RLI: 2 e partie Généralités des RLI 02/10/20181

Rappel Un bus de terrain est un système de communication numérique dédié qui respecte le modèle d'interconnexion des systèmes ouverts (OSI) de l'Organisation de Standardisation Internationale (ISO 7498 – 1983). C'est un réseau bidirectionnel, sériel, multibranche (multidrop), reliant différents types d'équipements : E/S déportées, Capteur / Actionneur, Automate programmable (API), CNC, Calcu-lateur, PC Industriel,... 02/10/20182

Modèle OSI ( Operating System International) 02/10/20183

Rôle des différentes couches Couche 1 (Physique): – Représentation des données (bits) ou codage – Spécifications mécaniques et électriques – Synchronisation, détection erreur bit Couche 3 ( Réseau): – Routage et acheminement des données formatées en paquets à travers les différents nœuds du réseau – Gestion de la con Couche 2 ( Liaison des données): -Etablit les connexions logiques entre les entités du réseau -détecte ou corrige les erreurs de transmission Couche 4 (Transport): -Frontière entre les couches de transmissions( 1,2,3) et les couches d’applications ( 5,6,7) -Définit les transferts de messages courts ou longs avec un maximum de sécurité 02/10/20184

Rôle des différentes couches Couche 5 ( session): – offre les moyens d’organiser et de synchroniser le dialogue entre équipements Couche 6 ( Présentation): – Transfère les données dans un format reconnaissable par l’application: conversion des codes ou des formats de données, sélection des syntaxes, compression et cryptage des données Couche 7 ( Application): – Interface entre l’application et l’utilisateur – Définitions d’application normalisées ( messagerie …) 02/10/20185

Exercice Quel équipement peut réaliser cette communication ? R/ Répéteur(hub) qui réalise: l’amplification du signal et la conversion de signaux ( RS485 vers fibre optique) Quel équipement peut réaliser cette communication ? R/Pont (bridge), Commutateur 02/10/20186

Exercice Quel équipement peut réaliser cette communication ? R/Passerelle (Gateway) qui réalise: Conversion de format de messages d’une des couches supérieures (4 à 7) Généralement confondu avec un pont Quel équipement peut réaliser cette communication ? R/Routeur: 02/10/20187

Modèle OSI pour le RLI (Réseaux Locaux Industriels Un bus de terrain est basé sur la restriction du modèle OSI à 3 couches: – Couche d’application – Couche Liaison – Couche physique 02/10/20188

Couche Physique en RLI A ce niveau, la transmission est souvent série synchrone ou asynchrone. Une transmission est synchrone: – Les informations sont transmises de façon continue – Un signal de synchronisation ( Horloge) est transmisse en parallèle aux signaux de données Une transmission est asynchrone: – Les informations sont transmises de façon non régulière, l’intervalle entre deux bits restant toutefois fixe – Des bits de synchronisation ( start, stop) encadrent les données 02/10/20189

RLI: Couche Physique et support de transmission La paire torsadée: C’est la solution la plus simple à mettre en œuvre, et la moins chère. Elle est utilisé avec les standards suivants: – RS-232: C’est une liaison point à point par connecteur SUB- D 25 broches. Elle permet des distances ne dépassant pas 15 mètres pour un débit maximum de 20 Kbps. – RS-422A: C’est un bus multipoint full duplex ( bidirectionnel simultané) sur 4 fils présente une bonne immunité aux parasites et peut atteindre une distance de 1200 m à 100 Kbps. Elle utilise un mode différentiel avec 2 fils en émission et 2 fils en réception. – RS-485: c’est un bus multipoint half duplex sur 2 fils, qui a les mêmes caractéristiques que RS422A mais sur 2 fils 02/10/201810

RLI: Couche Physique et support de transmission Le câble Coaxial: Il se compose d’un conducteur en cuivre, entouré d’un écran mis à la terre et entre les deux une couche isolante de matériau plastique. Il a des excellentes propriétés électriques et se prête aux transmissions à grande vitesse Fibre Optique: Câble en cuivre qui transmet des signaux lumineux. Il convient pour les environnements industriels agressifs, la transmission sûre et les longues distances 02/10/201811

Couche Liaison de données En RLI Elle est divisée en deux sous-couches: – Sous-couche MAC ( Medium Access Control) pour le contrôle d’accès au support: Elle englobe l’ensemble des règles d’accès au support de communication : Aléatoire CSMA/CD, CSMA/CA Par consultation, par jeton etc… – Sous couche LLC (Logical Layer Link) pour le contrôle de liaison logique. Elle utilise la couche de contrôle d’accès au support pour offrir à l’utilisateur des services tels que: l’émission et la réception des trames L’établissement et la fermeture des connexions logiques La détection des erreurs et les contrôle de flux. 02/10/201812

Couche Liaison de données en RLI: Moyens d’accès support MAC Les principaux moyens d’accès support sont: 1.Mode Maître/ Esclave: Le maître est l’entité qui accorde l’accès au medium. L’esclave est l’entité qui accède au support après sollicitation du maître 2. Anneau à jeton (Token Ring): Les membres d’un anneau logique ont l’autorisation d’émettre lors de la réception du jeton. Le jeton est un groupe de bits qui est passé d’un nœud au suivant dans l’autre croissant des adresses 02/10/201813

Couche Liaison de données en RLI: Moyens d’accès support MAC 3.Accès aléatoire: Dans ce mode appelé CSMA ( Carrier Sense Multiple Access), un ensemble des règles détermine comment les éléments sur le réseau réagissent lorsque deux équipements tentent d’accéder au support en même temps ( collision) CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detect: Ce mode est appelé aussi collusion destructive. Il comprend les phases suivantes : – Détection de la collision – Arrêt de transmission de la trame – Émission d’une trame de brouillage – Attente d’un temps aléatoire – Réémission de la trame Comme exemple, c’est le cas de l’ ETHERNET CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance: Ce mode est appelé aussi collision non destructive. Il comprend les phases suivantes: – Détection de la collision non destructive (bits récessifs et dominants); – L’équipement avec la priorité la plus basse cesse d’émettre; – L’équipement le plus prioritaire finit sa transmission; – L’équipement avec la priorité la plus basse peut émettre sa trame. Comme exemple, c est le cas du BUS CAN 02/10/201814

Couche Application en RLI Les modèles utilisés au niveau application:  Modèle Client/Serveur: le serveur est l’entité qui répond à un client. Le client est une entité demandant un service sur le réseau. Ce concept est utilisé par exemple par le protocole Modbus.  Modèle Producteur/Consommateur Le producteur est une entité( unique) qui fournit une information. Le consommateur est une entité qui l’utilise ( plusieurs entité peut utilisé la même information). Ce concept est utilisé par exemple, par le protocole CANopen Exemple: Un organe produit la température, un autre organe d’exécution va prendre cette température comme ambiante et la comparer à sa température maximum alors q’un afficheur va simplement l’afficher  Modèle Producteur/Distributeur/Consommateur Il s’agit d’une extension du modèle Producteur/consommateur afin de maîtriser le temps, particulièrement pour gérer les différents producteurs. Les initiatives des émissions et des synchronisations sont confiés au distributeur, permettant ainsi d’ordonner les échanges afin de garantir le respect des contraintes temporelles de l’application. Le distributeur est donc responsable du transfert des données des producteurs vers les consommateurs. Ce modèle est celui du protocole FIP, Factory Instrumentation Protocol;  Les types de données et de trafic Dans un systèmes automatisé, on distingue les données de process et les données de service. Les données de process servent pour le contrôle et les commandes et doivent être écrites rapidement et périodiquement ou sur changement d’état Les données de service servent pour la configuration, le réglage et le diagniostic. Le trafic peut être cyclique ou acycliques 02/10/201815