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LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et.

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2 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 1 5 Avril 2001 INTRODUCTION AUX RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS Présenté par Philippe LELASSEUX Enseignant-Chercheur à l IUT GEII de Brive Option RLI

3 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 2 5 Avril 2001 Introduction aux Réseaux Locaux Industriels ou Bus de Terrain I) Définir le Bus de Terrain II) Avantages et Inconvénients III) Hier et Aujourdhui IV) Classification V) I.S.O. et Bus de Terrain VI) Exemples VII) TCP/IP et Bus de Terrain

4 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 3 5 Avril 2001 I) Définir le Bus de Terrain TERRAIN = Délimite une zone géographique (Usine,Atelier,Voiture...) BUS = Ensemble des fils utilisés pour l échange de données entre différents circuits électroniques RESEAU =Ensemble de lignes de communication qui desservent une même unité géographique

5 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 4 5 Avril 2001 M V I) Définir le Bus de Terrain BUS DE TERRAIN = Réseau de Communication Numérique reliant différents types d équipements d automatisme

6 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 5 5 Avril 2001 M V BUT INITIAL: Remplacement des boucles de courant 4-20 mA

7 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 6 5 Avril 2001 M V Mais aussi : * DISTRIBUTION : Décentralisation du contrôle, Traitement des alarmes, Diagnostics * INTELLIGENCE : Déportée au niveau de ces équipements * INTEROPERABILITE : Système ouvert

8 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 7 5 Avril 2001 II) Avantages et Inconvénients REDUCTION DES COUTS : –Réduction massive du câblage –Possibilités de réutiliser le câblage existant –Réduction du matériel nécessaire à l installation REDUCTION DES COUTS DE MAINTENANCE – Complexité moindre => Fiabilité accrue – Maintenance plus aisée : Dépannage « On Line » Outils dédiés – Flexibilité pour l extension du bus

9 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 8 5 Avril 2001 II) Avantages et Inconvénients PERFORMANCES GLOBALES ACCRUES : Précision de la communication numérique Informations sont disponibles à tous les équipements Dialogue entre 2 équipements est directe Structure Distribuée permet un éclatement de l algorithme en plusieurs tâches Interopérabilité : Connexion d équipements hétérogènes

10 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 9 5 Avril 2001 II) Avantages et Inconvénients INCONVENIENTS: Prise en compte de l information en Temps Réel Sécurité des informations Choix du réseau –Topologie –Accès au bus –Vitesse –Médium –Standard ou Propriétaire Coût direct du prix du Bus de Terrain

11 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 10 5 Avril 2001 III) Hier et Aujourdhui 1940 Process de contrôle de capteurs de pression 1960 Standard de la boucle de courant 4-20 mA 1970 Boom des processeurs => API 1980 Bus de terrain propriétaires 1992 Standardisation de la couche physique 1994 Fieldbus Foundation = WorldFIP (World Factory Information Protocol) EUROPE ISP (Interoperable System Project) USATopologie 1998 Standardisation de la couche Liaison

12 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 11 5 Avril 2001 III) Hier et Aujourdhui Nombre de bus de terrain en Europe: 1995 : : Fort accroissement du nombre de bus de terrain dans le monde ( sauf en France) La Standardisation a assaini l offre, mais il reste encore trop de standards et beaucoup trop de bus propriétaires Il existerait 2000 Bus de Terrain différents CONSTAT:

13 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 12 5 Avril 2001 III) Hier et Aujourdhui ControlNet Foundation Fieldbus - H1 Foundation Fieldbus - HSE Interbus P-Net Profibus SwiftNet WorldFip Standard IECC 61158: Regroupe 8 bus de terrain différents sous le même standard

14 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 13 5 Avril 2001 L'INTEGRATION FONCTIONS SYSTEMES INFORMATIONS TERRAIN MACHINE CELLULE ATELIER USINE IV) CLASSIFICATION PYRAMIDE CIM (Computer Integrated Manufacturing) GESTION ENTREPRISE AUTOMATISATION COMMANDE CENTRALISEE SUPERVISION CONTRÔLE PRODUCTION DONNEES CALCULATEURS MICRO- ORDINATEUR API CONTROLEURS REGULATEURS CAPTEURS ACTIONNEURS FICHIERS TABLEAUX MESSAGES MOTS BITS

15 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 14 5 Avril 2001 TERRAIN MACHINE CELLULE ATELIER USINE VOLUME DE DONNEES TEMPS NON CRITIQUE TEMPS > 10 s TEMPS < 1 s TEMPS < 0,1 s T < 0.01 s Temps de réponse TRAITEMENT DE DONNEES TRAITEMENT DE DONNEES EN TEMPS REEL PYRAMIDE CIM (Computer Integrated Manufacturing) IV) CLASSIFICATION

16 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 15 5 Avril 2001 TERRAIN MACHINE CELLULE BUS SENSEUR/ACTEUR BUS DE TERRAIN BUS D USINE RESEAUX INFORMATIQUES ATELIER IV) CLASSIFICATION USINE INTERNET

17 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 16 5 Avril 2001 IV) Classification (Bus d usine:) Réseau Local Industriel basé sur ETHERNET Un PC Industriel sert de passerelle entre le réseau informatique et le bus de terrain BUS DE TERRAIN Relie des unités intelligentes qui coopèrent Temps de réaction de quelques millisecondes Communication de type Maître/Esclaves ou MultiMaîtres Possibilités d accès au niveau inférieur BUS SENSEUR/ACTEUR ( ou Capteur/Actionneur) Relie entre eux des nœuds à intelligence limitée ou nulle( E/S déportées) Temps de réaction très rapide Communication Maître/Esclaves

18 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 17 5 Avril 2001 TERRAIN MACHINE CELLULE TOKEN RINGTOKEN RING ETHERNETETHERNET TCP/IP RNIS SATELLITE MODEM IV) CLASSIFICATION USINE ATELIER PYRAMIDE CIM et les Réseaux ETHERNETETHERNET PROFIBUS FMS WORLDFIP BITBUS PROFIBUS-DP INTERBUS-S LONWORKS CAN PROFIBUS-PA AS-i

19 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 18 5 Avril 2001 V) I.S.O. et BUS DE TERRAIN Le Modèle I.S.O. Le modèle d Interconnexion des Systèmes Ouverts (I.S.O) de l Organisation de Standardisation Internationale (O.S.I)sert de référence à tous les systèmes de communication. APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON PHYSIQUE Interface avec l application Représentation des données Synchronisation du dialogue Connexion entre les 2 hôtes distants Routage=Acheminement des paquets Construction des trames + Détection des erreurs Codage des bits + Caractéristiques électriques

20 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 19 5 Avril 2001 V) I.S.O. et BUS DE TERRAIN Le Modèle I.S.O. possède 7 couches –Couches de 1 à 4: couches basses chargées d assurer un transport optimal des données –Couches 5 à 7: couches hautes chargées du traitement des données APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON PHYSIQUE APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON PHYSIQUE SUPPORT PHYSIQUE BITS TRAMES PAQUETS MESSAGES PROTOCOLE SERVICE

21 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 20 5 Avril 2001 V) I.S.O. et BUS DE TERRAIN Le Bus de Terrain Le bus de Terrain est basé sur la restriction du modèle I.S.O. à 3 couches. APPLICATION LIAISON PHYSIQUE Les couches 3 à 6 sont vides: Pas d interconnexion avec un autre réseau Couche Liaison = L..L.C. : Logical Link Control M.A.C. : Medium Access Control

22 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 21 5 Avril 2001 V) I.S.O. et BUS DE TERRAIN APPLICATION PHYSIQUE L.L.C. : Logical Link Control Filtrage des messages Recouvrement des erreurs bit/trame Notification de surcharge M.A.C. : Medium Access Control Mise en trame: émission/réception Détection et signalisation du bit erreur Arbitrage: gestion de l accès au médium COUCHE LIAISON : LLC MAC

23 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 22 5 Avril 2001 VI) EXEMPLES

24 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 23 5 Avril ) AS-i (Actuator Sensor Interface) Le Standard International pour le bus de terrain de plus bas niveau Puissance ALIM Réseau de Capteurs / Actionneurs

25 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 24 5 Avril 2001 Caractéristiques de AS-i COMMUNICATION Principe de communication: Maître/Esclave par polling Vitesse: temps de cycle < 5ms Taille des données: 4 bits DIVERS Esclave = 4 entrées TOR+ 4 sorties TOR + 4 bits de paramétrage E/S analogique possible Données et puissance sur le même câble (jaune) PHYSIQUES Topologie: Libre Médium: Câble 2 fils non blindés Distance: 100m (300 répéteurs) Nombre de nœuds: 31 esclaves

26 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 25 5 Avril ) PROFIBUS DP (Distributed Periphericals) COMMUNICATION Principe de communication: Maître/Esclave Vitesse: 9.6 Kbps à 12 Mbps Taille des données: 244 octets DIVERS Profibus PA –dépend d un maître sur Profibus DP –vitesse=31.25 Kbps –Données et puissance sur le même câble PROFInet bus de terrain sous TCP/IP devrait remplacer Profibus FMS PHYSIQUES Topologie: Libre Médium: Paire torsadée, fibre Distance: –100m à 12 Mbps –1200m à 9.6 Kbps Nombre de nœuds: 127

27 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 26 5 Avril 2001 VII) TCP/IP et Bus de Terrain Les réseaux informatiques ont généralement tous adoptés le protocole TCP/IP APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON PHYSIQUE TELNET,FTP,WEB XDR RPC TCP IP ETHERNET INTERNET = Connexions de l ensemble des réseaux TCP/IP TCP/IP peut-il envahire les Réseaux Locaux Industriels ?

28 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 27 5 Avril 2001 Contre TCP/IP Protectionisme commerciale et politique Chaque Bus de Terrain a ses propres caractéristiques et avantages TCP/IP n est pas temps réel Capacité mémoire importante et processeur puissant Mauvaise protection (sûreté de l information)

29 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 28 5 Avril 2001 Pour TCP/IP Le PC Industriel est présent dans le secteur industriel Faible coût des cartes Ethernet pour PC Protocole TCP/IP bas niveau = Sockets BSD Interconnexion existante : ponts, routeurs, passerelles INTERNET –Télémaintenance –Supervision A Distance

30 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 29 5 Avril 2001 TCP/IP aujourdhui dans lindustrie EasyIP: solution FESTO à travers TCP/IP

31 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 30 5 Avril 2001 TCP/IP aujourdhui dans lindustrie AIDIAG Premium (Schneider) Permet l analyse et la mise au point d installation automatisée Envoi automatique par des enregistrements

32 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 31 5 Avril 2001 TCP/IP aujourdhui dans lindustrie E/S déportées sur ETHERNET TCP/IP (WAGO Contacts)

33 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 32 5 Avril 2001 CONCLUSION Le bus de terrain est présent dans tous les milieux industriels L automaticien d aujourdhui doit avoir de nombreuse compétences: automatique, automate programmable, capteurs, pneumatique, hydraulique, électrotechnique, informatique… Réseaux Locaux Industriels Les bus de terrain permettent l échange de données entre: –un automate et des capteurs/actionneurs –des automates –des automates et un PC

34 LELASSEUX Philippe Introduction aux Réseaux Locaux Industriels Les Journées Techniques du Lycée Raoul Dautry Les Réseaux Locaux Industriels Réalités et Perspectives 33 5 Avril 2001 CONCLUSION TCP/IP est de plus en plus présent en automatisme: –La Supervision sur PC a fait accélérer ce mouvement –Plusieurs constructeurs remplacent leur réseau local industriel ETHERNET par une solution TCP/IP –Plusieurs constructeurs amène TCP/IP jusqu au niveau terrain TCP/IP et ETHERNET devrait prendre de plus en plus de place en automatisme, mais il ne remplacera pas les bus de terrain


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