LICENCE PROFESSIONNELLE MAII Les Réseaux de Terrain Principes Généraux

Sommaire 1. Définition 2. Les qualités du réseau 3. Les avantages de l’approche réseau 4. Le modèle O.S.I. 5. Les topologies 6. Les medias 7. Conclusion

Retour sommaire 1. Définition On appelle réseau de terrain un système de communication à distance permettant de relier entre eux, de manière fiable, suffisamment rapide et régulière, sur un média commun, un grand nombre de dispositifs tel que: Automates programmables industriels Régulateurs Systèmes Numériques de Contrôle et de Commande Stations de supervision et panneaux de signalisation Détecteurs et Capteurs Pré-actionneurs et actionneurs

2. Evolution des systèmes Retour sommaire 2. Evolution des systèmes

Retour sommaire 2.1. Approche classique

Retour sommaire 2.2. Approche mixte

2.3. Approche “Tout réseau de terrain” Retour sommaire 2.3. Approche “Tout réseau de terrain”

2.4. Synthèse des trois solutions Retour sommaire 2.4. Synthèse des trois solutions Solution Classique Mixte Réseau Longueur des liaisons analogiques 70 8 Longueur des liaisons tout ou rien 135 15 Longueur des liaisons numériques 55 63 Longueur totale (m) 220 78 Nombre de câbles 7 1

3. Les qualités du réseau de terrain Retour sommaire 3. Les qualités du réseau de terrain Rapidité 10 à 10000 kBauds Malléabilité Ajout et retrait d’une station aisé Nombre de stations Une dizaine à un millier Maintenabilité Outils de diagnostic et de maintenance Portée 10 à 1000m Fiabilité Insensibilité aux perturbations électromagnétiques Détection d'erreurs Correction d'erreurs Alimentation des capteurs et pré-actionneurs

4. Les avantages de l’approche réseau Retour sommaire 4. Les avantages de l’approche réseau Réduction des coûts initiaux Réduction drastique du câblage Réduction du temps d’installation Réduction des coûts de maintenance Complexité moindre Diagnostic à distance Réduction des coûts d’évolution  Ajout/retrait immédiat de nouvelles stations

5. Le modèle O.S.I. Définition Retour sommaire 5. Le modèle O.S.I. Définition La normalisation dépend en France de l'AFNOR[1] qui est rattachée directement à l'ISO[2] Le modèle OSI[3] n'est ni un produit logiciel, ni un produit matériel, c'est un concept fonctionnel d'organisation à l'aide d'une structure hiérarchisée, dénommée structure en couches. C'est un "Modèle de référence pour l'interconnexion des systèmes ouverts". Il est définit dans les documents ISO 7498 et CCITT X200. Un système sera dit ouvert quand il respecte ces procédures. [1] Association Française de NORmalisation [2] International Standards Organisation [3] Open System Interconnexion

Organisation générale Retour sommaire Organisation générale Modèle en 7 couches Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON PHYSIQUE

Caractéristiques mécaniques et media Caractéristiques du signal Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 PHYSIQUE Caractéristiques mécaniques et media Caractéristiques du signal Procédure de mise en communication Mode de connexion Mode de transmission Détection des erreurs liées au matériel et à l’environnement

Contrôle de flux (files d’attente) Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 LIAISON Contrôle de flux (files d’attente) Correction des erreurs liées au matériel et à l’environnement

Routage des informations selon les chemins possibles Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 RESEAU Routage des informations selon les chemins possibles Contrôle de l’engorgement Gestion de la redondance

Fiabilité de la transmission Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 TRANSPORT Fiabilité de la transmission Identification des données (système d’adressage) Multiplexage

Organisation des échanges par périodes (sessions) Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 SESSION Organisation des échanges par périodes (sessions)

Compression des données Cryptage des données Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 PRESENTATION Compression des données Cryptage des données Traduction des langages de fichier

Détermination et identification des correspondants Retour sommaire Couche Dénomination 7 6 5 4 3 2 1 APPLICATION Détermination et identification des correspondants Synchronisation entre programmes et systèmes distants Procédures poussées de contrôle des données Répartition des tâches Sécurité, confidentialité

6. Les topologies Bus Très répandu pour les réseaux de terrain Retour sommaire 6. Les topologies Bus Très répandu pour les réseaux de terrain Ajout/retrait d'une station instantané Les éléments sont raccordés en simple dérivation Atténuation du signal possible

Anneau Inadapté aux réseaux de terrain Retour sommaire Anneau Inadapté aux réseaux de terrain Ajout/retrait d'une station difficile Les éléments sont raccordés à la suite Pas d'atténuation du signal Redondance naturelle

Etoile Assez répandu en réseau de terrain Retour sommaire Etoile Assez répandu en réseau de terrain Ajout/retrait d'une station simple Liaison dédiée à chaque station Pas d'atténuation du signal L'automate programmable joue le rôle du routeur

Point à Point Assez répandu en réseau de terrain (Maître / Esclave) Retour sommaire Point à Point Assez répandu en réseau de terrain (Maître / Esclave) Ce n'est pas vraiement un réseau Liaison dédiée à chaque station Pas d'atténuation du signal

Arborescente Niveau supérieur Peu répandu en réseau de terrain Retour sommaire Arborescente Niveau supérieur Peu répandu en réseau de terrain Liaison dédiée à chaque station Pas d'atténuation du signal

Maillée Peu répandu en réseau de terrain Retour sommaire Maillée Peu répandu en réseau de terrain Acheminement des informations compliqué Liaison dédiée à chaque station Pas d'atténuation du signal Structure des réseaux ethernet (intranet et internet)

7. Bus Arborescente Très répandu pour les réseaux de terrain Retour sommaire 7. Bus Arborescente Très répandu pour les réseaux de terrain Niveau supérieur réseau de supervision Niveau inférieur réseau de terrain Passerelle entre les deux réseaux Ajout/retrait d'une station instantané Les éléments sont raccordés en simple dérivation Atténuation du signal possible

7. Les méthodes d'accès au réseau Retour sommaire 7. Les méthodes d'accès au réseau Maître / Esclave Modbus Jeton tournant Modbus Plus Profibus Unitelway Premier qui parle Ethernet

8. Les méthodes de communication Retour sommaire 8. Les méthodes de communication Simplex Mise à l'heure des pendules Affichage aéroports Semi-Duplex Le plus utilisé en réseau de terrain Duplex Inexistant (Rare) en réseau de terrain

9. Le media Câble Fibre optique Radio Coaxial Paire torsadée blindée Retour sommaire 9. Le media Câble Coaxial Paire torsadée blindée Paire torsadée non blindée Fibre optique Monomode Multimode Saut d'indice Gradient d'indice Radio Wifi etc..

10. Les modes d'exploitation du media Retour sommaire 10. Les modes d'exploitation du media Concerne la couche physique (couche N°1) Signal sans composante continue Signal avec de nombreuses transitions Concentrer la puissance dans le signal Transmission en bande de base Signal à 2, 3 ou 4 niveaux

Mode NRZ (Non Retour à Zéro) Retour sommaire Mode NRZ (Non Retour à Zéro) Signal sans composante continue Bande passante 1/Tm Densité Spectrale de Puissance centrée en f=0 Mal adapté aux liaison atténuant les basses fréquences et le continu Récupération d'horloge non garantie Repérage des fils nécessaire Très utilisé (Modbus..)

Mode NRZI (Non Retour à Zéro avec bit stuffing) Retour sommaire Mode NRZI (Non Retour à Zéro avec bit stuffing) Résoud le problème de synchronisation d'horloge Un '0' artificiel est inséré après 6 '1' Mode de l'USB

Mode biphasé ou diphasé ou Manchester Retour sommaire Mode biphasé ou diphasé ou Manchester Les niveaux '0' et '1' sont remplacés par des transitions Signal sans composante continue Bande passante 2/Tm Densité Spectrale de Puissance centrée en f=1/Tm Adapté aux liaison atténuant les basses fréquences et le continu Récupération d'horloge garantie Repérage des fils nécessaire Très utilisé (Ethernet, Profibus...)

Mode Manchester Différentiel Retour sommaire Mode Manchester Différentiel On reprends le principe précédent, mais: Le repérage des fils n'est plus nécessaire car: Très utilisé (Ethernet, Profibus...)

Mode MLT3 Code à 3 niveaux (ternaire) Signal sans composante continue Retour sommaire Mode MLT3 Code à 3 niveaux (ternaire) Signal sans composante continue Bande passante 1/Tm Densité Spectrale de Puissance réduite mais non nul à f=0 Assez adapté aux liaison atténuant les basses fréquences et le continu Récupération d'horloge non garantie Repérage des fils non nécessaire Très utilisé en réseau local (Ethernet 100base-T4) et sur la fibre optique (avec porteuse)

LICENCE PROFESSIONNELLE MAII Les Réseaux de Terrain Principes Généraux FIN de la présentation