LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS R.L.I. 1

La communication 2

La Communication Besoins en communication comptabilité Gestion documentation CAO développement Bureau maintenance surveillance gestion de production Production Dans l’entreprise des informations circulent et les besoins varient suivant les utilisateurs 3

La Communication Besoins de la Gestion Ordinateur central fichiers Réseau de terminaux individuels Partage des ressources Puissance centralisée 4

La Communication Besoins du Bureau Répartition des systèmes: - Traitements de textes, rapports - Mise à jour de fichiers décentralisés - Transmission de documents entre services - Stockage, archivage 5

La Communication Besoins de la Production Partage des ressources et des systèmes 6

La Communication Besoins de la Production Tous ces matériels industriels doivent en permanence échanger des données entre eux grâce aux RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS 7

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing Comme les besoins des différents services de l’entreprise sont différents, il a fallut concevoir plusieurs types de réseaux locaux. 8

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing 3 NIVEAUX DE RESEAUX DE COMMUNICATION INDUSTRIELLE Bus de Terrain 9

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing Bus de Terrain - A.S.I. - CAN (Bosch) - BITBUS (Intel) - BATIBUS (Merlin Gerin) 10

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing 3 NIVEAUX DE RESEAUX DE COMMUNICATION INDUSTRIELLE Bus de Terrain Réseaux d’ateliers, de cellules, d’équipements 11

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing Réseaux d’ateliers, de cellules, d’équipements - JBUS (Gould) - PROFIBUS (Siemens) - SYSMAC-WAY (Omron) 12

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing 3 NIVEAUX DE RESEAUX DE COMMUNICATION INDUSTRIELLE Bus de Terrain Réseaux d’ateliers, de cellules, d’équipements Réseaux d’usine 13

La Communication Le concept Computer Integrated Manufacturing Réseaux d’usine - ETHERNET - TOKEN RING (IBM) 14

Architecture des réseaux 15

Architecture des réseaux L’architecture d’un réseau comprend deux composantes: La Topologie ( aspect physique ) Elle caractérise la configuration des voies de transmission existant entre les différentes stations. Le Protocole ( aspect logique ) Elle définit si toutes les stations ont les mêmes fonctions ou si une remplit le rôle de maître tandis que les autres sont des esclaves. 16

Architecture des réseaux L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité Possibilité que possède une station de pouvoir établir la liaison «  le dialogue » avec d ’autres stations. (la connectivité sera totale ou partielle).. 17

Architecture des réseaux L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion Possibilité d’émettre à partir d’une station, un message vers l’ensemble des autres stations. 18

Architecture des réseaux L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion La Reconfiguration Possibilité d’insérer ou de retirer une station du réseau, la reconfiguration pouvant s’effectuer pendant le fonctionnement ou non du réseau. 19

Architecture des réseaux L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion La Reconfiguration La Sûreté de fonctionnement Définit les conséquences de la défaillance d’une voie de transmission ou d’une station sur le fonctionnement du réseau. 20

Architecture des réseaux La Topologie RESEAUX EN BUS Avantages: - réseau homogène, un seul média. - mise en œuvre facile. - reconfiguration facile. - moindre coût en ligne et en coupleurs. Inconvénients: - nombre de stations limité en fonction de la longueur du support. - conflits d’accès à la voie de transmission vont entraîner des difficultés. 21

Architecture des réseaux La Topologie RESEAUX EN ANNEAU Avantages: - la longueur de l’anneau peut être grande. - la technique d’accès est normalisée « PASSAGE DU JETON ». Inconvénients: - le nombre des stations par anneau est limité. - l’activité des stations limite la vitesse. 22

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire 23

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire On laisse les stations entrer en compétition, il existera un risque de conflits. Les différentes méthodes rencontrées se distinguent par la manière de résoudre les conflits. 24

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Méthode CSMA / CD Probabiliste aucune synchronisation entre les stations, écroulement du réseau en cas de forte charge. 25

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Méthode CSMA / DCR Déterministe C= collision E= émission V= tranche canal vide = stations non autorisées à émettre. Contrôleur de réseau 26

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Probabiliste CSMA/CD Déterministe CSMA/DCR 27

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Accès Contrôlés Probabiliste CSMA/CD Déterministe CSMA/DCR Gestion Centralisée 28

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée Je questionne ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je réponds quand on m’interroge Je réponds quand on m’interroge La transmission entre le maître et les esclaves s’effectue en Half-Duplex 29

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Seul le maître peut être à l’initiative d’un échange. Il existe deux types d’échange. 30

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée Question / Réponse ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je questionne 31

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée Question / Réponse ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je répond quand on m’interroge 32

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée Question / Réponse ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je questionne 33

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Gestion Centralisée Question / Réponse ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je répond quand on m’interroge 34

Architecture des réseaux Le Protocole RESEAUX MAITRE ESCLAVE STRUCTURE D’UNE TRANSACTION Les temps des échanges supportés par le protocole varient selon la vitesse de transmission sur le médium, le format des trames ainsi que le type de requête effectué. TPQ = temps de préparation de la question TXQ = temps de transmission de la question TTE = temps de traitement de l'esclave TXR = temps de transmission de la réponse de l'esclave TTR = temps de traitement de la réponse par le maître TRE = temps de retournement de l'esclave 35

Architecture des réseaux Le Protocole Question / Réponse ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je questionne ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Je répond quand on m’interroge Le poste maître émet une demande à destination du poste esclave de son choix, qui après exécution renvoie une réponse. Entre le maître et un esclave une seule transaction peut être initiée à la fois. Pour émettre la même question à deux esclaves distincts, il est nécessaire d’initier deux transactions. durée transaction = TPQ + TXQ + TTE + TXR + TTR 36

Architecture des réseaux Le Protocole DIFFUSION ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE J ’ordonne ESCLAVE 1 ESCLAVE 2 MAITRE Le poste maître transmet un ordre à la destination de tous les esclaves connectés au réseau sans distinction. Ces derniers exécutent la demande sans émettre de réponse. durée transaction = TPQ + TXQ + TTE 37

Architecture des réseaux Le Protocole Accès contrôlé Réseau Maître / Esclaves Avantages: - simplicité des fonctions à mettre en oeuvre, - respect des contraintes « temps réel ». Gestion Centralisée Inconvénients: - dépendance vis à vis du maître, - perte de temps lié au mécanisme d’interrogation. Possibilité de travailler en Maître flottant 38

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Accès Contrôlés Probabiliste CSMA/CD Déterministe CSMA/DCR Gestion Centralisée Maître/Esclaves 39

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Accès Contrôlés Probabiliste CSMA/CD Déterministe CSMA/DCR Gestion Centralisée Gestion Décentralisée Maître/Esclaves 40

Architecture des réseaux Le Protocole Je parle quand c’est mon tour Réseau à Jeton Accès contrôlé Poste 3 Je parle quand c’est mon tour Gestion Décentralisée Je parle quand c’est mon tour Poste 4 Poste 2 Je parle quand c’est mon tour Poste 1 41

Architecture des réseaux Le Protocole Réseau à Jeton Accès contrôlé Gestion Décentralisée La gestion est basée sur la circulation entre les stations actives d’un droit d’accès à la voie le JETON. Une station qui reçoit le jeton peut: - passer le jeton immédiatement si elle n’a rien à dire, - émettre une ou plusieurs trames si elle à des informations à transmettre (durée limitée) puis passer le jeton à la station suivante. 42

Architecture des réseaux Le Protocole RESEAUX A JETON P La station A attends le jeton (droit de parler). J B C La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 43

Architecture des réseaux Le Protocole J RESEAUX A JETON La station A capte le jeton et envoie une trame qui contient son paquet P. B C La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 44

Architecture des réseaux Le Protocole J RESEAUX A JETON La trame circule entre le stations sur la boucle. P B C La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 45

Architecture des réseaux Le Protocole J RESEAUX A JETON La station C destinataire recopie le paquet et l’acquitte la trame. B C P P La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 46

Architecture des réseaux Le Protocole J RESEAUX A JETON La trame continue jusque à la station A P B C P La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 47

Architecture des réseaux Le Protocole J D A RESEAUX A JETON La station A retire la trame en libère le jeton. B C La station A veut émettre un paquet P vers la station C. 48

Architecture des réseaux Le Protocole Accès Aléatoire Accès Contrôlés Probabiliste CSMA/CD Déterministe CSMA/DCR Gestion Centralisée Gestion Décentralisée Maître/Esclaves Jeton tournant 49

Bus de Terrain 50

Introduction Les bus de terrain permettent de proposer dans le domaine des automatismes distribués des solutions ouvertes, performantes, évolutives et économiques. 51

Automates avec coupleurs de communication Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification : - moins de cartes coupleurs côté système, Automate avec coupleurs Entrées/Sorties et coupleurs de communication Automates avec coupleurs de communication 52

n liaisons point à point Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification : - moins de cartes coupleurs côté système, - économie du câblage 1 bus au lieu de n liaisons point à point. n liaisons point à point 1 seul Bus 53

Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification , - Accroissement des possibilités d’administration des capteurs : - paramétrage, - maintenance, - surveillance. 54

Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification , - Accroissement des possibilités d’administration des capteurs, - Accès directs et multiples des informations : - le capteur fournit ses informations à plusieurs systèmes simultanément, - l’accès aux informations est direct sans le passage par un niveau supérieur. 55

Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification , - Accroissement des possibilités d’administration des capteurs, - Accès directs et multiples des informations, - Amélioration de l’efficacité de la scrutation : - cycle de scrutation plus court, - plus de capteurs rafraîchis par cycle. 56

Introduction Objectifs des bus de terrain - Economie et Simplification , - Accroissement des possibilités d’administration des capteurs, - Accès directs et multiples des informations, - Fiabilité de la transmission : - transmission des données numériquement, - détection et correction possible des erreurs, - transmission sur des supports fiables comme la fibre optique. 57

Introduction Objectifs des bus de terrain Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote : - des concentrateurs d’entrées/sorties, module E/S analogique module entrées TOR 58

positionneur pour servomoteurs Introduction Objectifs des bus de terrain Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote : - des concentrateurs d ’entrées/sorties, - des variateurs de vitesse, Connexion au bus positionneur pour servomoteurs 59

Introduction Objectifs des bus de terrain Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote : - des concentrateurs d ’entrées/sorties, - des variateurs de vitesse, - des systèmes de régulation, 60

Introduction Objectifs des bus de terrain Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote : - des concentrateurs d’entrées/sorties, - des variateurs de vitesse, - des systèmes de régulation, - des systèmes pneumatiques, 61

Détecteur de proximité Introduction Objectifs des bus de terrain Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote : - des concentrateurs d’entrées/sorties, - des variateurs de vitesse, - des systèmes de régulation, - des systèmes pneumatiques, - des systèmes dédiés. Détecteur de proximité AS-I BERO 62

Introduction Objectifs des bus de terrain Le lien entre l’unité de traitement et sa périphérie doit être vue comme une extension du bus interne de l’ API. On ne voit pas de différence en terme de mise en œuvre entre ce qui existe physiquement dans le rack local de l’ API et ce qui est déporté sur le bus de terrain. La décentralisation de la périphérie favorise : - la réalisation de machines modulaires, - permet d’utiliser des fonctions disponibles sur les capteurs et pré-actionneurs intelligents, - le déport des postes de conduite et de diagnostic là ou ils sont réellement utiles, au cœur de l’installation. 63

A.S.I. Actuator Sensor Interface BUS DE TERRAIN A.S.I. Actuator Sensor Interface 64

A.S.I. repose sur la norme internationale CEI, c’est un système de Présentation A.S.I. repose sur la norme internationale CEI, c’est un système de câblage non propriétaire, les produits A.S.I. sont certifiés par des laboratoires indépendants. A.S.I. à été créé en 1991 par un groupe de 11 sociétés spécialistes dans les capteurs/actionneurs. C’est un système d’interconnexion destiné au niveau process, c’est à dire au niveau d’automatisation le plus bas. Les faisceaux de câbles rencontrés jusqu’à présent à ce niveau sont remplacés par un seul câble. 65

Présentation BUS A.S.I. 66

La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre : Architecture La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre : - une topologie en arbre, Maître Alim 67

La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre : Architecture La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre : - une topologie en arbre, - une topologie en étoile, Maître Alim 68

La Topologie est libre et évolutive, le câblage peut suivre : Architecture La Topologie est libre et évolutive, le câblage peut suivre : - une topologie en arbre, - une topologie en étoile, - une topologie en anneau. Maître Alim 69

- un câble standard 2 conducteurs non blindés non torsadés de Architecture Le Média utilisé est : - un câble standard 2 conducteurs non blindés non torsadés de 1,5 à 2,5 mm2, - un câble spécial A.S.I. de couleur jaune. 70

Les deux fils supportent l’alimentation Architecture Les deux fils supportent l’alimentation des capteurs et des actionneurs et le transfert des données. Si la consommation d’un esclave dépasse 100 mA, il faut utiliser une alimentation auxiliaire : - soit par un câble standard, - soit par un câble spécial A.S.I. de couleur noire. 71

Architecture Coupleur A.S.I. Alimentation auxiliaire Bus A.S.I. 72

Dans cette configuration, A.S.I. est équivalent à CompoBus / S ! Répartiteurs Actifs Architecture Les abonnés peuvent être des composants standards du marché que l’on viendra connecter à l’aide de modules déportés interface A.S.I. Utilisation de câbles standards Utilisation des câbles spécifiques A.S.I. Dans cette configuration, A.S.I. est équivalent à CompoBus / S ! 73

Actionneurs ou Détecteurs A.S.I Architecture Les abonnés peuvent être des composants spécifiques A.S.I. Ils se montent directement sur le média à l’aide de prises « vampires ». Moteur avec interface A.S.I. incorporé Connecteur vampire pour câble A.S.I. Dans cette configuration, A.S.I. est plus performant que CompoBus / S ! 74

Le Protocole est du type Maître / Esclaves, le coupleur maître peut Architecture Le Protocole est du type Maître / Esclaves, le coupleur maître peut contrôler: - En version V1.0, 31 esclaves de 4E/4S (124 Entrées /124 Sorties). - En version V2.1, 62 esclaves de 4E/3S (248 Entrées /186 Sorties). esclave esclave Maître A.S.I. esclave esclave Alimentation A.S.I. 75

Pour 31 esclaves, toutes les 5 ms le maître met à jour l’état des Architecture Pour 31 esclaves, toutes les 5 ms le maître met à jour l’état des entrées et des sorties du bus. Pour 62 esclaves, toutes les 10 ms le maître met à jour l’état des Travail à 200 Kbps. esclave esclave Maître A.S.I. esclave esclave Alimentation A.S.I. 76

La longueur d’un segment du bus est de 100 m au maximum,les répéteurs Architecture La longueur d’un segment du bus est de 100 m au maximum,les répéteurs permettent de raccorder les segments en série (2 répéteurs maxi en série). Alim Esclave 300 m Alim Esclave Répéteur Maître Alim Esclave Répéteur 77

ce cas il ne doit pas y avoir d’esclaves dans le premier segment. Architecture On peut utiliser un extenseur pour augmenter la longueur de 100 m, dans ce cas il ne doit pas y avoir d’esclaves dans le premier segment. Alim Esclave Répéteur Répéteur Alim Esclave 400 m Extenseur Alim Esclave Alim Maître 78

C’est l’entité intelligente qui gère les échanges sur le bus A.S. I. Fonctionnement Le Maître : C’est l’entité intelligente qui gère les échanges sur le bus A.S. I. Les Esclaves : Ce sont des capteurs, des actionneurs, des répartiteurs ou des constituants de dialogue ou de signalisation. Ils échangent des tables d’entrées et/ou de sorties d’une longueur fixe de 4 bits avec le maître. Un esclave = une adresse A.S.I. 79

Chaque esclave est défini par : Fonctionnement Chaque esclave est défini par : - un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 0 à Ad = 31. 31 Esclaves 80

Chaque esclave est défini par : Fonctionnement Chaque esclave est défini par : - un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 1A à Ad = 31B. A.S.I. V2.1 62 Esclaves 81

Chaque esclave est défini par : Fonctionnement Chaque esclave est défini par : - un code d’identification (numéro d’esclave), - une configuration « profil » : Il est figé par construction et est défini par deux chiffres Sx.y. le premier «x» spécifie la fonction des 4 bits de données. le deuxième «y» spécifie la fonction des 4 bits de paramètres. Le profil est la carte d’identité de l’esclave sur le bus, il permet l’interchangeabilité fonctionnelle des produits. 82

Aucun échange sur le bus Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement Aucun échange sur le bus 83

Le maître recherche la présence et le profil des esclaves, ceux qui Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement interrogation des esclaves présents sur le bus reconnaissance de la configuration Le maître recherche la présence et le profil des esclaves, ceux qui répondent à ces requètes sont mis dans la liste des esclaves connus. List Detected Slaves 84

Le maître transfère les données successivement avec tous les esclaves Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement interrogation des esclaves présents sur le bus reconnaissance de la configuration échange des données successivement avec tous les esclaves actifs Le maître transfère les données successivement avec tous les esclaves actifs sur le bus : - acquisition des entrées, - affectation des sorties, - paramétrage éventuel (pour un seul esclave seulement). 85

Le maître scrute les adresses qui ne figurent pas dans la liste des Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement interrogation des esclaves présents sur le bus reconnaissance de la configuration échange des données successivement avec tous les esclaves actifs recherche de nouveaux arrivants Le maître scrute les adresses qui ne figurent pas dans la liste des esclaves actifs LDS pour prendre en compte les stations qui sont raccordées ultérieurement. Scrutation d’une seule adresse par cycle (une nouvelle station ne peut être reconnue qu’après 30 cycles (150 ms) ou 60 cycles (300 ms). 86

Le maître met à jour la liste des esclaves List Detected Slaves. Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement interrogation des esclaves présents sur le bus reconnaissance de la configuration échange des données successivement avec tous les esclaves actifs recherche de nouveaux arrivants activation des esclaves trouvés Le maître met à jour la liste des esclaves List Detected Slaves. 87

dans la configuration maximale 62 esclaves, un cycle dure 10 ms. Mise sous tension P11 initialisation de la mémoire image E/S Fonctionnement interrogation des esclaves présents sur le bus reconnaissance de la configuration échange des données successivement avec tous les esclaves actifs recherche de nouveaux arrivants activation des esclaves trouvés dans la configuration maximale 62 esclaves, un cycle dure 10 ms. 88

Le maître A.S.I. met à disposition toutes les 5 ms (pour 31 adresses), Fonctionnement Le maître A.S.I. met à disposition toutes les 5 ms (pour 31 adresses), 10 ms (pour 62 esclaves) l’état des entrées et des sorties du bus. L’automate programmable considère le coupleur A.S.I. comme des coupleurs Entrées Sorties classiques. Ne pas confondre temps de cycle A.S.I. et temps de traitement global ! 89

P11 A.S.I. version V1.0 Définition de la mémoire image des entrées et des sorties du BUS A.S.I. Ne pas utiliser l’adresse 00, la réserver pour la mise en place d’un nouveau esclave ! 90

Alim. puissance Alim. A.S.I. Exemple de bus A.S.I. Maître A.S.I Répartiteur passif Détecteur classique Répartiteur actif Détecteur A.S.I. Té à prise vampire Répéteur 91

Label de certification A.S.I. Ce label est une garantie de la compatibilité du constituant certifié. On peut ainsi sans restriction fédérer des appareils certifiés A.S.I. provenant de différents constructeurs. 92

Moniteur et interface de sécurité A.S.I. L’intégration de la sécurité sur le bus A.S.I. est réalisée par l’adjonction d’un moniteur de sécurité et d’interfaces de sécurité connectées sur le câble jaune au même titre que les composants standards. L’échange des informations de sécurité se réalise exclusivement entre le moniteur et les interfaces de sécurité. Le moniteur est capable de gérer des fonctions de sécurité jusqu’au niveau 4 de la norme EN-954-1. 93

Moniteur et interface de sécurité A.S.I. Interface pour arrêt d’urgence Interface pour produits M12 94

Bus A.S.I. en situation 95

Bus A.S.I. en situation 96

Réseau d’Atelier

Réseau d’Atelier Introduction Un réseau d’atelier est un système de communication permettant d’interconnecter des A.P. I., des terminaux d’atelier et des calculateurs. Il trouve ces principales applications dans les domaines de la: - supervision industrielle, - gestion de production, - commande répartie de machines.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Présentation PROFIBUS est un réseau ouvert qui puise ses origines dans une structure associative regroupant une dizaine de constructeur dès 1987. Il respecte les normes CEI 61158 et CEI 61784. Il se prête aussi bien : - aux échanges d’informations volumineuses par PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Spécification). - a la transmission de données exigeant une grande réactivité par PROFIBUS DP (Decentralized Peripherie) proposé aujourd’hui en trois versions DP-V0,DP-V1 et DP-V2.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Présentation PROFIBUS FMS est basé sur un anneau logique à jeton tournant entre des postes de type maître.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Présentation PROFIBUS DP est basé est un réseau de type Maître / Esclaves Station maître « active » Stations esclaves « passives »

Réseau d’Atelier PROFIBUS Présentation Les deux niveaux de communication peuvent coexister.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Présentation Du point de vue utilisateur on dispose de modules orientés: - communication classique PROFIBUS DP (DP-V0 à V2) - communication domaine process PROFIBUS PA (DP-V1) - commande d’axe entraînement PROFIdrive (DP-V2) - communication gestion de sécurité PROFIsafe (DP-V0 àV2)

Réseau d’Atelier PROFIBUS PROFIsafe ProfiSafe solution normalisée pour les systèmes de sécurité décentralisés sur Profibus.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Automate standard et bus de terrain PROFIBUS DP

Réseau d’Atelier PROFIBUS Variateur de vitesse Pupitre opérateur Relais Automate S7-300 PROFIBUS DP Sécurité par câblage, pas de flexibilité !

Module d’entrées de sécurité Module de sorties de sécurité Réseau d’Atelier PROFIBUS PROFIsafe Variateur de vitesse CPU-F Pupitre opérateur Module d’entrées de sécurité Module de sorties de sécurité PROFIBUS DP Diagnostic/Modification des sécurités maîtrisées fini le câblage des AU en parallèle !

Réseau d’Atelier PROFIBUS PROFIsafe Master Slave 1 Slave 1 Master Master Slave 2 Slave 2 Master Master Slave 3 Slave 3 Master Master Slave 4 Slave 4 Master API Maître Standard de Sécurité Slave 1 Standard PROFIsafe Slave 2 Standard Slave 3 Failsafe PROFIBUS-DP avec Slave 4 Standard

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication avec Profibus DP Principe Maître Esclave PROFIBUS DP est un protocole maître - esclaves. La station maître réalise des échanges cycliques de données avec des appareils décentralisés « esclaves DP » sans nécessiter de lignes de programmations dans le programme utilisateur. Un esclave DP est une station qui assure la saisie des informations « entrées » et qui délivre des ordres « sorties » vers le processus.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication avec Profibus DP Principe Maître Esclave Si l’esclave est intelligent « CPU » l’échange des informations s’effectuera par l’intermédiaire de coupleurs d’entrées / sorties « fictifs ». Les deux automates vont communiquer en échangeant des mots situés dans la zone image des entrées - sorties. Les adresses de ces coupleurs d’entrées /sorties « fictifs » ne doivent pas être affectées à des coupleurs réels effectivement présents sur le réseau Profibus.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Principe écriture Zone des sorties Zone des sorties des entrées Zone des entrées lecture Maître Esclave Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.

Réseau d’Atelier PROFIBUS P16 bas Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Procédure de communication S R E T R S T Les configurations du Maître et de l’Esclave effectués correctement, les échanges commencent alors automatiquement en alimentant les deux automates. Le fonctionnement est indépendant du programme utilisateur. Le rafraîchissement de la table est synchrone au cycle du maître.

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP On déclare dans le projet les deux C.P.U. P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP CPU 315F-2 PN / DP (Maître) IM151-7F-CPU (Esclave) P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Paramétrage du coupleur de communication du maître On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Réseau Profibus Paramétrage du coupleur de communication du maître On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Adresse 5 Paramétrage du coupleur de communication du maître On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Poste connecté au réseau Paramétrage du coupleur de communication du maître On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP P17

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Mot de diagnostic du coupleur On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Poste type Maître On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Type de coupleur Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Mot de diagnostic du coupleur Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Réseau Profibus Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Adresse 8 Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Poste connecté au réseau Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Définition des zones d’entrées-sorties échangées On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maître P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Du poste maître vers le poste esclave Définition des zones d’entrées-sorties échangées On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maître P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Du poste maître vers le poste esclave Coupleur fictif ! P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Du poste esclave vers le poste maître Définition des zones d’entrées-sorties échangées On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maître P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Du poste esclave vers le poste maître Coupleur fictif ! P18

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Poste Maître Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de : - 20 pour les entrées, - 20 pour les sorties. P19

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Poste Esclave Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de: - 20 pour les entrées, - 20 pour les sorties. P19

Réseau d’Atelier PROFIBUS Communication entre deux CPU avec Profibus DP Principe écriture AW0 –AW18 EW0 – EW18 AW0 –AW18 EW0 – EW18 lecture Maître Esclave Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.

Sur Profibus Maître Esclave Dans API

Réseau Usine

Introduction Le réseau ETHERNET à été développé initialement par les constructeurs de matériels informatiques : DIGITAL EQUIPEMENT, INTEL, RANK XEROX . Ensuite d'autres constructeurs se sont ralliés à ce standard qui a servi de base de définition à la norme IEEE 802.3  

Introduction Conception originale de R. Metcalfe (1976)

Caractéristiques Média Gaine de protection blindage brins torsadés 10 BASE T - Paire torsadée blindée, - Segment de 100 m, - Petit réseau (longueur totale 600 m). 

Caractéristiques Média tresse métallique Âme en cuivre isolant isolant 10 BASE 5 - Câble coaxial, - Segment de 500 m, - Réseau fédérateur (longueur totale 2800 m).

Caractéristiques Média gaine coeur 10 Base F - Fibre optique, - Segment de 2000 m, - Liaisons longues distances.  

Caractéristiques Topologie Il est organisé en BUS Ethernet est le plus souvent utilisé avec le support 10 BASE 5 : - Il peut être composé de 3 segments de 500 mètres maximum, - Sa longueur maximale est donc de 2800 mètres (avec options), - Il peut supporter dans sa configuration maximum 1023 stations, - On peut interconnecter entre eux jusqu’à 8 réseaux (8184 stations).  

Caractéristiques Principe de fonctionnement Sur Ethernet, la communication s'effectue par liaison série synchrone: - N stations connectées sur le même support (support partagé), - 1 seule trame sur le réseau à un instant donné, - toutes les stations reçoivent la trame émise, - accès probabiliste CSMA/CD, - réseau égalitaire, - performances variables, - non sécurisé.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Séquence de synchronisation des récepteurs Préambule de 56 bits = 7 X (10101010). Il permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Séquence de synchronisation trame (Start Frame Delimiter) 8 bits = 10101011; permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation trame (caractère).

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Adresse destination : 6 octets Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Adresse de destination adresse de la station à qui la trame est envoyée.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Adresse source : 6 octets Adresse destination : 6 octets Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Adresse source adresse de la station émettrice.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Longueur données: 2 octets Adresse source : 6 octets Adresse destination : 6 octets Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Longueur du champ de données valeur comprise entre 46 et 1500, indique le nombre d'octets contenus dans le champ suivant.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Bourrage: 0-46 octets Données: 0-1500 octets Longueur données: 2 octets Adresse source : 6 octets Adresse destination : 6 octets Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Données Information à transmettre Bourrage Contenu sans signification complétant à 46 octets la taille totale d'une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets. Une trame est considérée valide ( non percutée par une collision ) si sa longueur est d'au moins 46 octets. 46 <= (données + bourrage) <= 1500.

Caractéristiques Trame P28 Caractéristiques Trame Contrôle: 4 octets Bourrage: 0-46 octets Données: 0-1500 octets Longueur données: 2 octets Adresse source : 6 octets Adresse destination : 6 octets Séquence de synchronisation trame : 1 octet Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

Caractéristiques Trame Contrôle Séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de 32 bits. CRC (Contrôle de Redondance Cyclique)

Ethernet et temps réel (Sur Profinet réponse < 1ms a + 1µS) _ Domaine ouvert TCP/IP Ethernet Internet Domaine temps réel dur PROFINET Communication Temps-réel Profinet Problème si sur Ethernet on veut faire du temps réel (Sur Profinet réponse < 1ms a + 1µS) _

Ethernet et temps réel IT-services TCP/IP RT temps réel IRT temps réel isochrone PROFINET Communication Temps-réel Synchronisation API Gestion d’E/S Contrôle d’axe Internet PLC IO MotionControl Factory Automation Motion Control <100ms <10ms <1ms IT-services Ethernet TCP/IP RT Profinet IRT

Ethernet et temps réel Swith industriel SCALANCE PROFINET Swith industriel SCALANCE Communication Temps-réel ASIC ERTEC Pour faire du temps réel il faut utiliser du matériel spécifique !

Ethernet et temps réel Données: 0-1500 octets Frame ID Process Data Status Information Allocation des données « gestion de 7 niveaux de priorités »: transmission de données process, transmission de données évènementielles.

Ethernet et temps réel Données: 0-1500 octets Frame ID Process Data Status Information Données

Ethernet et temps réel Données: 0-1500 octets Frame ID Process Data Status Information Status Information: état des données et de la station (Run, Stop, Error, ….)

Ethernet et temps réel Principe du Temps Réel Organisation de l’autoroute des données Une voie est réservée pour IRT, RT est prioritaire sur TCP/IP, Les propriétées Real-time sont garanties indépendamment de la charge réseau. Reservé pour IRT IRT IRT IRT IRT IRT IRT RT TCP/IP RT TCP/IP RT RT TCP/IP Bouchon RT TCP/IP

Gestion des adresses Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses:

Gestion des adresses Adresse M A C Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses: Adresse M A C ( adresse machine) Cette adresse est unique pour chaque coupleur ETHERNET, elle est définie en usine par le constructeur du coupleur (6 octets). L'organisme IEEE réserve des tranches d'adresses pour les constructeurs: 00:00:0C:XX:XX:XX Cisco 08:00:20:XX:XX:XX Sun 08:00:09:XX:XX:XX HP

Gestion des adresses Adresse I P Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses: Adresse I P Pour chaque coupleurs, cette adresse aussi doit être unique. Elle est définie sur 32 bits (4 octets). XXXY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY Classe du réseau Identificateur réseau et identificateur machine

Gestion des adresses Adresse I P Classe du réseau Classe A 0YYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY Identificateur réseau Identificateur machine La classe A s’adresse à des réseaux de grande envergure jusqu’ à 16 777 214 stations connectées. Gamme de 0.0.0.0 à 127.255.255.255

Gestion des adresses Adresse I P Classe du réseau Classe B 10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY Identificateur réseau Identificateur machine La classe B s’adresse à des réseaux de moyenne envergure jusqu’à 65 534 stations connectées. Gamme de 128.0.0.0 à 191.255.255.255

Gestion des adresses Adresse I P Classe du réseau Classe C 110Y YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY Identificateur réseau Identificateur machine La classe C s’adresse à des réseaux de petite envergure jusqu’à 254 stations connectées. Gamme de 192.0.0.0 à 223.255.255.255

Gestion des adresses Masques P23 Gestion des adresses Masques L’administrateur local a la possibilité de gérer plusieurs sous réseaux en décomposant l’identificateur machine en: - un identifiant sous-réseau, - un identifiant machine. Identificateur réseau Identifiant machine 10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY Classe B Identifiant sous-réseau

Gestion des adresses Masque P23 Gestion des adresses Masque Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication. 1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001 Adresse IP (128.168.1.1) 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 Masque (255.255.0.0) Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.X.X 128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3 128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2

Gestion des adresses Masque P23 Gestion des adresses Masque Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication. 1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001 Adresse IP (128.168.1.1) 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 Masque (255.255.255.0) Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.1.X 128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3 128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées Réseau Ethernet Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées API CPU315-2 PN/DP IM 151- Ethernet IM 151- Ethernet Réseau Ethernet

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées CPU315-2 PN/DP

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées CPU315-2 PN/DP Adresse Ethernet: 6 Alimentation Coupleur d’entrées TOR UC Coupleurs de sorties TOR

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées Coupleur de communication Adresse Ethernet: 9 IM 151- Ethernet Alimentation Coupleurs d’entrées TOR Coupleurs d’entrées TOR De sorties TOR

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées Coupleur de communication Adresse Ethernet: 7 IM 151- Ethernet Alimentation Coupleurs d’entrées TOR Coupleurs d’entrées TOR De sorties TOR

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées Dans API Dans API Sur Ethernet Sur Ethernet

Caractéristiques Réalisation Extension de réseau Amplificateur Répéteur « DEREP » Interconnecte 2 segments

Caractéristiques Réalisation Extension de réseau Répéteur multiport Hub Hub 4 voies 10 Base T Amplificateur

Caractéristiques Réalisation 10 Base F Extension de réseau 10 Base 5 10 Base T Hub Multi-média Mini hubs ( Hewleet Packard )

Caractéristiques Réalisation Interconnexion de réseaux Pont Amplification et filtrage du trafic

Caractéristiques Réalisation Filtrage du trafic Pont multiport Swith Amplification et filtrage du trafic

Caractéristiques Réalisation Régulation du trafic Routeur Régulation du trafic par le choix du meilleur chemin

Caractéristiques Ethernet sans fils Communication mobile industrielle SCALANCE W « Siemens »

Fin