Descriptif des principaux réseaux locaux industriels

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1 Descriptif des principaux réseaux locaux industriels
Chapitre 1 : ASi Chapitre 2 : CANopen Chapitre 3 : DeviceNet Chapitre 4 : Ethernet - TCP/IP - Modbus Chapitre 5 : Profibus-DP P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

2 Descriptif des principaux réseaux locaux industriels
Chapitre 6 : FIPIO Chapitre 7 : Interbus Chapitre 8 : Modbus Chapitre 9 : Tableau comparatif P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

3 ASi Historique ASi et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 1 : ASi ASi Historique ASi et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

4 Chapitre 1 : ASi Historique 1990 : 11 sociétés et 2 universités majoritairement allemandes créent le consortium ASi afin de définir une interface « low cost » pour raccorder des capteurs et actionneurs 1992 : Premiers chips disponibles Création de l ’association ASi internationale : basée en Allemagne. Schneider entre dans l ’association. 1995 : Création d ’associations nationales de promotion (France, Pays Bas, UK) 2001 : Spécifications ASi V2 : 62 esclaves, support de produits analogiques, diagnostic amélioré. Intégration de produits de sécurité : « Safety at work » Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

5 Client / Serveur via requêtes Alimentation et communication
Chapitre 1 : ASi ASi et le modèle ISO Interfaces E/S TOR génériques Capteurs TOR Départ moteurs E/S analogiques etc... 3 couches utilisées + des profils 7 APPLICATION Client / Serveur via requêtes 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT VIDE 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LIAISON = LLC + MAC Maître / esclave 1 PHYSIQUE Alimentation et communication sur le même support P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

6 Chapitre 1 : ASi La couche physique Medium : Câble plat jaune 2 fils avec détrompage Possibilité utilisation câble rond non blindé Topologie : Libre Pas de fin de lignes Distance maximum : 100 m sans répéteur 500 m avec répéteurs (2 répéteurs max entre le maître et l ’esclave le plus éloigné) Débit : Kbits/s 1 transaction (data exchange) dure 150 micro-sec. Temps de cycle = 5 ms pour 31 esclaves 10 ms pour 62 esclaves Nbre max équipements : ASi V1 : 1 maître + 31 esclaves ASi V2 : 1 maître + 62 esclaves A/B Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

7 Les types de raccordement
Chapitre 1 : ASi Les types de raccordement 4 types de raccordement définis dans la charte ASi Schneider IP20 IP65 ASI- ASI+ Connecteur débrochable jaune 2 points Prise vampire Bornier à vis ou à ressort ASI+ ASI- 5 2 3 4 1 Prise M12 (mâle sur produit) Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

8 Exemple d ’architecture
Chapitre 1 : ASi Exemple d ’architecture Alimentation double Asi-24 V Quantum Premium Bus ASi (câble jaune) Micro Répartiteur passif Alimentation 24 V (câble noir) SEGMENT 1 Répartiteur actif Répéteur Conversion câble plat - câble rond Alimentation ASi Notes : SEGMENT 2 Té Boîte à boutons Départ-moteur coffret P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

9 La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / Esclave
Chapitre 1 : ASi La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / Esclave Taille maxi des données utiles : 4 bits de sorties pour une requête (3 bits pour en ASi V2 pour les esclaves A/B) 4 bits d ’entrées pour une réponse Sécurité de transmission : Nombreux contrôles aux niveaux bits et trames Délimiteur start bit, alternance des pulses, longueur pause entre 2 bits, parité en fin de trame, délimiteur end bit, longueur de la trame Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

10 La couche application Une douzaine de requêtes standardisées pour :
Chapitre 1 : ASi La couche application Une douzaine de requêtes standardisées pour : 1 . Administration du réseau : adressage, identification, paramétrage, reset. 2 . Echanges cyclique des entrées - sorties : Data exchanges 4 bits de sorties maximum les esclaves standards, 3 pour les esclaves A/B 4 bits d ’entrées maximum pour tous les esclaves Temps de cycle : 5 ms max pour 31 esclaves, 10 ms pour 62 3 . Surveillance cyclique du réseau : Read Status Remontée des défauts périphériques des esclaves ASi V2 Temps de cycle : 155 ms pour 31 esclaves, 310 ms pour 62 esclaves 4 . Transmission des données de paramétrage : Write Parameter Par programmation requête Write Parameter 155 ms maximum pour 31 esclaves, 310 ms pour 62 Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

11 Chapitre 1 : ASi Les profils Pour garantir l ’interchangeabilité des produits, chaque esclave ASi est identifié et défini par un profil figé gravé dans le silicium (Read only). Le profil des esclaves ASi V1 est défini par 2 digits hexa-décimaux. Le profil des esclaves ASi V2 est défini par 4 digits hexa-décimaux. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

12 Les profils ASi V1 : 2 digits Profil = IO_code . ID_code
Chapitre 1 : ASi Les profils ASi V1 : 2 digits Profil = IO_code . ID_code IO_code = indique le nombre d’entrées et sorties de l’équipement (0 to F) ID_code = indique le type d’équipement (0 to F) ASi V2 : 4 digits Profil = IO_code . ID_code . ID1_code . ID2_code IO_code = indique le nombre d’entrées et sorties de l’équipement (0 to F) Notes : ID_code = indique le type d’équipement (0 to F) ID1_code = utilisé pour la personnalisation client du produit (0 to F) ID2_code = indique le sous type du produit (0 to F) P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

13 Points forts - points faibles
Chapitre 1 : ASi Points forts - points faibles Points forts Temps de cycle rapide et déterministe Facilité de câblage Simplicité d ’utilisation car très bien intégré dans PL7 Evolution de l ’architecture aisée Points faibles Quelques bits échangés Nombre d ’esclaves maximum Longueur du bus : 100 m Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

14 CANopen Historique CANopen et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 2 : CANopen CANopen Historique CANopen et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

15 Chapitre 2 : CANopen Historique : Création de CAN à l ’initiative de l ’équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l ’industrie automobile. CAN ne définit qu ’une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO. : Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile 1991 : Naissance du CIA = CAN in Automation : pour promouvoir les applications industrielles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

16 Chapitre 2 : CANopen Historique 1993 : Publication par le CiA des spécifications CAL = CAN Application Layer qui décrit des mécanismes de transmission sans préciser quand et comment les utiliser. 1995 : Publication par le CiA du profil de communication DS-301 : CANopen 2001 : Publication par le CIA de la DS-304 permettant d ’intégrer des composants de sécurité de niveau 4 sur un bus CANopen standard (CANsafe). Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

17 CANopen et le modèle ISO
Chapitre 2 : CANopen CANopen et le modèle ISO Device Profile CiA DSP-401 I/O modules Device Profile CiA DSP-402 Drives Device Profile CiA DSP-404 Measuring devices Device Profile CiA DSP-4xx CANopen s ’appuie sur CAL 7 APPLICATION CiA DS-301 = Communication profile CAL= CAN Application Layer 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT VIDE 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LIAISON = LLC + MAC CAN 2.0 A et B + ISO 11898 1 PHYSIQUE CAN 2.0 A et B = ISO et 2 ISO DS-102 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

18 Medium : Paire torsadée blindée 2 ou 4 fils (si alimentation)
Chapitre 2 : CANopen La couche physique Medium : Paire torsadée blindée ou 4 fils (si alimentation) Topologie : Type bus Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne 120 ohms Distance maximum : 1000 m Débit : 9 débits possibles de 1Mbits/s à 10 Kbit/s Fonction de la longueur du bus et de la nature du câble : 25 m à 1 Mbits/s, 1000 m à 10Kbits/s : Nbre max équipements : 128 1 maître et 127 esclaves Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

19 Chapitre 2 : CANopen La connectique Le CiA fournit dans sa recommandation DR une liste de connecteurs utilisables classée en 3 catégories avec la description de leur brochage. SUB D 9 points DIN 41652 RJ45 Notes : Open style 5-pins Micro-Style = M12 ANSI/B93.55M-1981 Mâle coté produit P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

20 Exemple d ’architecture
Chapitre 2 : CANopen Exemple d ’architecture Premium TEGO POWER TEGO POWER ATV58 ATV58 Résistance fin de ligne Résistance fin de ligne (120 ) FTB1CN FTB1CN Notes : Résistance fin de ligne P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

21 La couche liaison Méthode d ’accès au médium : CSMA/CA
Chapitre 2 : CANopen La couche liaison Méthode d ’accès au médium : CSMA/CA Chaque équipement peut émettre dès que le bus est libre. Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d ’une collision un arbitrage bit à bit non destructif. La priorité d ’un message est donné par la valeur de l’identifieur : l ’identifieur de valeur la plus faible est prioritaire. Modèle de communication : Producteur / Consommateur Un identifieur codé sur 11 bits et situé en début de message renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message, chaque récepteur décide de consommer ou non les données. Ce concept autorise de multiples modèles de communication : Emission sur changement d’état, cyclique, ou signal SYNC, système Maître_esclave. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

22 Structure d’une trame CAN
Chapitre 2 : CANopen Structure d’une trame CAN Champ d ’arbitrage Taille de la trame sans bit stuffing : 47 à 111 bits 1 11 1 6 0 à 64 15 1 1 1 7 Bit RTR Remote Transmission Request Champ de données Délimit. CRC Délimit. ACK Début de trame SOF Notes: Indentifieur Champ de commande : compatibilité et longueur Séquence de CRC Slot ACK Fin de trame EOF P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

23 Bits dominants et récessifs
Chapitre 2 : CANopen Bits dominants et récessifs S1 S2 S3 Identifier SOF RTR Control field 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 R Station 1 perd l’arbitrage Station 1 D Station 2 Station 2 perd l’arbitrage Station 3 Notes: Bus P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

24 La couche liaison Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame
Chapitre 2 : CANopen La couche liaison Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame Sécurité de transmission : Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industriels De nombreux dispositifs de signalisation et de détections d ’erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

25 La couche application 4 types de services standardisés :
Chapitre 2 : CANopen La couche application 4 types de services standardisés : 1 . Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître-esclaves) 2 . Transmission de données de process de faible taille (<= 8octets) en temps réel : PDO = Process Data Object (producteur-consommateur) Les PDO peuvent être transmis sur changement d ’état, cycliquement, sur réception du message SYNC, ou demande du maître. 3 . - Transmission de données de paramétrage de grande taille (> 8 octets) par segmentation sans contrainte de temps : SDO = Service Data Object (client-serveur) 4 . Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation (SYNC), références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

26 Allocation par défaut des identifieurs
Chapitre 2 : CANopen Allocation par défaut des identifieurs Dans le but de réduire la phase de configuration du réseau un système obligatoire d ’allocation des identifieurs par défaut est défini. Cette allocation est effective dans l ’état « Pre operational » juste après la phase d ’initialisation. Elle est basée sur un partage de l ’identifieur COB-ID en 2 parties : Function code permet le codage de 2 PDO en réception, 2 PDO en émission, 1 SDO, 1 EMCY object, 1 Node Guardind Identifier, 1 SYNC object, 1 Time Stamp obect. Node ID correspond à l ’adresse du produit codée par exemple par des DIP switchs. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Function Code Node ID Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

27 Allocation par défaut des identifieurs
Chapitre 2 : CANopen Allocation par défaut des identifieurs L ’allocation par défaut des identifieurs n ’est utilisable que pour les produits utilisant les 4 premiers PDO (Le cinquième PDO recouvre la zone réservée aux SDO) maximum résersvés 1024 identifieurs pour les PDO Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

28 Chapitre 2 : CANopen Les profils Les profils CANopen sont basés sur le concept de dictionnaire d ’objet : Device Object Dictionnary (OD). Le CANopen Object Dictionary est un groupement ordonné d ’objets accessibles par un index de 16 bits et éventuellement un sub-index sur 8 bits. Chaque nœud du réseau a un OD qui est matérialisé par un fichier EDS : Electronic Data Sheet de type ASCII (spécification DSP 306). Ce dictionnaire contient tous les éléments décrivant le nœud ainsi que son comportement sur le réseau. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

29 Structure du dictionnaire d ’objet
Chapitre 2 : CANopen Les profils Structure du dictionnaire d ’objet Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

30 Les profils CANopen définit 2 types de profiles :
Chapitre 2 : CANopen Les profils CANopen définit 2 types de profiles : Le profil de communication DS-301 : Décrit la structure générale de l ’OD, et des objets se trouvant dans la zone « Communication profile area ». Il s ’applique à tous les produits CANopen. Les profils équipements DSP-4xx : Décrit pour les differents types de produit (modules E/S TOR, drives, appareil de mesures) les différents objets standards associés. Certains objets sont obligatoires, d ’autres optionnels, certains sont accessibles en lecture, d ’autres en lecture et écriture. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

31 Points forts - points faibles
Chapitre 2 : CANopen Points forts - points faibles Points forts Coût du point de connexion Grand choix de drivers Robustesse dans environnement perturbés Protocole ouvert Points faibles Longueur du bus à 1 Mbit/s = 25 m Niveau d ’intégration dans PL7 Offre Schneider actuelle Non déterministe Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

32 DeviceNet Historique DeviceNet et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 3 : DeviceNet DeviceNet Historique DeviceNet et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts - points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

33 Chapitre 3 : DeviceNet Historique : Création de CAN à l ’initiative de l ’équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l ’industrie automobile. CAN ne définit qu ’une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO. : Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile : Développement et commercialisation par Allen Bradley (groupe Rockwell Automation) de produits DeviceNet. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

34 Chapitre 3 : DeviceNet Historique 1995 : Création de l ’ODVA = Open DeviceNet Vendor Association : pour promouvoir et supporter techniquement les spécification DeviceNet. 1997 : L ’association comporte environ 200 sociétés membres et offrent une centaine de produits différents. 2002 : ODVA amorce le développement de spécifications pour intégrer des composants de sécurité.. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

35 DeviceNet et le modèle ISO
Chapitre 3 : DeviceNet DeviceNet et le modèle ISO AC Drives HMI Communication adapter Etc... 7 APPLICATION DeviceNet Specifications Volume 1 7 APPLICATION CiA DS-301 = Communication profile CAL= CAN Application Layer 6 PRESENTATION EMPTY 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION EMPTY 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT EMPTY 4 TRANSPORT VIDE 3 NETWORK EMPTY 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LINK = LLC + MAC CAN 2.0 A and B + ISO 11898 2 LIAISON = LLC + MAC CAN 2.0 A et B + ISO 11898 1 PHYSICAL CAN 2.0 A and B = ISO and 2 CAN 2.0 A et B = ISO et 2 DeviceNet Specifications Volume 1 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

36 Chapitre 3 : DeviceNet La couche physique Medium : 2 paires torsadées blindées fils pour la communication et 2 fils pour l ’alimentation Topologie : Type bus Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne 120 ohms Distance maximum : 1000 m Débit : 3 débits possibles : 125, 250 ou 500 Kbits/s Fonction de la longueur du bus et de la nature du câble et de la consommation des produits Nbre max équipements : 64 nœuds maître (scanner) compris Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

37 Connecteurs Phoenix Combicon Connecteur Mini Style
Chapitre 3 : DeviceNet Connecteurs Tous les connecteurs doivent être équipés de 5 broches. Les connecteurs suivant sont préconisés : Notes : Phoenix Combicon Connecteur Mini Style ANSI/B93.55M­1981 MSTB 2.5/5­ST­5.08­AU : coté câble réseau MSTBA 2.5/5­G­5.08­AU : coté produit pins horizontales MSTBVA 2.5/5­G­5.08­AU : coté produit pins verticales P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

38 Connecteurs Connecteur Micro Style (M12) Notes :
Chapitre 3 : DeviceNet Connecteurs Notes : Connecteur Micro Style (M12) Style Lumberg RST 5­56/xm ou équivalent P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

39 Chapitre 3 : DeviceNet Taps IP20 Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

40 Chapitre 3 : DeviceNet Taps IP65 Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

41 Exemple d ’architecture
Chapitre 3 : DeviceNet Exemple d ’architecture Automate Allen Bradley Alim. 24 V Quantum Thin cable Résistance fin de ligne Tesys modèle U LUF P ATV58 TEGO POWER Modbus Notes : FTB FTB ATV28 ATS48 Résistance fin de ligne P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

42 La couche liaison Méthode d ’accès au médium : CSMA/CA
Chapitre 3 : DeviceNet La couche liaison Méthode d ’accès au médium : CSMA/CA Chaque équipement peut émettre dès que le bus est libre. Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d ’une collision un arbitrage bit à bit non destructif. La priorité d ’un message est donné par la valeur de l’identifieur : l ’identifieur de valeur la plus faible est prioritaire. Modèle de communication : Producteur / Consommateur Un identifieur codé sur 11 bits et situé en début de message renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message, chaque récepteur décide de consommer ou non les données. Ce concept autorise de multiples modèles de communication : Emission sur changement d’état, cyclique, ou signal Strobe, système Maître_esclave. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

43 La couche liaison Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame
Chapitre 3 : DeviceNet La couche liaison Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame Fragmentation possible si plus de 8 octets Sécurité de transmission : Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industriels De nombreux dispositifs de signalisation et de détections d ’erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

44 La couche application 3 types de services standardisés :
Chapitre 3 : DeviceNet La couche application 3 types de services standardisés : 1 . Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître-esclaves) 2 . Transmission de données de process de faible taille en temps réel : I/O messages Les I/O messages peuvent être transmis sur changement d ’état, cycliquement, ou sur réception du message Strobe ou par polling du maître.. 3 . - Transmission de données de paramétrage de grande taille (> 8 octets) par segmentation sans contrainte de temps : Explicit messages en mode client-serveur. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

45 Allocation des identifiers
Chapitre 3 : DeviceNet Allocation des identifiers IDENTIFIER BITS DESCRIPTION 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Group 1 Message ID Source MAC ID Group 1 Messages 1 1 1 Source MAC ID Slave's I/O Change of State or CyclicMessage 1 1 1 Source MAC ID Slave's I/O Bit-Strobe Response Message 1 1 1 1 Source MAC ID Slave's I/O Poll Response Message Group 2 Message ID MAC ID Group 2 Messages 1 1 Source MAC ID Master's I/O Bit-Strobe Command Message 1 Source MAC ID 1 Reserved for Master's Use -- Use is TBD 1 Source MAC ID 1 Master'sChg of state/cyclic acknowledge msgs Notes : 1 Source MAC ID 1 1 Slave's Explicit Response Messages 1 Destination MAC ID 1 Master's Connected Explicit Request Messages 1 Destination MAC ID 1 1 Master's I/O Poll Cmd/Chg of State/Cyclic Msgs 1 Destination MAC ID 1 1 Group 2 Only Unconnected Explicit Req.. Msgs 1 Destination MAC ID 1 1 1 Duplicate MAC ID Check Messages P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

46 Chapitre 3 : DeviceNet Les profils DeviceNet utilise une modélisation de type objet pour décrire : La liste des service de communication disponibles Le comportement de l ’équipement Un moyen standard de décrire comment accéder à des variables internes d ’un produit. Un nœud DeviceNet est modélisé comme une collection d ’objet. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

47 Adressage des objets MAC ID Class ID Instance ID Attribute ID
Chapitre 3 : DeviceNet Adressage des objets DeviceNet utilise une méthode d ’adressage à 4 niveaux : MAC ID Class ID Instance ID Attribute ID Les variables d ’un nœud sont accessibles par un Path qui est composé de : Class ID Instance ID Attribute ID Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

48 Chapitre 3 : DeviceNet Fichier EDS La matérialisation d ’un profil DeviceNet se fait par un fichier EDS Electronic Data Sheet livré avec le produit. Ce fichier fournit dans un format précis la description de tous les objets constituant le produit. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

49 Extrait du fichier EDS DeviceNet passerelle LUFP9
Chapitre 3 : DeviceNet Extrait du fichier EDS DeviceNet passerelle LUFP9 $ DeviceNet Manager Generated Electronic Data Sheet [File] DescText = "LUFP9 Gateway"; CreateDate = ; CreateTime = 10:31:30; ModDate = ; ModTime = 16:39:54; Revision = 1.02; [Device] VendCode = 90; $ Vendor Code ProdType = 12; $ Product Type ProdCode = 60; $ Product Code MajRev = 1; $ Major Rev MinRev = 3; $ Minor Rev VendName = "Schneider Electric Gateways"; ProdTypeStr = "Communications Adapter"; ProdName = "LUFP9"; Catalog = "LUFP9"; $ Parameter Class Section [ParamClass] MaxInst = 29; $ Max Instances - total # configuration parameters Descriptor = 0x00; $ Parameter Class Descriptor - No parameters CfgAssembly = 0x00; $ The config assembly is not supported. [Params] $ **************************************************************************** $ Polled production Param1= 0, $ parameter value slot 6, " ", 0x0002, $ descriptor (Scaling) 8, 1, $ USINT, 4 bytes "Polled production", $ parameter name "", $ units string "", 0, 5, 0, $ min, max, default (0) 0, 0, 0, 0, $ mult, div, base, offset scaling , , , , $ scaling links not used 0; $ decimal places $ Polled consumtion Param2= 0, $ parameter value slot 6, " ", "Polled consumption", $ parameter name "", $ units string 0, 5, 0, $ min, max, default (0) 0, 0, 0, 0, $ mult, div, base, offset scaling , , , , $ scaling links not used Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

50 Points forts - points faibles
Chapitre 3 : DeviceNet Points forts - points faibles Points forts Coût du point de connexion Grand choix de drivers Robustesse dans environnement perturbés Souplesse de paramétrage Points faibles Longueur du bus à 500 Kbits/s = 100m Offre Schneider Protocole marqué Allen Bradley Non déterministe et compliqué à mettre en oeuvre Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

51 Ethernet TCP/IP Modbus
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet TCP/IP Modbus Historique Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts - points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

52 Historique TCP - IP Ethernet Modbus
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Historique Le DoD finance un projet sur la ''commutation de paquets' ’ Concrétisation par le réseau ARPANET (IBM ) Démarrage d ’ INTERNET: Les protocoles TCP /IP ont leur formes actuelles TCP/IP devient le standard des réseaux longues distances Taux de croissance de 15% Taux de croissance de 60 % TCP - IP Ethernet 1960 1970 1975 1980 1982 1983 1985 1987 1996 1999 Version expérimentale d ’ Ethernet définis par XEROX Principes d’Ethernet définis par XEROX Première spécification d ’Ethernet par XEROX, DEC et INTEL Version 2 des spécifications d ’Ethernet Normalisation IEEE des réseaux CSMA/CD Notes : Modbus Schneider Transparent factory P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

53 Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle OSI
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle OSI Ethernet ne couvre que les 2 premières couches du modèle OSI 7 APPLICATION Modbus HTTP FTP BootP DHCP --- 7 6 PRESENTATION VIDE 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION VIDE 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT TCP VIDE 4 TRANSPORT VIDE 3 NETWORK IP VIDE 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LINK = LLC + MAC CSMA/CD 2 LIAISON = LLC + MAC CAN 2.0 A et B + ISO 11898 1 PHYSICAL Ethernet V2 ou 802.3 CAN 2.0 A et B = ISO et 2 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

54 Distance maximum : Fonction du médium et du débit
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus La couche physique Topologie : Libre Bus, étoile, arbre, ou anneau Distance maximum : Fonction du médium et du débit Minimum : 200 m en 100 base TX Maximum : m en 10 base F Débit : Mbits/s Mbits/s - 1 Gbits/s Gbits/s utilisé en bureautique Nbre max équipements : Fonction du médium Minimum : 30 par segment sur 10 base 2 Maximum : 1024 sur 10 base T ou 10 base F Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

55 Supports de transmission
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Supports de transmission Ethernet est disponible sur trois types de médium : Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

56 Utilise la connectique RJ45
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus La paire torsadée De plus en plus utilisée même en 100 Mbps UTP - Paires isolées de fils de cuivre réunis en torsade. Multiples paires à codage couleur, enrobées dans une chemise en plastique Plus rapide que le câble coaxial STP - Paires indissociables enveloppées dans un blindage avec feuille d’alu Catégorie 5 (Cat 5) - La plus courante dans les réseaux informatiques Cat 5 = 100 Mbps (en cours de spécification) Cat 3 = 10 Mbps Utilise la connectique RJ45 Les progrès réalisés permettent aujourd’hui d’envisager l’utilisation de la paire torsadée jusqu'à 100 Mbit/s . Elle est la solution la plus économique et qui fait l’objet d’études poussées pour la généraliser. On distingue les paires torsadées blindées ( STP Shielded Twisted Pair) les paires torsadées écrantées ou non blindées (UTP Unshielded Twisted Pair) UTP (Unshielded Twisted Pair - paire torsadée non blindée ) - La Cat 3 est utilisée dans les réseaux 10BaseT. Les réseaux 10baseT peuvent fonctionner à des vitesses atteignant 10 Mbps. La Cat 5 est utilisée dans les réseaux 100baseT et a une vitesse maximum de 100 Mbps. Paire torsadée blindée (STP) - Le blindage en aluminium le rend moins susceptible aux EMI que la paire torsadée non blindée (UTP). Ce câble est beaucoup moins utilisé que le câble UTP et on le trouve généralement dans les réseaux en anneau à jeton. P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

57 Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus
La fibre optique La fibre optique est appréciée pour son aspect sécuritaire (absence de courants électriques), son faible encombrement et son immunité aux bruits et aux interférences électromagnétiques. Elles permettent d’avoir des plus grandes longueurs de segment (max 2 km) Servent souvent d’artères Comprend trois parties : Coeur - Support du trajet de la lumière verre ou plastique Gaine - Tube en verre qui ramène par réflexion toute lumière parasite dans le coeur Revêtement protecteur - Protège le cœur et la gaine optique La fibre multimode est la plus utilisée car moins couteuse, et plus facile à mettre en œuvre. Les progrès réalisés permettent aujourd’hui d’envisager l’utilisation de la paire torsadée jusqu'à 100 Mbit/s . Elle est la solution la plus économique et qui fait l’objet d’études poussées pour la généraliser. On distingue les paires torsadées blindées ( STP Shielded Twisted Pair) les paires torsadées écrantées ou non blindées (UTP Unshielded Twisted Pair) UTP (Unshielded Twisted Pair - paire torsadée non blindée ) - La Cat 3 est utilisée dans les réseaux 10BaseT. Les réseaux 10baseT peuvent fonctionner à des vitesses atteignant 10 Mbps. La Cat 5 est utilisée dans les réseaux 100baseT et a une vitesse maximum de 100 Mbps. Paire torsadée blindée (STP) - Le blindage en aluminium le rend moins susceptible aux EMI que la paire torsadée non blindée (UTP). Ce câble est beaucoup moins utilisé que le câble UTP et on le trouve généralement dans les réseaux en anneau à jeton. P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

58 Exemple d ’architecture
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Exemple d ’architecture Anneau optique redondant 200 M bits/s Full-duplex Switch Switch Switch Premium Transceiver Fibre optique Quantum Hub Transceiver Boucle optique Hub Notes : Quantum Momentum Magelis Momentum Altivar 58 Altistart 48 Altivar 38 Momentum Altivar 58 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

59 Couches liaison réseau transport
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Couches liaison réseau transport Méthode d ’accès au médium : CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Les stations sont à l ’écoute du support de transmission et attendent qu ’il soit libre pour émettre. Si une collision est détectée, chaque station continue à émettre pour que la collision soit vue par l ’ensemble du réseau. Les stations réémettent leur message après un temps de durée aléatoire. Déterminisme : Résolu par segmentation Taux de charge < 10% Méthode de transmission : Par paquets ou datagrammes IP de 64 à 1500 octets Taille maxi des données utiles : 1442 octets par paquet (APDU) Sécurité de transmission : CRC32 au niveau couche liaison. Accusé réception niveau couche TCP Réponse au niveau application (UNITE/Modbus) Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

60 Les principaux protocoles application
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Les principaux protocoles application HTTP : HyperText Transfer Protocol = Web Transfert de fichiers au format HTML FTP : File Transfer Protocole Transfert de fichiers suivant modèle client serveur SNMP : Simple Network Management Protocol Gestion de réseau : configuration, surveillance, administration DNS : Domain Name Service Traduit le nom symbolique d’un nœud de réseau en une adresse IP Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

61 Protocoles application
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Protocoles application BOOTP : Protocol bootstrap Affectation adresse IP par un serveur TELNET : Interfaçage de terminaux avec des équipements en half duplex Format ASCII englobé UNITE : Protocole basé sur le modèle client serveur créé par Telemecanique MODBUS : Protocole basé sur le modèle client serveur créé par Modicon I/O scanning : E/S périodiques rafraichies par envoi automatique de requêtes Modbus. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

62 Les classe d ’implémentation Transparent Ready
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Les classe d ’implémentation Transparent Ready Les classes d ’implémentation définissent une liste de services à implémenter pour garantir une interopérabilité des produits Schneider Transparent Ready. Ces classes sont définies pour 4 familles d ’équipements : Controllers : Automate, commandes numériques… Devices : Variateurs, démarreurs moteur, robots, E/S déportées Passerelles : HMI / SCADA Les classes d ’implémentation sont identifiées par une lettre A à Z concernant les services WEB suivi d ’un nombre 00 à 99 concernant les services utilisateurs et communication et d ’un suffixe ASCII concernant la couche physique. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

63 Les classe d ’implémentation
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Les classe d ’implémentation A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed Web services level Canopen Ethernet and IEEE layer UDP Global data Net. Mangt Web TCP HTTP Modbus FTP NDDS DHCP SNMP TFTP IP MIB Faulty device replacement SMTP 50 80 502 Example of Implementation Class: services protocols RS485 Can TR Gateway functions A05 I/O scanner A10 A00 ^ Web services User server client 00 : without Modbus 01 : modbus Basic access 05 : modbus Regular access User & communication level servicesm 10 : modbus on TCP-IP basic access 20 : modbus on TCP-IP management access 30 : modbus on TCP-IP added values access 40 : distributed control on TCP-IP Notes : Examples : A10-Eth10/100 Modbus on Ethernet TCP-IP (10/100 Mbs), no Web A05-SL-RS485 Modbus on RS485, no Web A00-Can for Can Open : profiles to be defined C30-Eth100 Modbus on Ethernet TCP-IP (100 Mbs) + com & Web services P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

64 Services Web Server Web Client Client Notes :
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Services Web Server Web Client Maintenance B R Monitoring B R E Diag B R E Doc B R Conf B Server A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed Web level A Web level A Web level B Web level Z Web level C Web level Y Web level D Web level X Client A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed Notes : optional mandatory P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

65 Services utilisateurs et communication
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Services utilisateurs et communication User & Communication with TCP-IP Com without TCP-IP Modbus Messaging B R E IOScan B FDR B R E Net Mgt (Modbus) B Net Mgt (SNMP) B R Glob Data B R Bd. Mgt B R Modbus Messaging B R E Net Mgt (Modbus) B Communication level 01 Communication level 05 Communication level 10 Communication level 20 Communication level 30 Notes : optional mandatory P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

66 Points forts - points faibles
Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus Points forts - points faibles Points forts Ouverture vers clients standards Offre Schneider Niveau d ’intégration dans PL7 Points faibles Accessoires raccordement chers Pas de possibilité raccordement produits de sécurité Cout d ’intégration Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

67 Profibus-DP Historique Profibus-DP le modèle ISO La couche physique
Chapitre 5 : Profibus-DP Profibus-DP Historique Profibus-DP le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

68 Naissance de Profibus (PROcess FIeld BUS).
Chapitre 5 : Profibus-DP Historique En 1987, le ministère fédéral allemand pour la recherche et le développement technologique crée un groupe de travail "Field Bus" fédérant 13 entreprises dont SIEMENS et 5 instituts de recherche. Naissance de Profibus (PROcess FIeld BUS). PROFIBUS est géré par une association d'utilisateurs qui regroupe des constructeurs, des utilisateurs et des chercheurs : le CLUB PROFIBUS. Les clubs d'utilisateurs dans 20 des plus grands pays industrialisés offrent le support dans la langue du pays. Ces centres de compétences sont fédérés par l'organisation "PROFIBUS International" (PI) qui compte plus de 750 membres. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

69 Les 3 versions de Profibus
Chapitre 5 : Profibus-DP Les 3 versions de Profibus ProfiNet Notes : Profibus-PA Profibus-DP P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

70 FDL = Fieldbus data link
Chapitre 5 : Profibus-DP Profibus et le modèle ISO Profiles FMS Profiles DP Fonctions DP 7 6 5 4 3 2 1 Application FMS = Fieldbus message specif. Présentation Session Transport Réseau Notes : Liaison FDL = Fieldbus data link Physique RS485 ou fibre optique P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

71 La couche physique Topologie : Bus avec terminaisons de ligne actives
Chapitre 5 : Profibus-DP La couche physique Topologie : Bus avec terminaisons de ligne actives Distance maximum : Dépend du medium et du débit Minimum : 100 m à 12 Mbits/s sans répéteur Maximum : 4800 m à 9.6 kbits/s avec 3 repeteurs Débit : 9,6 Kbits/s à 12 Mbits/s Nbre maxi. Stations : 32 sans répéteurs 122 avec 3 repeaters Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

72 Les types de raccordement
Chapitre 5 : Profibus-DP Les types de raccordement IP20 IP65 5 2 3 4 1 Prise M12 Femelle coté produit A B Han-Brid Préconisation DESINA Notes : Sub D 9 points Femelle coté produit avec terminaison de ligne ou pas P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

73 Exemple d ’architecture
Chapitre 5 : Profibus-DP Exemple d ’architecture Quantum Premium Répéteur ATV58 TEGO POWER Fins de ligne Momentum Fin de ligne FTB1DP FTB1DP FTB1DP Notes : Fin de ligne P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

74 Couche liaison PROFIBUS utilise une méthode d’accès hybride
Chapitre 5 : Profibus-DP Couche liaison PROFIBUS utilise une méthode d’accès hybride La communication entre stations actives est basée sur le concept d’anneau à jeton. Les stations passives (esclaves) utilise le concept maître-esclave. Stations actives = équipements maîtres Notes : Stations passives = équipements esclaves P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

75 Anneau à jeton Maître - Esclave
Chapitre 5 : Profibus-DP Anneau à jeton Le concept d ’anneau à jeton garantit que l ’accès au bus est donné à chaque équipement maître dans une fenêtre de temps prédéfinie. Le jeton est un télégramme particulier émis par un maître qui doit circulé vers les autres maîtres de l ’anneau dans un temps maximum configurable. Maître - Esclave Le concept maître-esclave permet au maître en possession du jeton d ’accéder aux esclaves qui lui sont assignés (les stations passives) ainsi qu ’aux autres maîtres (messagerie FMS). Les messages émis à destination des esclaves et leurs réponses associées sont appelés PPO : Parameter Process Object. Notes : Profibus-DP peut fonctionner avec un seul maître (mono master mode). Le coupleur maître Profibus-DP Premium ne supporte pas la communication maître à maîttre (FMS). P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

76 Chapitre 5 : Profibus-DP
Description du PPO Le maître émet une requête cyclique à l’esclave Le maître reçoit une réponse cyclique de de l’esclave 1er mot 1er mot Zone échanges apériodiques optionnelle Zone échanges apériodiques optionnelle PKW PKE PKW PKE PWE PWE PZD PZD1 PZD2 PZD3 PZDn PZD PZD1 PZD2 PZD3 PZDn COMMANDe DU MAITRE REPONSE ET STATUS DE L’ESCLAVE Zone échanges périodiques Zone échanges périodiques Dernier mot Dernier mot Tous les mots sont échangés cycliquement, mais les échanges apériodiques sont utilisés quand nécessaire. PKW = Parameter - Kennung - Wert = Paramètre - Adresse - Valeur PKE = Parameter - Kennung = Adresse du paramètre PWE = Parameter - Wert = Valeur du paramètre dont l’adresse est contenue dans PKE PZD = Prozeßdaten = Données de process NOTES P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

77 Utilisation des PKW NOTES Chapitre 5 : Profibus-DP Sortie PKE :
Bits 0 à E : Adresse de la variable Bit F : = 0 Ecriture ou lecture unique = 1 Ecriture ou lecture permanente Sortie R/W : = 16#0052 = Read = 16#0057 = Write Sortie PWE : = Si écriture : Valeur à écrire Entrée PKE : Copie de la valeur de sortie PKE Entrée R/W/N : = 16#0052 Lecture correcte = 16#0057 Ecriture correcte = 16#004E Erreur de lecture ou d ’écriture Entrée PWE : : Si lecture correcte valeur de la variable : Si écriture correcte copie de la valeur sortie PWE : Si erreur = 0 : adresse incorrecte = 1 : écriture refusée NOTES P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

78 Chapitre 5 : Profibus-DP
La couche application Echanges des données : Process : échanges cycliques Paramètres, diagnostic : apériodiques (PKW) Taille maxi des données : 244 octets de PPO Interopérabilité : Produits certifiés par l’organisation Profibus Interchangeabilité : Profils de communication et d’application Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

79 Profils de communication DP
Chapitre 5 : Profibus-DP Profils de communication DP Trois types de stations sont définis : DP master class 1 (DPM1) : Controleur programmables comme automates, PC... DP master class 2 (DPM2) : Outil de développement ou de diagnostic DP slave : Equipement périphérique réalisant des échanges cycliques avec “sa” station active. NOTES Le module Profibus-DP TSX PBY 100 Premium est un sous ensemble de DPM1 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

80 Profils application DP
Chapitre 5 : Profibus-DP Profils application DP Les profils application complétent le standard pour un champ d’appication donné. Exemples : Commandes numériques et robots Basé sur des diagrammes séquentiels, les mouvements et les commandes sont décrits sous l’angle de l’automatisme. Codeurs Basé sur le raccordement des codeurs rotatifs, angulaires et linéaires, et basé sur la définition de fonctions (mise à l’échelle, diagnostics, etc.). PROFIDRIVE variateurs de vitesse Basé sur les fonctions de base du variateur :les commandes et états variateurs sont décrits. Contrôle de process et supervision (HMI) Il spécifie la liaison des équipements de conduite (et supervision) avec des constituants d’automatismes de niveau supérieur. Il utilise les fonctions étendues de PROFIBUS-DP concernant la communication. NOTES P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

81 Chapitre 5 : Profibus-DP
Fichiers GSD Les caractéristiques d ’un équipement PROFIBUS sont décrites sous la forme d ’une « electronic device data sheet » (GSD) dans un format prédéfini. Les fichiers GSD doivent être fournis par tous les fabricants d ’équipements PROFIBUS. Spécifications générales Cette section contient des informations sur le fabricant, le nom du produit, les versions hardware et software, les débits supportés, etc... Spécifications relatives aux maîtres Cette section contient tous les paramètres relatifs aux maîtres, comme le nombre maximum d ’esclaves, les options de chargement déchargement. Cette section n ’existe pas pour les équipements esclaves. Spécifications relatives aux esclaves Cette section contient les spécifications relatives aux esclaves comme le nombre et le type de variables d ’E/S, les textes de diagnostic, les informations sur les modules présents pour les produits modulaires... NOTES P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

82 Points forts - points faibles
Chapitre 5 : Profibus-DP Points forts - points faibles Points forts Nombre d ’équipements connectés dans le monde Facilité d ’utilisation des variables périodiques et apériodiques Facilité d ’intégration (fichier GSD) Diagnostic Points faibles Faible distance à haut débit Système PKW ne permet d ’atteindre qu ’un seul paramètre à la fois Nécessité d ’utiliser un configurateur externe : Sycon Déconnexion des produits en fin de ligne peut perturber tous le bus. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

83 FIPIO Historique FIPIO et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 6 : FIPIO FIPIO Historique FIPIO et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

84 http://www.worldfip.org/ Historique
Chapitre 6 : FIPIO Historique A l’origine, on trouve un groupe de travail piloté par la Mission Scientifique et Technique du Ministère de l’Industrie et de la Recherche comprenant les constructeurs TELEMECANIQUE, MERLIN GERIN, CGEE, ALSTHOM et CSEE. Ce groupe a travaillé durant les années à la spécification de FIP. L ’association de constructeurs et d ’utilisateurs WorldFIP a été créée en sous le nom de CLUB FIP. WorldFIP est conforme aux standards EN et IEC Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

85 FIPIO et le modèle ISO Notes :
Chapitre 6 : FIPIO FIPIO et le modèle ISO Variateurs DRIVECOM HMI MMI COM Séquenceurs de soudage Etc... 7 APPLICATION Canal données processus + messagerie PCP 7 APPLICATION CiA DS-301 = Communication profile CAL= CAN Application Layer 6 PRESENTATION EMPTY 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION EMPTY 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT EMPTY 4 TRANSPORT VIDE 3 NETWORK EMPTY 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LINK = LLC + MAC Maître esclave avec trame unique (registre à décalage) 2 LIAISON = LLC + MAC CAN 2.0 A et B + ISO 11898 1 PHYSICAL RS 485 CAN 2.0 A et B = ISO et 2 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

86 Medium : Paire torsadée blindée ou fibre optique
Chapitre 6 : FIPIO La couche physique Medium : Paire torsadée blindée ou fibre optique Topologie : Type bus Avec raccordement par chaînage ou dérivations + terminaisons de fin de ligne Distance maximum : 1000 m pour un segment électrique 3000 m pour un segment optique m avec répéteurs électriques Nbre répéteurs¨+ Nbre stations =< 36 Nbre répéteurs x 0,5 + somme des longueurs en Km < 22 Débit : 1Mbits/s Quelle que soit la longueur du câble Nbre max équipements : 127 1 maître et 126 esclaves 32 équipements max par segment Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

87 Connectique SUBD-9 points standardisée
Chapitre 6 : FIPIO Connectique SUBD-9 points standardisée SUBD-9points mâle coté produit Notes : Vers câble FIPIO principal ou vers boitier de dérivation P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

88 Exemple d ’architecture Démarreurs-contrôleurs modèle U
Chapitre 6 : FIPIO Exemple d ’architecture Premium E/S Momentum Magelis TBX IP20 Démarreurs-contrôleurs modèle U LUFP1 Fin de ligne Modbus Fin de ligne 24 V ATV28 ATS48 TBX IP67 Micro Convertisseurs électique-optique Passerelle ASi Notes : 24 V Fin de ligne Fin de ligne ASi P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

89 Chapitre 6 : FIPIO La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / esclaves (arbitre de bus) La configuration du système indique à l ’arbitre de bus la liste des variables (identifieurs) à scruter ainsi que leur périodicité (informations contenues dans le profil des équipements) Modèle de communication : Echanges périodiques : Producteur / Consommateur Lorsque l ’arbitre de bus demande la diffusion d ’une variable (identifieur) le producteur unique de cette variable se reconnaît et la diffuse. Le ou les stations consommatrices la captent, l ’arbitre de bus passe à l ’identifieur suivant. Echanges apériodiques : Client / Serveur Après traitement des échanges périodiques, l ’arbitre de bus traite les requêtes apériodiques stockées dans une file d ’attentes dédiée (liste d ’identifieurs). Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

90 Chapitre 6 : FIPIO La couche liaison Macro-cycle2 Macro-cycle1 Occupation bande passante 100 % cycle élem n°1 n°2 n°3 n°4 n°5 n°6 n°7 n°8 F E D C B A Echanges Apériodiques Variables Cycliques t Notes : Chaque variable est scrutée à son propre rythme sans perturbation par les échanges apériodiques. P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

91 Les familles de profils
Chapitre 6 : FIPIO Les familles de profils 3 familles de profils sont définis : FRD = FIPIO Reduced Device Profile FSD = FIPIO Standard Device Profile FED = FIPIO Extended Device Profile Le choix du profil est fonction : du nombre de variables cycliques à échanger du nombre de variables de configuration du nombre de variables de réglage du nombre de variables de diagnostic de la structure de l ’équipement FSD P : FIPIO Simple Device Profile Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

92 Répartition des profils
Chapitre 6 : FIPIO Répartition des profils Profil standard Variables cycliques Acquisition des entrées Pilotage des sorties Variables de configuration Variables de réglage Commandes Commande spécifique Diagnostic Validité des entrées Status spécifique FRD 2 mots - 1 octet FSD 8 mots 16 mots 32 mots - 1 octet FED 32 mots 30 mots 8 mots 1 octet Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

93 Syntaxe de dénomination des profils
Chapitre 6 : FIPIO Syntaxe de dénomination des profils 4 champs permettent d ’identifier un profil : FSD C8 P Possibilité Paramétrage Famille Structure Nbre E/S Notes : FRD Reduced FSD Standard FED Extended C Compact M Modulaire 2 Mots 8 Mots 32 Mots P Possibilité paramétrage - Pas de paramètrage P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

94 Points forts - points faibles
Chapitre 6 : FIPIO Points forts - points faibles Points forts Longueur du bus : 15 km à 1Mbits/s Connexion par chaîne ou dérivation Facilité d ’utilisation Niveau d ’intégration dans PL7 Points faibles Peu de produits disponibles Pas de modification possible de la taille des variables cycliques Système de messagerie UNITE non standardisé Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

95 Interbus Historique Interbus et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 7 : Interbus Interbus Historique Interbus et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

96 Chapitre 7 : Interbus Historique Spécifications du protocole par Phoenix Contact Commercialisation premiers produits Création de l ’association internationale Interbus Club 1983 1985 1987 1990 1993 2001 Premiers prototypes Premiers profils Homologation EN réseaux installés millions de nœuds connectés produits Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

97 Interbus et le modèle ISO
Chapitre 7 : Interbus Interbus et le modèle ISO Variateurs DRIVECOM HMI MMI COM Séquenceurs de soudage Etc... 7 APPLICATION Canal données processus + messagerie PCP 7 APPLICATION CiA DS-301 = Communication profile CAL= CAN Application Layer 6 PRESENTATION EMPTY 6 PRESENTATION VIDE 5 SESSION EMPTY 5 SESSION VIDE 4 TRANSPORT EMPTY 4 TRANSPORT VIDE 3 NETWORK EMPTY 3 RESEAU VIDE Notes : 2 LINK = LLC + MAC Maître esclave avec trame unique (registre à décalage) 2 LIAISON = LLC + MAC CAN 2.0 A et B + ISO 11898 1 PHYSICAL RS 485 CAN 2.0 A et B = ISO et 2 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

98 Medium : Double paire torsadée blindée
Chapitre 7 : Interbus La couche physique Medium : Double paire torsadée blindée 1 paire pour la réception, 1 paire pour l ’émission Topologie : Type anneau Ressemble vu de l ’extérieur à une topologie bus le câble de connexion contenant l ’aller et le retour du signal. Distance maximum : 400 m entre 2 équipements 12,8 km au total Débit : Kbits/s Nbre max équipements : 512 Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

99 Les différents type de bus
Chapitre 7 : Interbus Les différents type de bus Bus local ( Local Bus TTL ) ( conçu pour une installation économique d'une sous station déportée dans une armoire ) - 8 équipements maxi - 1,5 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 10m - courant maxi: 800 mA Bus interstation ( remote bus ): ( Bus principal ) - RS 485 point à point - 256 équipements maxi - 400 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 12,8 Km Tête de station IP20 pour bus local Bus inter station en dérivation ( remote bus ) Tête de station : 170 BNO (IP20) Bus Installation ( Installation bus ) ( variante du bus inter station + tension d'alimentation des capteurs ) - RS 485 - Avec alim. 24 V, 4,5 A maxi - 40 modules E/S max. - 50 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 50 m Interbus sensor loop ( raccordement direct des capteurs numériques et analogiques sur Interbus-S par l'intermédiaire d'une tête de station ) - 1 paire non blindée + 24 V - 32 équipements maxi - 10 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 100 m Notes : Tête de station IP 65 pour bus installation - Régénère les données - fournit le 24 V / 4,5 A Tête de station : 170 ENO (IP65) Pas d'équipements Schneider sur bus local ni sur "sensor loop" P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

100 Les types de raccordement
Chapitre 7 : Interbus Les types de raccordement IP20 IP65 Sub D 9 points IN Prise M12 IN 1 5 4 3 5 6 9 1 2 Mâle coté produit Mâle coté produit 5 1 4 3 2 Prise M12 OUT Femelle coté produit Sub D 9 points OUT 5 1 Notes : 9 6 Femelle coté produit P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

101 Exemple d ’architecture 400 m max entre chaque produits
Chapitre 7 : Interbus Exemple d ’architecture Premium Bus inter stations 400 m max entre chaque produits FTB FTB TEGO POWER ATV50 Tête de station Bus installation IN OUT 24 V 50 m maxi. IN OUT FTB FTB Bus inter stations Notes : 400 m max Tête de station Bus installation 50 m maxi. 24 V P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

102 La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / esclaves
Chapitre 7 : Interbus La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / esclaves Transmission d ’une trame unique dans la quelle les données capteurs (entrées) et les données actionneurs (sorties) sont réunies. Cette trame unique est gérée comme un registre à décalage de 256 mots maximum. Chaque esclave (station) est un élément du registre. La structure de la trame est hybride : elle assure le support de 2 classes de données (32 mots maximum par équipement) : les données cycliques du processus (mots périodiques d'entrée/sortie de l'esclave), et les données acycliques de paramétrage (espace mémoire fixe). Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

103 Les échanges acycliques
Chapitre 7 : Interbus Les échanges acycliques Les données acycliques sont transmises par le protocole PCP. PCP = Peripherals Communication Protocol qui fragmente les données de paramétrage. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

104 Chapitre 7 : Interbus Les profils Les profils Interbus définissent pour une famille de produits : la reconnaissance de l ’équipement par son code d ’identification le format des informations de commandes (sorties) et des mots d ’état (entrées) échangées le graphe d ’état L ’intégration d ’un nouvel équipement dans l ’outil de configuration réseau CMD Tool ne peut se fait par enrichissement d ’une base de données gérée par PHOENIX CONTACT (pas d ’EDS file). Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

105 Points forts - points faibles
Chapitre 7 : Interbus Points forts - points faibles Points forts Très bonne utilisation de la bande passante Localisation des défauts Interopérabilité garantie car outil de configuration unique (CMD Tool). Points faibles Echanges acyclique très lent. Pas de diffusion Pas de mode dégradé : en cas de défaut d ’un équipement, tous les échanges s ’arrêtent. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

106 Modbus Historique Modbus et le modèle ISO La couche physique
Chapitre 8 : Modbus Modbus Historique Modbus et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

107 Chapitre 8 : Modbus Historique Le protocole MODBUS est une structure de messagerie créée par MODICON en 1979 pour connecter des automates à des outils de programmation. Ce protocole est de nos jours largement utilisé pour établir des communications de type maître/client vers esclaves/serveurs entre équipements intelligents. MODBUS est indépendant de la couche physique. Il peut être implémenté sur des liaisons RS232, RS422, ou RS485 ainsi que sur une grande variété d ’autres médias (ex : fibre optique, radio, etc...). Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

108 Modbus liason série et le modèle ISO
Chapitre 8 : Modbus Modbus liason série et le modèle ISO MODBUS sur liaison série fonctionnant de 1200 à 56 Kbits/s avec une méthode d ’accès maître/esclave. 7 6 5 4 3 2 1 Application Modbus Présentation Session Transport Réseau Notes : Liaison Maître / Esclave Physique RS485 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

109 Modbus 802.4 Anneau à jeton RS485 Modbus Plus et le modèle ISO
Chapitre 8 : Modbus Modbus Plus et le modèle ISO MODBUS PLUS est un bus fonctionnant à 1 Mbit/s basé sur une méthode d ’accès par anneau à jeton qui utilise la structure de messagerie MODBUS. 7 6 5 4 3 2 1 Application Modbus Présentation Session Transport Réseau Notes : Liaison 802.4 Anneau à jeton Physique RS485 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

110 CSMA / CD ETHERNET V2 ou 802.3 Ethernet TCP/IP Modbus
Chapitre 8 : Modbus Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet TCP/IP MODBUS utilise TCP/IP et Ethernet 10 Mbit/s ou 100 Mbits/s pour porter la structure de messagerie MODBUS. 7 6 5 4 3 2 1 Application Modbus Présentation Session Transport TCP Réseau IP Notes : Liaison CSMA / CD ETHERNET V2 ou Physique P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

111 Medium : Paire torsadée blindée
Chapitre 8 : Modbus La couche physique RS485 Medium : Paire torsadée blindée Topologie : Type bus Avec dérivations et terminaisons de fin de ligne Distance maximum : 1300 m sans répéteur Débit : bits/s (56 Kbits/s sur certains produits) Nbre max équipements : 32 1 maître et 31esclaves Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

112 Connectiques préconisés par Schneider TIA/EIA-485 / SUB-D 9 points
Chapitre 8 : Modbus Connectiques préconisés par Schneider TIA/EIA-485 / RJ45 TIA/EIA-485 / SUB-D 9 points Notes : Femelle coté produit Femelle coté produit Mâle coté produit P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

113 Exemple d ’architecture Départs moteurs Tesys U
Chapitre 8 : Modbus Exemple d ’architecture Départs moteurs Tesys U Quantum Micro Premium Répartieur Modbus Fin de ligne ATV28 ATS48 ATV58 Tesys U Notes : Fin de ligne Boîtier de dérivation Té P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

114 La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / esclave
Chapitre 8 : Modbus La couche liaison Méthode d ’accès au médium : Maître / esclave Méthode de transmission : Client / serveur Le maître est client, l ’esclave est serveur. L ’échande de données entre esclaves se fait par programme applicatif Taille maxi des données utiles : 120 mots automate Sécurité de transmission : LRC ou CRC Délimiteurs start et stop Bit de parité Flux continu Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

115 Modbus ASCII et Modbus RTU
Chapitre 8 : Modbus Modbus ASCII et Modbus RTU Le protocole MODBUS existe en 2 versions : Mode ASCII Chaque octet de la trame est transmis sous la forme de 2 caractères ASCII. Mode RTU hexadécimaux de 4 bits. Le principal avantage du mode RTU est qu ’il transmet plus rapidement les informations. Le mode ASCII permet d ’avoir un intervalle de temps d ’une seconde entre 2 caractères sans générer d ’erreur de transmission. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

116 Structure d ’une trame Modbus
Chapitre 8 : Modbus Structure d ’une trame Modbus La structure d ’une trame Modbus est la même pour les requêtes (message du maître vers l ’esclave) et les réponses (message de l ’esclave vers le maître). Modbus RTU Adresse Checksum Data Fonction silence Silence >= 3,5 characters Modbus ASCII Notes : : Adresse Fonction Data Checksum CR LF 3A Hex 0D Hex 0A Hex P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

117 Exemple de trame en mode RTU
Chapitre 8 : Modbus Exemple de trame en mode RTU Code Fonction = 3 : Read n words Requête : 1 octet 1 octet 2 octets 2 octets 2 octets Adresse Esclave Code Fonct.= 3 Adresse 1er mot Nombre de mots à lire CRC16 Réponse : Notes : 1 octet 1 octet 2 octets 2 octets 2 octets 2 octets Adresse Esclave Code Fonct.= 3 Nombre d’octets lus Valeur du 1er mot Valeur du dernier mot CRC16 P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

118 Les classes d ’implémentation
Chapitre 8 : Modbus Les classes d ’implémentation Les classes d ’implémentation de la messagerie Modbus sont un sous ensemble du projet Transparent Ready qui définit une liste de services à implémenter pour garantir une interopérabilité des produits Schneider. Pour la famille des équipements serveurs (variateurs, démarreurs moteurs, E/S déportées, etc…) 3 classes sont définies. Les classes correspondent à une liste de requêtes Modbus à supporter. Basic : Accès mots et identification Regular : Basic + accès bits + diagnostic réseau Extended : Regular + autres accès Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

119 Points forts - points faibles
Chapitre 8 : Modbus Points forts - points faibles Points forts Faible coût d ’implémentation Offre Schneider Niveau d ’intégration dans PL7 Points faibles Necessité d ’écrire du programme pour accéder à une variable. Relativement lent Pas de communication directe d ’esclave à esclave. Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

120 Comparaison au niveau physique
Chapitre 9 : Tableau comparatif des différents réseaux Comparaison au niveau physique 122 127 équipements avec le maître P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr

121 Comparaison au niveau liaison et application
Chapitre 9 : Tableau comparatif des différents réseaux Comparaison au niveau liaison et application Notes : P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr