set E * of functional tests for a given system control-command is inputted from the process of Figure 5.
  • test plans to be executed are selected, each comprising a subset of tests of the set of tests E * , initialized with values chosen by a test operator for specifically validate given functions of the control system.
  • the execution of the test is performed in step 52, through the execution agent 27, via the HMI man-machine interface of the control system to be tested.
  • the operator simulation module 26 is used to create an input graphical interface display image for simulating a graphical interface created by a control operator and intended for the control system.
  • the commands with the parameters provided by the current test for controlling the equipment of the installation to be controlled are supplied to the simulator of operative parts which simulates the operation of the equipment, during the execution step 54 by the simulator of operative parts.
  • the control system receives a simulation result which is displayed on its HMI 32, forming an output graphical interface display image.
  • the output graphical interface display image is retrieved 56 through the executing agent 27, and a recognition of graphical objects and displayed values is performed by the operator simulation module 26 at the recognition step 58.
  • the associated values are extracted by a search of read / write zones associated with an identifying object defining a processed graphic object, as already explained above.
  • Step 58 comprises sub-steps for searching an identifying object of a predetermined graphic object, and for searching for a read / write zone associated with the identifying object in a predetermined neighborhood of said identifying object.
  • the identifying object is unique and found by pattern recognition in the displayed image, and the associated read / write zone is searched in a neighborhood of the identifier object.
  • the search is performed either by previously specified regions of the display image, or on the entire graphical display image.
  • the recognition of graphic objects is carried out by comparison of graphic objects stored in the database 31, according to the screen region where a graphic object is located if a division into regions, as illustrated in FIG. 4, has been defined.
  • Graphic object recognition makes it possible to determine its state, for example for a "valve" object, its opening state is determined.
  • the numerical values read are used to complete the status of graphic objects presented on the control system's graphic interface.
  • the recognition of text or numerical values and the image transformation into text or numerical values is done using conventional means, on the read / write zones determined. Indeed, several software for this purpose are available commercially.
  • test results carried by the states associated with the graphic objects and the read values are the subject of a verdict ruling on the failure or the success of the test, during the step 60.
  • the verdict can be used, if necessary, to set up a next test to be performed, which is done in the optional step 62.
  • results are stored in the next step 64, and integrated into one or more functional test execution reports, in order to keep information relating to the behavior of the control system. This information can later be exploited by a human operator.

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Abstract

L'invention concerne un système de validation d'un système de contrôle-commande (4) doté d'une interface homme-machine (32) permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels. Ce système comporte un module de simulation d'opérateur (26) apte à simuler l'interaction d'un opérateur avec les entrées et sorties de l'interface homme-machine du système de contrôle-commande (4), des moyens de pilotage d'un simulateur (29) du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle-commande, et des moyens d'exécution automatique (22) d'un ensemble de tests fonctionnels associés au système de contrôle-commande (4) mettant en œuvre ledit module (26) de simulation d'opérateur et lesdits moyens de pilotage. L'invention concerne également un procédé de validation d'un système de contrôle-commande associé.

Description

Système de validation d'un système de contrôle-commande
La présente invention concerne un système de validation d'un système de contrôle-commande doté d'une interface homme-machine permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels, et un procédé de validation d'un système de contrôle commande associé.
L'invention se situe dans le domaine du contrôle d'installations industrielles.
De manière connue, les installations industrielles, par exemple des usines ou des centrales de production d'énergie, comportent de nombreux équipements ayant des spécifications de fonctionnement associées. Pour une installation de ce type, il est connu d'utiliser un système logiciel de contrôle et de supervision à distance, appelé classiquement système de contrôle-commande.
Il est nécessaire, avant la mise en service d'un système de contrôle-commande pour une nouvelle installation industrielle, ou lors de chaque mise à jour introduisant de nouvelles fonctionnalités dans ce système, de valider le système de la manière la plus exhaustive possible. Une telle validation se fait par la mise en œuvre d'un ensemble de séquences de tests fonctionnels, qui mettent en œuvre un ensemble de simulations de commandes, pour ensuite recueillir et analyser les résultats de l'ensemble de tests fonctionnels effectués. Les tests fonctionnels sont, de manière classique, définis par des opérateurs, qui génèrent ces tests en fonction des entrées-sorties du système de contrôle-commande de l'installation industrielle.
Selon l'état de la technique connu, lors d'une phase de validation d'un système de contrôle-commande, on utilise un logiciel de simulation du fonctionnement effectif des équipements industriels en fonction des ordres de commande envoyés par le système de contrôle-commande, dit logiciel de simulation de parties opératives. Il existe divers tels logiciels de simulation de parties opératives dans le commerce.
La génération d'un ensemble de tests fonctionnels pour la validation d'un système de contrôle-commande, l'exécution et l'analyse des résultats des tests après exécution sont des opérations consommatrices de temps lorsqu'elles sont mises en œuvre par des opérateurs humains. De plus, il existe un fort risque d'erreur et d'absence d'exhaustivité, donc le niveau de fiabilité d'une telle validation risque de ne pas être satisfaisant.
On connaît des solutions logicielles d'automatisation de tests fonctionnels, mais qui sont inadaptées à la conduite de tests de systèmes de contrôle-commande d'installations industrielles.
Par ailleurs, il est possible d'envisager un développement informatique spécifique pour la validation d'un système de contrôle-commande particulier. Cependant, une telle solution est adaptée pour des cas où le système à valider est utilisé à grande échelle, pour de nombreuses applications, ce qui permet d'en supporter le coût, ce qui n'est pas le cas des systèmes de contrôle-commande d'installations industrielles qui sont en général adaptés pour une installation industrielle particulière, ou pour un petit nombre de telles installations.
L'invention a pour objectif de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un système de validation d'un système de contrôle-commande doté d'une interface homme-machine permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels. Le système de validation comporte :
- un module de simulation d'opérateur apte à simuler l'interaction d'un opérateur avec les entrées et sorties de l'interface homme-machine du système de contrôle commande,
- des moyens de pilotage d'un simulateur du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle- commande,
- des moyens d'exécution automatique d'un ensemble de tests fonctionnels associés au système de contrôle-commande mettant en œuvre le module de simulation d'opérateur et les moyens de de pilotage.
Avantageusement, le système de l'invention permet d'exécuter un ensemble de tests fonctionnels sans intervention d'un opérateur humain, ce qui permet de rendre la validation d'un système de contrôle-commande plus rapide et plus fiable.
Le système selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou en combinaison :
- l'interface homme-machine du système de contrôle-commande comporte une interface graphique d'affichage, et le module de simulation d'opérateur comporte des moyens de récupération d'une image d'affichage de l'interface graphique d'affichage de l'interface homme-machine du système de contrôle-commande et des moyens d'insertion de données et de simulation d'actions sur l'interface graphique d'affichage de l'interface homme machine du système de contrôle-commande ;
- il comporte des moyens de stockage d'au moins un catalogue d'objets graphiques représentatifs d'équipements pilotés par le système de contrôle-commande et le module de simulation d'opérateur comporte des moyens de reconnaissance d'objets graphiques extraits d'une image d'affichage en fonction d'objets graphiques stockés dans ledit catalogue d'objets graphiques ;
- ledit catalogue d'objets graphiques comporte en outre, des objets identifiants et des zones de lecture/écriture associés à des objets graphiques stockés ; - le module de simulation d'opérateur comporte des moyens de reconnaissance de caractères textuels représentés graphiquement dans une zone de lecture/écriture dans une image d'affichage ;
- le module de simulation d'opérateur comporte des moyens de recherche automatique d'une zone de lecture/écriture associée à un objet identifiant d'un objet graphique ;
- les moyens d'exécution automatique d'un ensemble de tests fonctionnels comportent des moyens de génération et de mémorisation de rapports d'exécution de tests ;
- les moyens de pilotage du simulateur du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle- commande comportent une interface d'interopérabilité entre des entrées/sorties du simulateur du comportement des équipements industriels pilotés et les moyens d'exécution automatique d'un ensemble de tests fonctionnels ;
- ladite interface d'interopérabilité met en œuvre des composants de simulation définis par un modèle fonctionnel générique des équipements industriels à piloter, et les moyens d'exécution automatique pilotent ladite interface d'interopérabilité via des paramètres de configuration et/ou d'exécution desdits composants de simulation.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de validation d'un système de contrôle-commande doté d'une interface homme-machine permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels par exécution d'un ensemble de tests fonctionnels. Le procédé comporte des étapes, mises en œuvre pour au moins un test fonctionnel, comportant au moins un ordre de pilotage d'un équipement, de :
- simulation d'opérateur pour demander l'exécution dudit test fonctionnel par le système de contrôle-commande via une interface graphique du système de contrôle- commande, par fourniture d'une image d'affichage d'entrée,
- obtention d'une image d'affichage de sortie de l'interface graphique du système de contrôle-commande, suite à une simulation du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à l'ordre de pilotage,
- reconnaissance d'objets graphiques représentatifs d'équipements à partir de l'image d'affichage de sortie obtenue.
Le procédé de validation d'un système de contrôle-commande comporte en outre une étape de mémorisation de résultats des tests fonctionnels et de génération de rapports. Il comporte une étape d'extraction d'au moins une région de l'image d'affichage de sortie, et l'étape de reconnaissance comporte une reconnaissance d'objets graphiques dans ladite région.
L'étape de reconnaissance comporte des sous-étapes de recherche d'un objet identifiant d'un objet graphique prédéterminé, et de recherche d'une zone de lecture/écriture associée audit objet identifiant dans un voisinage prédéterminé dudit objet identifiant.
L'étape de reconnaissance comporte en outre une reconnaissance de caractères textuels dans une dite zone de lecture/écriture.
L'invention concerne, selon un autre aspect, un produit programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé de validation d'un système de contrôle-commande tel que brièvement décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
-la figure 1 illustre schématiquement une infrastructure de supervision d'installation industrielle ;
- la figure 2 illustre schématiquement les principaux modules fonctionnels d'un système de validation d'un système de contrôle-commande selon l'invention,
- la figure 3 illustre un exemple d'objets graphiques représentatifs ayant des états associés ;
- la figure 4 illustre un exemple d'image d'affichage ;
- la figure 5 est un synopsis d'un procédé d'exécution automatique de tests fonctionnels de validation d'un système de contrôle-commande selon l'invention.
La figure 1 illustre une infrastructure 1 de supervision/contrôle-commande d'une installation industrielle 2, la supervision et le contrôle étant effectués par un système de contrôle-commande 4.
Ce système de contrôle-commande 4 est par exemple réalisé de manière connue sous forme d'un logiciel exécuté sur dispositif programmable tel un ordinateur, par exemple un dispositif serveur apte à communiquer, via un réseau de communication 6, avec l'installation industrielle. Des protocoles de communication réseau adaptés sont mis en œuvre pour cette communication.
Le système de contrôle-commande 4 est piloté par un opérateur via une interface de pilotage de type interface homme-machine. De manière classique, un opérateur pilote un tel système via une interface de communication homme-machine, en fournissant des données d'entrée via des moyens d'interaction avec l'interface homme-machine comme par exemple un clavier et une souris et reçoit en retour des données de sortie de l'interface homme-machine, par exemple via un affichage sur un écran d'affichage. Tout autre moyen d'interaction homme-machine connu (par exemple, un écran tactile) est applicable en alternative.
Un système de validation 8 du système de contrôle-commande 4 selon l'invention est apte à utiliser les entrées E et les sorties S du système de contrôle-commande pour exécuter un ensemble de tests fonctionnels permettant de valider le comportement du système de contrôle-commande 4.
L'exécution de l'ensemble de tests fonctionnels se fait sans apporter aucune perturbation au système de contrôle-commande, c'est-à-dire que l'exécution de tests se passe comme si un opérateur humain pilotait l'ensemble des tests fonctionnels, et ce, y compris lorsque certains des tests de l'ensemble de tests fonctionnels nécessitent un résultat de tests préalablement exécutés, par exemple le verdict de succès ou d'échec de tests préalablement exécutés.
En pratique, le système de validation 8 est implémenté sous forme de programmes logiciels mis en œuvre par un ou plusieurs dispositifs programmables différents du dispositif programmable mettant en œuvre le système de contrôle- commande 4.
Le système de validation 8 fournit, après exécution de l'ensemble de tests fonctionnels, des rapports 10 et des résultats 12, qui sont mémorisés dans un format approprié pour une utilisation ultérieure.
En outre, un système de validation 8 selon l'invention fournit des outils d'aide à la génération de tests fonctionnels pour créer un ensemble de tests fonctionnels à exécuter, en fonction d'une description fonctionnelle des équipements de l'installation industrielle 2, comme expliqué plus en détail ci-après. Avantageusement la rapidité, la fiabilité et l'exhaustivité de la création de tests fonctionnels sont augmentées.
La figure 2 illustre plus en détail des modules fonctionnels d'un système de validation 8 selon l'invention ainsi que des modules fonctionnels d'un système de contrôle-commande 4 à valider.
Un système de validation 8 selon l'invention comporte un module fonctionnel 20 de gestion de tests fonctionnels et un module fonctionnel 22 d'exécution de tests fonctionnels, ces deux modules étant intégrés dans un logiciel 24 de gestion et exécution d'ensembles de tests fonctionnels. Le logiciel 24 de gestion et d'exécution d'ensembles de tests utilise des données d'une base de données 31 .
Le système de validation selon l'invention comporte en outre un module de simulation d'opérateur 26 et un module de pilotage de la simulation du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle-commande, appelé aussi module de simulation de parties opératives 28.
Le module de simulation d'opérateur 26 est apte à récupérer et à fournir des données graphiques, sous forme d'images d'affichages, affichées sur un écran d'affichage d'une interface homme-machine 32 du système de contrôle-commande à valider, via un agent d'exécution 27. Par exemple, la récupération des données graphiques se fait par l'intermédiaire d'un logiciel sur étagère adapté pour une telle application, comme par exemple le logiciel Open CV (Open Source Computer Vision), ou un logiciel propriétaire.
De manière plus générale, l'agent d'exécution 27 est apte à réaliser une passerelle entre l'interface homme-machine 32 du système de contrôle-commande et le simulateur d'opérateur 26, par récupération de tout type de données (données graphiques d'affichage, commandes clavier, souris) à partir des périphériques d'entrée/sortie (affichage, clavier, souris) associés à l'interface homme-machine et fourniture de données de tout type à ces périphériques d'entrée sortie. Ainsi, l'agent d'exécution 27 est apte à insérer des données et à simuler des actions sur l'interface graphique d'affichage de l'interface homme machine du système de contrôle-commande.
Suite à la récupération de données graphiques, une reconnaissance d'objets graphiques est mise en œuvre, ainsi qu'une reconnaissance d'images représentant du texte, de manière à extraire des nombres affichés à l'écran. La reconnaissance d'objets graphiques se fait de préférence par référence à une base de données d'objets graphiques mémorisée préalablement. En effet, des objets graphiques fournis par l'interface homme-machine du système de contrôle-commande 4 sont récupérés préalablement, soit dynamiquement, soit sous forme de fichiers fournis par les concepteurs du système de contrôle-commande 4 et sont mémorisés dans un catalogue dans la base de données 31 pour utilisation ultérieure.
Le module de simulation d'opérateur 26 est apte à envoyer, en plus ou en alternative, via l'agent d'exécution 27, des commandes reconnues comme commandes envoyées par l'intermédiaire d'un clavier ou d'une souris par l'interface homme-machine 32, ces commandes étant pilotées par le module d'exécution de tests 22.
De manière classique, l'interface homme-machine 32 du système de contrôle- commande 4 communique avec un noyau de supervision 34 qui est apte à envoyer des commandes de contrôle et de supervision à un ensemble d'automates programmables 36 qui interagissent avec l'installation industrielle pilotée par des capteurs et des actionneurs. Le noyau de supervision 34 est également apte à recevoir des informations relatives à l'état des équipements surveillés. Selon un mode de réalisation, les variables externes des automates programmables sont obtenues via des entrées/sorties électriques. En complément ou en alternative, il est possible d'obtenir ces variables via des communications par l'intermédiaire de bus de communication ou d'un réseau de terrain.
Dans un mode de réalisation, les modules 34 et 36 sont mis en œuvre par un logiciel de type SCADA (« Supervisory Control and Data Acquisition »).
Dans un contexte de validation fonctionnelle et en l'absence de l'installation industrielle pilotée par des capteurs et des actionneurs, les entrées/sorties des automates du module 36 sont simulées par le simulateur de parties opératives 29, qui met en œuvre des composants de simulation, sous la commande du module d'exécution de tests 22, via une interface d'interopérabilité 30. L'interface d'interopérabilité 30 et la fourniture de composants de simulation par le module d'exécution de tests 22 forment des moyens de pilotage du simulateur de parties opératives 29.
Ainsi, l'invention permet de simuler le comportement des équipements de l'installation pilotée par le système de contrôle-commande avec les paramètres de fonctionnement indiqués par les tests fonctionnels. Ainsi, le système de validation permet de vérifier le fonctionnement du système de contrôle-commande 4 dans les cas de fonctionnement nominal, ainsi que dans les cas de dysfonctionnement (paramètres de fonctionnement des équipements hors plages de bon fonctionnement, pannes, cas d'alerte).
Le module de simulation de parties opératives 28 intègre un logiciel simulateur de parties opératives 29, qui peut être un logiciel commercial comme par exemple les logiciels CODESYS®, LABVIEW/NI® ou un logiciel propriétaire, ainsi qu'une interface d'interopérabilité 30 entre les entrées-sorties d'un tel logiciel simulateur de partie opérative et des composants de simulation prédéfinis, permettant l'utilisation d'une description fonctionnelle standardisée des simulations exécutées sur ces logiciels simulateurs.
Dans le mode de réalisation préféré, le standard d'interopérabilité OPC (« OLE for Process Control ») est utilisé au niveau de cette interface d'interopérabilité.
Les composants de simulation sont définis par un ensemble de paramètres permettant de décrire les objets de simulation utilisés par le simulateur de parties opératives.
Avantageusement, les composants de simulation sont définis par un modèle fonctionnel générique, utilisé par le robot d'exécution 22, et l'interface d'interopérabilité 30 permet de connecter ce modèle fonctionnel générique à l'interface de programmation fournie par le logiciel simulateur de parties opératives 29. Les paramètres des composants de simulation comprennent des paramètres de configuration ou d'exécution du simulateur de parties opératives et des paramètres permettant de lire des données d'entrée/sortie du procédé de l'installation industrielle 2 simulé par le simulateur de parties opératives. En outre, un composant de simulation a un mode d'exécution associé, ce qui permet de définir un mode nominal, et éventuellement, si nécessaire, un ou plusieurs modes spécifiques.
Les composants de simulation peuvent être regroupés en ensembles fonctionnels, par exemple des ensembles d'actionneurs, de capteurs, chaque ensemble comportant plusieurs composants. Par exemple, l'ensemble d'actionneurs comporte un composant de simulation « vanne » et un composant de simulation « agitateur ». Chacun des composants de simulation a un ensemble de paramètres associés, par exemple un « agitateur » a des paramètres « état moteur », « grande vitesse » et « petite vitesse » associés.
Le système de validation selon l'invention offre, selon un premier aspect, des outils et des fonctionnalités pour une réalisation plus aisée, et plus systématique, d'ensembles de tests pour tout système de contrôle-commande.
Pour cela, afin de faciliter la création des tests fonctionnels, le système de validation est mis en œuvre sur un terminal d'opérateur muni d'un ou plusieurs écrans d'affichages. Le terminal d'affichage est un dispositif programmable, typiquement un ordinateur, comprenant une unité centrale, comportant un ou plusieurs processeurs, et des moyens de stockage d'information, qui est apte à mettre en œuvre des programmes d'ordinateur permettant d'exécuter un logiciel de mise en œuvre du système de validation selon l'invention. Le terminal d'opérateur comporte en outre de moyens d'interaction homme-machine, sous forme classique de clavier et souris, ou toute autre variante connue.
Une interface homme-machine est fournie, permettant à un opérateur de test de disposer de fenêtres de navigation, de fenêtres d'affichage et de fenêtres de saisie. Ainsi, de nombreuses opérations sont facilitées par l'ergonomie offerte. En particulier, un opérateur de tests peut réaliser des opérations de copier/coller, glisser des objets graphiques sur un écran d'affichage, propager des sélections.
L'opérateur a accès à un catalogue d'objets graphiques simple, mémorisé dans la base de données 31 , pour créer des actions de test, qu'il peut insérer dans des zones d'écran délimitées présélectionnées.
De préférence, afin d'améliorer l'ergonomie, les ensembles de composants sont présentés sous forme d'objets graphiques qu'un opérateur peut sélectionner (par un click par exemple) et développer ou au contraire réduire, pour afficher plus ou moins de composants de simulation/paramètres associés à l'écran.
Chaque objet graphique peut avoir plusieurs états associés, par exemple un objet graphique « vanne » correspondant à une vanne peut avoir plusieurs représentations correspondant chacune à un état, comme illustré à la figure 3. Dans cet exemple, l'opérateur peut sélectionner, dans une fenêtre 40 correspondant à l'objet graphique vanne, une des représentations 41 , 42, 43, 44 d'une vanne, selon l'état associé.
Les objets graphiques mémorisés sont positionnés lors de la création des tests, pour pouvoir être recherchés ultérieurement par le module de simulation d'opérateur 26, sur l'ensemble ou sur une région partielle d'une image d'affichage de l'interface graphique à tester.
Le système de validation, par l'intermédiaire du module de simulation d'opérateur, peut détecter la présence ou l'absence de l'objet en tenant compte d'un délai maximum de recherche. Un objet peut, une fois détecté, faire l'objet d'une action souris, comme un click par exemple.
Un type d'objet particulier est la zone de lecture/écriture qui permet de définir une position où une valeur peut être lue ou écrite. Cette position est de préférence relative à un objet graphique précédemment cherché. Par exemple, comme illustré à la figure 4, une image graphique d'affichage 45 est découpées en quatre régions, notées R1 à R4. Chacune des régions peut être traitée par le module de simulation d'opérateur 26 comme une image d'affichage indépendante, permettant de limiter les actions de test à chacune des régions définies. Les régions sont définies par un opérateur lors de la création de tests.
Avantageusement, il est alors possible alors de tester des composants de simulation similaires, donc ayant des représentations graphiques similaires, mais ayant des valeurs de fonctionnement différentes, en diminuant le risque d'erreur lors de la simulation automatique d'opérateur. De plus, le temps de recherche d'objets graphiques est diminué, une région R1 à R4 étant de surface inférieure à la surface de l'image d'affichage 45 complète.
Dans l'exemple de la figure 4, une représentation 43 d'une vanne a une zone de lecture/écriture 46 associée, définie par rapport à l'objet 47. L'objet 47 est un identifiant de la vanne, par exemple un numéro d'identifiant unique, qui peut être retrouvé par recherche systématique dans une image d'affichage. La zone de lecture/écriture 46 associée est positionnée à proximité de l'objet identifiant 47.De préférence, la position de la zone de lecture /écriture 46 est située dans un voisinage de l'objet identifiant 47, le voisinage étant défini de manière relative, par exemple à une distance inférieure ou égale à un nombre donné de pixels de l'objet identifiant 47. De préférence, un objet graphique est mémorisé dans le catalogue mémorisé avec un objet identifiant dont la valeur sera à définir ultérieurement et une zone de lecture/écriture associés.
Avantageusement, il est possible de retrouver par recherche automatique le positionnement de la zone de lecture/écriture 46, sans nécessité de définir une position figée, ce qui permet de supporter des variations d'affichage ou de légers déplacements de cette zone sur un écran d'affichage.
La zone de lecture/écriture 46 peut être sélectionnée à l'aide d'une souris et « cliquée », ou une valeur associée à la zone peut être lue ou écrite.
Selon un autre aspect, le système de validation selon l'invention permet de réaliser une exécution automatique d'un ensemble de tests définis préalablement, pour valider le comportement d'un système de contrôle-commande.
La figure 5 illustre un procédé d'exécution automatique de tests fonctionnels selon un mode de réalisation.
Un ensemble E* de tests fonctionnels, destiné à un système de contrôle- commande donné, est fourni en entrée du procédé de la figure 5.
Lors d'une première étape d'initialisation 50, un ou plusieurs plans de tests à exécuter sont sélectionnés, comportant chacun un sous-ensemble de tests de l'ensemble de tests E*, initialisés avec des valeurs choisies par un opérateur de tests pour valider spécifiquement des fonctionnalités données du système de contrôle-commande.
Ensuite, pour chaque test fonctionnel à faire passer dans un ordre défini dans le plan de tests, l'exécution du test, dit test courant, est exécutée à l'étape 52, par l'intermédiaire de l'agent d'exécution 27, via l'interface homme-machine IHM du système de contrôle-commande à tester.
Le module de simulation d'opérateur 26 est utilisé pour créer une image d'affichage d'interface graphique d'entrée permettant de simuler une interface graphique créée par un opérateur de commande et destinée au système de contrôle-commande.
Les commandes avec les paramètres fournis par le test courant pour piloter les équipements de l'installation à commander sont fournies au simulateur de parties opératives qui simule le fonctionnement des équipements, lors de l'étape d'exécution 54 par le simulateur de parties opératives.
Le système de contrôle-commande reçoit un résultat de simulation qui est affiché sur son IHM 32, formant une image d'affichage d'interface graphique de sortie.
A l'étape suivante 56, l'image d'affichage d'interface graphique de sortie est récupérée 56 par l'intermédiaire de l'agent d'exécution 27, et une reconnaissance d'objets graphiques et de valeurs affichées est effectuée par le module de simulation d'opérateur 26 à l'étape de reconnaissance 58. Les valeurs associées sont extraites par une recherche de zones de lecture/écriture associées à un objet identifiant définissant un objet graphique traité, comme déjà expliqué ci-dessus.
L'étape 58 comporte des sous-étapes de recherche d'un objet identifiant d'un objet graphique prédéterminé, et de recherche d'une zone de lecture/écriture associée à l'objet identifiant dans un voisinage prédéterminé dudit objet identifiant.
En effet, l'objet identifiant est unique et retrouvé par reconnaissance de formes dans l'image affichée, et la zone de lecture/écriture associée est recherchée dans un voisinage de l'objet identifiant.
Comme expliqué ci-dessus en référence à la figure 4, la recherche est effectuée soit par régions préalablement spécifiées de l'image d'affichage, soit sur l'image d'affichage graphique en son entier.
De préférence, la reconnaissance d'objets graphiques est réalisée par comparaison d'objets graphiques stockés dans la base de données 31 , en fonction de la région d'écran où est situé un objet graphique si un découpage en régions, comme illustré à la figure 4, a été défini.
La reconnaissance d'objet graphique permet de déterminer son état, par exemple pour un objet « vanne », on détermine son état d'ouverture. Les valeurs numériques lues permettent de compléter l'état des objets graphiques présentés sur l'interface graphique du système de contrôle-commande. La reconnaissance de texte ou valeurs numériques et la transformation d'image en texte ou valeurs numériques se fait en utilisant des moyens classiques, sur les zones de lecture/écriture déterminées. En effet, plusieurs logiciels à cet effet sont disponibles dans le commerce.
L'analyse des résultats du test portés par les états associés aux objets graphiques et les valeurs lues font l'objet d'un verdict statuant sur l'échec ou le succès du test, lors de l'étape 60.
Selon le plan de tests en cours d'exécution, le verdict peut être utilisé, le cas échéant, pour paramétrer un test suivant à exécuter, ce qui est fait à l'étape optionnelle 62.
Enfin, les résultats sont mémorisés à l'étape suivante 64, et intégrés dans un ou des rapports d'exécution de tests fonctionnels, afin de conserver des informations relatives au comportement du système de contrôle-commande. Ces informations sont exploitables ultérieurement par un opérateur humain.
L'exécution d'un test fonctionnel suivant dans le ou les plans de tests est poursuivie (retour à l'étape 52), jusqu'à l'exécution complète de l'ensemble des tests du plan de test.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Système de validation d'un système de contrôle-commande (4) doté d'une interface homme-machine (32) permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un module de simulation d'opérateur (26) apte à simuler l'interaction d'un opérateur avec les entrées et sorties de l'interface homme-machine (32) du système de contrôle-commande (4),
- des moyens de pilotage d'un simulateur (29) du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle- commande,
- des moyens d'exécution automatique (22) d'un ensemble de tests fonctionnels associés au système de contrôle-commande (4) mettant en œuvre lesdits module de simulation d'opérateur (26) et moyens de pilotage.
2. - Système de validation selon la revendication 1 , dans lequel l'interface homme- machine (32) du système de contrôle-commande (4) comporte une interface graphique d'affichage, caractérisé en ce que le module de simulation d'opérateur (26) comporte des moyens (27) de récupération d'une image d'affichage de l'interface graphique d'affichage de l'interface homme-machine du système de contrôle-commande (4) et des moyens (27) d'insertion de données et de simulation d'actions sur l'interface graphique d'affichage de l'interface homme machine du système de contrôle-commande.
3. - Système de validation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (31 ) de stockage d'au moins un catalogue d'objets graphiques représentatifs d'équipements pilotés par le système de contrôle-commande (4) et en ce que le module de simulation d'opérateur (26) comporte des moyens de reconnaissance d'objets graphiques extraits d'une image d'affichage en fonction d'objets graphiques stockés dans ledit catalogue d'objets graphiques.
4. - Système de validation selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit catalogue d'objets graphiques comporte en outre, des objets identifiants et des zones de lecture/écriture associés à des objets graphiques stockés.
5 .- Système de validation selon la revendication 4 caractérisé en ce que le module de simulation d'opérateur (26) comporte des moyens de reconnaissance de caractères textuels représentés graphiquement dans une zone de lecture/écriture dans une image d'affichage.
6. - Système de validation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le module de simulation d'opérateur (26) comporte des moyens de recherche automatique d'une zone de lecture/écriture associée à un objet identifiant d'un objet graphique.
7. - Système de validation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'exécution automatique (22) d'un ensemble de tests fonctionnels comportent des moyens de génération et de mémorisation de rapports d'exécution de tests.
8. - Système de validation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de pilotage du simulateur du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à des ordres de pilotage reçus via le système de contrôle-commande (4) comportent une interface d'interopérabilité (30) entre des entrées/sorties du simulateur (29) du comportement des équipements industriels pilotés et les moyens d'exécution automatique (22) d'un ensemble de tests fonctionnels.
9. - Système de validation selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite interface d'interopérabilité (30) met en œuvre des composants de simulation définis par un modèle fonctionnel générique des équipements industriels à piloter, et en ce que les moyens d'exécution automatique (22) pilotent ladite interface d'interopérabilité via des paramètres de configuration et/ou d'exécution desdits composants de simulation.
10. - Procédé de validation d'un système de contrôle-commande doté d'une interface homme-machine permettant à un opérateur de piloter des équipements industriels par exécution d'un ensemble de tests fonctionnels, mis en œuvre dans un système de validation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes, mises en œuvre pour au moins un test fonctionnel, comportant au moins un ordre de pilotage d'un équipement, de :
- simulation (52) d'opérateur pour demander l'exécution dudit test fonctionnel par le système de contrôle-commande via une interface graphique du système de contrôle- commande, par fourniture d'une image d'affichage d'entrée, - obtention (56) d'une image d'affichage de sortie de l'interface graphique du système de contrôle-commande, suite à une simulation du comportement des équipements industriels pilotés en réponse à l'ordre de pilotage,
- reconnaissance (58) d'objets graphiques représentatifs d'équipements à partir de l'image d'affichage de sortie obtenue.
1 1 . - Procédé de validation d'un système de contrôle-commande selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape (64) de mémorisation de résultats des tests fonctionnels et de génération de rapports.
12. - Procédé de validation d'un système de contrôle-commande selon l'une des revendications 10 ou 1 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'extraction d'au moins une région de l'image d'affichage de sortie, et en ce que l'étape de reconnaissance comporte une reconnaissance d'objets graphiques dans ladite région.
13. - Procédé de validation d'un système de contrôle-commande selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'étape de reconnaissance comporte des sous-étapes de :
-recherche d'un objet identifiant d'un objet graphique prédéterminé,
-recherche d'une zone de lecture/écriture associée audit objet identifiant dans un voisinage prédéterminé dudit objet identifiant.
14. - Procédé de validation d'un système de contrôle-commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étape de reconnaissance comporte en outre une reconnaissance de caractères textuels dans une dite zone de lecture/écriture.
15. - Produit programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé de validation d'un système de contrôle-commande selon l'une des revendications 10 à 14 lors de l'exécution du programme par un processeur d'un dispositif programmable.
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