Réseaux industriels & bus de terrain Module ARS3 Réseaux industriels & bus de terrain Introduction

L’idée de départ : réduction du câblage (coût) Bornier de raccordement I/O Capteurs/Actionneurs API API COM Réseau de terrain

Borniers de raccordement Réseau de terrain Borniers de raccordement

Avantages des réseaux de terrain Simplification et réduction des raccordements et câbles Réduction des erreurs de câblage Simplification du projet : meilleure vue d’ensemble Mise en service simplifiée Diagnostic d’erreur plus rapide Economie de temps et d’argent Flexibilité (extension du réseau facile à réaliser) Interopérabilité : connecter des produits de fabricants différents sur un même bus de terrain (standardisation des réseaux). Partage des informations disponibles entre les équipements Dialogue direct entre 2 équipements Structure Distribuée permettant un éclatement du contrôle commande

Evolution des modèles d’usine Atelier n°1 Atelier n°2 Atelier n°3 Machines, systèmes automatisés RS232, RS485 Architecture centralisée Cartes E/S Architecture distribuée Ethernet Ethernet, Profibus DP, Profinet, EtherCat Atelier n°1 Atelier n°2 Atelier n°3 Cartes E/S & coupleur réseau Modbus, CAN Modbus, CAN Modbus, CAN ASI ASI ASI

Dialoguer, mais comment ? Comment établir la liaison entre les interlocuteurs ? câble, fiches, prises (couche physique) Quels types de signaux peut-on transmettre ? tension, courant, fréquence, phase, amplitude (couche physique) Comment définir l’adresse du destinataire ? aucune (point à point), adresse numérique, diffusion (couche liaison) Quand transmettre un message ? règles d’accès au support : maître/esclave, jeton, détection des collisions (couche liaison) Quels messages peut-on transmettre ? Types de données : bits, entiers, réels, texte (couche liaison) codage : bit, caractères, détection des erreurs (parité, checksum, CRC) (couche application) Quelles sont les significations des messages ? fonctions standardisées (couche application) blocs fonctionnels, description de périphériques (propriétaire)

Domaines d’application Industries manufacturières (transformation de biens) Systèmes embarqués Réseaux de communication Energie et fluides Communication et transport Gestion bâtiment et domotique Industries des processus continus (fabrication ou conditionnement automatisé sans interruption)

Méthodes de dialogue : maître/esclave Seul le maître prend l’initiative d’un échange, l’esclave ne fait que répondre Avantage : jamais de collision de trame sur le support  méthode simple et rapide exemple : ModBus RTU • Mode unicast • Mode broadcast (diffusion) • Mode « Polling » : les esclaves sont interrogés les uns après les autres de façon cyclique.

Méthodes de dialogue : multi maître Plusieurs maîtres peuvent prendre l’initiative d’un échange, mais un seul contrôle le support de communication à la fois Problème lorsque plusieurs maîtres accèdent au support en même temps  Nécessité d’arbitrer les échanges : différentes techniques d’accès existent • jeton sur bus ou anneau exemple : Profibus • Bit dominant et récessif exemple : CAN, I²C Bus I²C

Méthodes de dialogue : clients / serveur (1) Le serveur met à disposition des clients qui le demandent des informations (réseaux informatiques) Problème lorsque plusieurs clients (ou serveur) accèdent au support en même temps  Nécessité d’arbitrer les échanges (différentes techniques d’accès existent) • CSMA / CD : détection des collisions (surtension sur le support) exemple : TCP/IP, ModBus/TCP (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)

Méthodes de dialogue : clients / serveur (2) • CSMA / CA : éviter les collisions (au moyen d’accusés de réception) exemple : réseaux sans fil (wireless) WIFI, BlueTooth, … (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)

“L’ancêtre” du réseau : la boucle de courant 4-20 mA Usine de traitement des eaux usées Pompes, vannes, moteurs, capteurs de niveau, capteurs de gaz (méthane) et de température, débimètres, … Surface de plusieurs km2 => plusieurs centaines de km de câbles Câblage en boucle de courant 4-20 mA : transmission analogique

Application des réseaux de terrain : la domotique

Application des réseaux de terrain : GTC & GTB GTC  Gestion Technique Centralisée GTB  Gestion Technique de Bâtiment

Application des réseaux de terrain : transports terrestres power line radio cockpit Train Bus diagnosis Vehicle Bus brakes power electronics motors track signals

Application des réseaux de terrain : domaine maritime

Application des réseaux de terrain : avionique (Airbus A380)

Quelques réseaux !!! LON Modbus/TCP ProfiNet Profibus ASI FlexRay

Caractéristiques de quelques réseaux