Diapositive 1 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Introduction aux réseaux de communication.

Diapositive 1 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Introduction aux réseaux de communication industriels Chapitre 2 :Les besoins et le positionnement des principaux réseaux Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application Chapitre 5 :Les principaux moyens d ’accès au médium Chapitre 7 : Les produits d ’interconnexion Chapitre 4 :Les supports physiques Chapitre 3 :Le modèle ISO Chapitre 1 :Notions de base

Diapositive 2 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 :ASi Chapitre 11 : Ethernet - TCP/IP - Modbus Chapitre 10 :DeviceNet Chapitre 9 : CANopen Chapitre 12 :Profibus-DP Chapitre 13 :FIPIO Introduction aux réseaux de communication industriels

Diapositive 3 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 :Interbus Chapitre 15 : Modbus Chapitre 16 :Tableau comparatif des principaux réseaux Chapitre 17 : Aperçu de l ’offre de communication IA Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Introduction aux réseaux de communication industriels

Diapositive 4 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les éléments mis en œuvre lors d ’une communication Chapitre 1 : Notions de base Médium Informations Les informations sont des éléments physiques (lumière, son, image, tension électrique etc…) auxquels un sens a été attrIbué. Emission Réception Coupleur de communication Emetteur / Récepteur Emission Réception Coupleur de communication

Diapositive 5 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les techniques de transmission Chapitre 1 : Notions de base Les informations peuvent être transmises sous forme analogique : évolution continue de la valeur Ou sous forme numérique : évolution discontinue de la valeur (échantillonnage) 0 1

Diapositive 6 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les types de transmission Chapitre 1 : Notions de base Transmission simplex : mono-directionnel Transmission half duplex : bi-directionnel alterné Transmission full duplex : bi-directionnel simultané

Diapositive 7 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les types de transmission Chapitre 1 : Notions de base Transmission série : La liaison nécessite en général 3 fils : émission, réception et masse. Les bits d ’un octet sont transmis les uns à la suite des autres. Transmission parallèle : Les bits d ’un octet sont transmis simultanément. Utilisé pour des courtes distances, chaque canal ayant tendance à perturber ses voisins la qualité du signal se dégrade rapidement.

Diapositive 8 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les types de transmission série Chapitre 1 : Notions de base Transmission série synchrone : Les informations sont transmises de façon continue. Un signal de synchronisation est transmis en parallèle aux signaux de données. Transmission série asynchrone : Les informations peuvent être transmises de façon irrégulière, cependant l ’intervalle de temps entre 2 bits est fixe. Des bits de synchronisation (START, STOP) encadrent les informations de données.

Diapositive 9 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les réseaux de communication industriels Chapitre 1 : Notions de base Pour des raisons liées au coût et à la robustesse, la plupart des réseaux de communication industriels utilisent : une transmission numérique série asynchrone half-duplex.

Diapositive 10 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les besoins en communication industrielle VITESSE DE REACTION NECESSAIRE 1 ms 1 s 1 minute 1 bit NOMBRE D'INFORMATIONS A TRANSMETTRE 1 kbits 1 Mbits Système d ’information Niveau 3 Entreprise Niveau 2 Atelier Gestion de production Supervision Niveau 1 Machines Le contrôle commande Les constituants Niveau 0 Capteurs Actionneurs Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux

Diapositive 11 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Positionnement des principaux réseaux et bus Ethernet TCP/IP FTP - HTTP Réseaux informatiques (Data Bus) SimplesEvolués Pilotage de machine Pilotage de processus FIPWAY Ethernet TCP/IP Modbus Réseaux locaux industriels (Field Bus) Bus capteurs actionneurs (Sensor Bus) AS-i Profibus-DP DeviceNet Modbus Plus Modbus Bus de terrain (Device Bus) CANopen FIPIO Interbus Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux

Diapositive 12 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Stratégie réseau de la branche Industrie de Schneider Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux Core Networks : Ethernet TCP / IP & Modbus Aux niveaux 2 et 3 : système d ’information et contrôle (inter-automates) à étendre au niveau bus de terrain (niveau 1) CANopen Comme bus interne d ’équipements et de panneaux (ex : Automation Island).ASi Pour la connexion des capteurs actionneurs (niveau 0) Modbus RS 485 Quand Ethernet ne convient pas (prix, topologie...)

Diapositive 13 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Stratégie réseau de la branche Industrie de Schneider Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux Legacy Networks..FIPIO, Modbus Plus, Uni-Telway, Seriplex Connectivity Networks Approche pragmatique quand le marché impose sa solution.DeviceNet (Allen-Bradley) - Profibus (Siemens) - Interbus (Phoenix)...

Diapositive 14 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Description du modèle OSI ISO = I nternational O rganization for S tandardization COUCHE PRESENTATION 6 Transcodage du format : pour permettre à des entités de nature différente de dialoguer (ex: PC / Mac) COUCHE APPLICATION 7 Protocole : définit un langage commun d ’échanges entre les équipements (sémantique et signification des informations) STATION Notion de bus Exemple : Modbus COUCHE TRANSPORT 4 Contrôle de l ’acheminement de bout en bout : reprise sur erreurs signalées ou non par la couche réseau COUCHE RESEAU 3 Routage des données : établissement du chemin entre différents réseaux COUCHE LIAISON 2 Contrôle de la liaison : adressage, correction d ’erreur, gestion du flux Gestion de l’accès au médium : définit quand on peut émettre COUCHE PHISIQUE 1 Le hardware : le médium utilisé : paire torsadée, câble coaxial, fibre optique…, la forme des signaux véhiculés, la connectique Notion de réseau Exemple: TCP/IP TCP : Transmission Control Protocol (Couche 4) IP : Internet Protocol (Couche 3) SESSION LAYER 5 Organise et synchronise les échanges entre utlisateurs Chapitre 3 : Le modèle ISO

Diapositive 15 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Exemples de trames respectant le modèle ISO 46 à 1500 Préambule AD. Destin. Ad. Source Couches application Contrôle FCS 8 Octets 662 4 LLC IP TCP 20 FTP, HTTP, SMTP Modbus etc... Trame Etenrnet TCP-IP Trame Modbus RTU Demande de lecture des mots numéro W5 et W6 de l ’esclave adresse 7 Code fonction = 3 1 Octets 1 2 Numéro du 1er mot = 5 Nombtre de mots à lire = 2 Adr. esclave = 7 CRC 16 22 Chapitre 3 : Le modèle ISO

Diapositive 16 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les principaux supports utilisés Quelques standards électriques en paire torsadée Les différentes topologies Les supports physiques Chapitre 4 : Les supports physiques

Diapositive 17 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les principaux supports utilisés La paire de fils torsadés Le plus simple à mettre en œuvre, et le moins cher. Le câble coaxial Il se compose d’un conducteur en cuivre, entouré d’un écran mis à la terre. Entre les deux, une couche isolante de matériau plastique. Le câble coaxial a d’excellentes propriétés électriques et se prête aux transmissions à grande vitesse. La fibre optique Ce n’est plus un câble en cuivre qui porte les signaux électriques mais une fibre optique qui transmet des signaux lumineux. Convient pour les environnements industriels agressifs, les transmissions sont sûres, et les longues distances. vitesse distance immunité électro-magnétique Les supports de transmission ou MEDIUMS influent sur : Coût du médium Faible Important Mediums les plus utilisés : Chapitre 4 : Les supports physiques

Diapositive 18 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Quelques standards paire torsadée RS232 : Liaison point à point par connecteur SUB-D 25 broches. Distance < 15 mètres, débit < 20 kbits/sec. RS422A : Bus multipoint full duplex (bi directionnel simultané) sur 4 fils. Bonne immunité aux parasites, distance maxi 1200 mètres à 100 kbits/sec. 2 fils en émission, 2 fils en réception. RS485 : Bus multipoint half duplex (bi directionnel alterné) sur 2 fils. Mêmes caractéristiques que RS422A mais sur 2 fils. Chapitre 4 : Les supports physiques

Diapositive 19 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Les différentes topologies TOPOLOGIEPOINT A POINT(entre 2 unités en communication) TOPOLOGIE ENETOILE(plusieurs unités communiquent par leur propre ligne avec une unité dite Centrale) TOPOLOGIE ENARBRE(c’est une variante de la topologie en étoile) TOPOLOGIEMAILLEE(les équipements sont reliés entre eux pour former une toile d’araignée. Pour atteindre un noeud, plusieurs chemins sont possibles) TOPOLOGIE ENANNEAU(toutes les unités sont montées en série dans une boucle fermée.  les communications doivent traverser toutes les unités pour arriver au récepteur) TOPOLOGIEBUS(le réseau se compose d’une ligne principale à laquelle toutes les unités sont connectées) Chapitre 4 : Les supports physiques

Diapositive 20 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Maître - Esclave Anneau à jeton Accès aléatoire Les principaux moyens d ’accès au médium Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Diapositive 21 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Maître - Esclave MAITRE ESCLAVE Polling Quelque chose à dire ? Réponse Rien à déclarer Le MAITRE est l ’entité qui accorde l ’accès au medium. L’ESCLAVE est l ’entité qui accède au médium après sollicitation du maître. Se situe au niveau de l ’accès au médium Ex : Profibus-DP Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Diapositive 22 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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 ’ordre croissant des adresses. Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Adresse 4 Ex : Modbus Plus Se situe au niveau de l ’accès au médium Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Diapositive 23 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Accès aléatoire Un ensemble de règles détermine comment les produits sur le réseau réagissent lorsque deux équipements tentent d ’accéder au médium en même temps (collision). Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 Adresse 4 Discussion informelle entre individus indisciplinés : Dès qu ’un silence est détecté, celui qui désire parler prend la parole. Carrier Sense Multiple Access Se situe au niveau de l ’accès au médium Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Diapositive 24 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 CSMA/CD CSMA/CA 1 - Détection de la collision 2 - Arrêt de transmission de la trame 3 - Emission d ’une trame de brouillage 4 - Attente d ’un temps aléatoire 5 - Ré-émission de la trame CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access Collision Detect : Collision destructive 1 - Détection de la collision non destructive (bits récessifs et dominants) 2 - L ’équipement avec la priorité la plus basse cesse d ’émettre 3 - Fin de transmission de l ’équipement le plus prioritaire 4 - L ’équipement avec la priorité la plus basse peut émettre sa trame CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance : Collision non destructive collision Ex : EthernetEx : CAN Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Diapositive 25 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Client - Serveur Producteur - Consommateur Types de traffic Notion de profil Les concepts utilisés au niveau application Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application

Diapositive 26 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application Client - Serveur Réponse Pas de problème, voilà le fichier complet ! Requête Peux tu m ’envoyer la configuration du départ moteur N°3 STP ? SERVEUR Le SERVEUR est l’entité qui répond à une demande d ’un client Le CLIENT est une entité demandant un service sur le réseau CLIENT Se situe au niveau applicatif entre 2 équipements Ex : Modbus Necessite écriture programme dans l ’automate (requêtes)

Diapositive 27 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Producteur - Consommateur Le PRODUCTEUR est une entité (unique) qui fournit une information. CONSOMMATEUR N°1 Je vais rater mon train !!! CONSOMMATEUR N°2 Et si j ’allais au cinéma... PRODUCTEUR Il est 18h00 Ex : CANopen DeviceNet Le CONSOMMATEUR est une entité qui l ’utilise (plusieurs entités peuvent utiliser la même information). Se situe au niveau applicatif entre 1 et plusieurs équipements Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application

Diapositive 28 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Types de traffic Variables cycliques : Ce sont des informations rafraîchis périodiquement à une cadence prédéfinie. Ce sont des informations de process. Quelques informations rafraîchies rapidement. Variable acycliques : Ce sont des informations rafraîchis suite à une requête ou à un événement. Elles sont utilisées à la mise sous tension pour la configuration et le réglage, ou en cas de défaut pour le diagnostic. Beaucoup d ’informations sans contrainte de temps. Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application

Diapositive 29 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Système ouvert Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application Un système ouvert est constitué de constituants interopérables et interchangeables L ’interopérabilité est la faculté de communiquer de manière intelligible avec d ’autres équipements. Elle est atteinte par le strict respect des spécifications du protocole. L ’interchangeabilité est la faculté de pouvoir remplacer un équipement par un autre (provenant éventuellement d ’un autre constructeur). Elle est atteinte par le respect des spécifications de profils. Chaque constructeur conserve la possibilité de définir s ’il le désire des fonctionnalités qui lui sont propres en dehors du profil minimal ou noyau.

Diapositive 30 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Notion de profil Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application Un profil est un moyen standardisé de décrire les fonctionnalités garantissant l ’interchangeabilité de constituants. La plupart des profils se matérialisent par fichier électronique : fichier EDS, fichier GSD… livré sur disquette ou CD-ROM avec le produit. Ce fichier permet de connaître « off line » les caractérisriques de l ’équipement. Cette description respecte une syntaxe stricte. Les informations sont regroupées par fonctionnalités : identification : nom du produit, référence, version, famille, fabriquant caractéristiques relatives à la communication : débits supportés, type et taille de messages échangés... caractéristiques relatives au métier : variables accessibles en écriture, en lecture, lecture, a l ’arrêt, en marche etc...

Diapositive 31 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application Extrait du fichier EDS CANopen TEGO Power Quickfit [FileInfo] CreatedBy=Martin Rostan ModifiedBy=Martin Rostan Description=EDS for Tego Power CANopen CreationTime=10:05PM CreationDate=01-17-2001 ModificationTime=10:35PM ModificationDate=01-17-2001 FileName=F:\Produkte\Tego Power\APP1CCO0 FileVersion=1 FileRevision=1 EDSVersion=4 [DeviceInfo] VendorName=Schneider Electric SA (France) VendorNumber=90 ProductName=APP-1CCO0 ProductNumber=1 RevisionNumber=1 OrderCode=APP-1CCO0 BaudRate_10=0 BaudRate_20=0 BaudRate_50=0 BaudRate_125=1 BaudRate_250=1 BaudRate_500=1 BaudRate_800=0 BaudRate_1000=1 [MandatoryObjects] SupportedObjects=2 1=0x1000 2=0x1001 [1000] ParameterName=Device Type ObjectType=0x7 DataType=0x0007 AccessType=ro DefaultValue=0x30191 PDOMapping=0

Diapositive 32 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Répéteur = Repeater Concentrateur = hub Switch Convertisseur = transceiver Pont = Bridge Routeur = Router Passerelle = Gateway Les produits d'interconnexion Chapitre 7 : Les produits d'interconnexion

Diapositive 33 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 7 : Les produits d'interconnexion Répéteur - Hub - Switch Répéteur = Repeater Permet l’extension d’un réseau par segments Il amplifie et rétablit le même type de signal Exemple = répéteur RS485 1 1 Segment 2 Segment 1 Concentrateur = Hub 1111 Permet l’extension d’un réseau en étoile Il amplifie et rétablit le même type de signal sur tous les ports Exemple = Hub Ethernet (Ne diminue pas le nombre de collisions) Switch 1111 Permet l’extension d’un réseau en étoile Il amplifie et rétablit le même type de signal sur un seul port. Exemple = Switch Ethernet (Permet de diminuer le nombre de collisions)

Diapositive 34 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 7 : Les produits d'interconnexion Convertisseur = Transceiver Permet l’extension d’un réseau par segments de nature différentes. Exemple = convertisseur RS232/RS485 1 1 Segment 2 Segment 1 Pont = Bridge Permet de relier 2 réseaux utilisant le même protocole mais des couches basses différentes Exemple = Bridge Modbus RS485 / Ethernet TCP-IP 1 1 Réseau 2 Réseau 1 2 2 Transceiver - Bridge

Diapositive 35 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 7 : Les produits d'interconnexion Routeur - Passerelle Routeur = Router Permet de relier 2 réseaux de même nature. Exemple = Routeur Ethernet TCP-IP 2 2 Réseau 2 Réseau 1 3 3 1 1 Passerelle = Gateway Permet de relier 2 réseaux de nature différente Exemple = Passerelle FIPIO / Modbus 2 2 Réseau 2 Réseau 1 7 7 1 1

Diapositive 36 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 ASi Chapitre 8 : ASi Historique ASi et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 37 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi 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 Historique 1992 : Premiers chips disponibles Création de l ’association ASi internationale : http://www.as-interface.net/ basée en Allemagne. Schneider entre dans l ’association. http://www.as-interface.net/ 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 »

Diapositive 38 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi ASi et le modèle ISO VIDE Maître / esclave Alimentation et communication sur le même support Interfaces E/S TOR génériques Capteurs TORDépart moteurs E/S analogiques etc... APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE 7 6 5 4 3 2 1 3 couches utilisées + des profils Client / Serveur via requêtes

Diapositive 39 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi 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 :167 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 La couche physique

Diapositive 40 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi 4 types de raccordement définis dans la charte ASi Schneider Les types de raccordement Bornier à vis ou à ressort AS I+ AS I- Prise vampire ASI- ASI+ Connecteur débrochable jaune 2 points 5 2 34 1 Prise M12 (mâle sur produit) IP20 IP65

Diapositive 41 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi Exemple d ’architecture Micro Quantum Alimentation double Asi-24 V Bus ASi (câble jaune) 24 V (câble noir)Alimentation Répartiteur passif Répartiteur actif Répéteur Alimentation ASi Conversion câble plat - câble rond Départ-moteur coffret Té Boîte à boutons SEGMENT 2 SEGMENT 1 Premium

Diapositive 42 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi 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 La couche liaison 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

Diapositive 43 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : ASi 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 4 bits de sorties maximum les esclaves standards, 3 pour les esclaves A/B 155 ms maximum pour 31 esclaves, 310 ms pour 62 La couche application

Diapositive 44 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : 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.

Diapositive 45 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : 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) 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)

Diapositive 46 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 8 : 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

Diapositive 47 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 CANopen Chapitre 9 : CANopen Historique CANopen et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 48 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen 1980-1983 : 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. Historique 1983-1987 : Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile 1991 : Naissance du CIA = CAN in Automation : http://www.can-cia.de/ pour promouvoir les applications industrielles http://www.can-cia.de/

Diapositive 49 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen 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). 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.

Diapositive 50 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen CANopen et le modèle ISO CiA DS-301 = Communication profile VIDE CAN 2.0 A et B + ISO 11898 CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2 ISO 11898 + DS-102 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 CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC PHYSIQUE 7 6 5 4 3 2 1 CANopen s ’appuie sur CAL

Diapositive 51 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen Medium :Paire torsadée blindée 2 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 La couche physique

Diapositive 52 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen Le CiA fournit dans sa recommandation DR-303-1 une liste de connecteurs utilisables classée en 3 catégories avec la description de leur brochage. Mâle coté produit SUB D 9 points DIN 41652 RJ45 Open style 5-pins Micro-Style = M12 ANSI/B93.55M-1981 La connectique

Diapositive 53 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen Exemple d ’architecture Premium ATV58 TEGO POWER FTB1CN TEGO POWER Résistance fin de ligne Résistance fin de ligne (120  ) Résistance fin de ligne

Diapositive 54 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen 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. La couche liaison

Diapositive 55 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : 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.

Diapositive 56 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen 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 La couche application

Diapositive 57 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen La couche application L ’allocation des identifieurs sur CANopen est basée sur un partage de l ’identifieur 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, et 1 node guarding. Node ID correspond à l ’adresse du produit codée par exemple par des DIP switchs. 109876543210 Function CodeNode ID

Diapositive 58 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen La couche application

Diapositive 59 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : 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.

Diapositive 60 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen Les profils Structure du dictionnaire d ’objet

Diapositive 61 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : 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.

Diapositive 62 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 9 : CANopen Points forts - points faibles Points forts Coût du point de connexion Grand choix de drivers Niveau d’integration dans Unity 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

Diapositive 63 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 DeviceNet Chapitre 10 : DeviceNet Historique DeviceNet et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts - points faibles

Diapositive 64 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet 1980-1983 : 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. Historique 1983-1987 : Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile 1993-1994 : Développement et commercialisation par Allen Bradley (groupe Rockwell Automation) de produits DeviceNet.

Diapositive 65 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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.. Historique 1995 : Création de l ’ODVA = Open DeviceNet Vendor Association : http://odva.org/ pour promouvoir et supporter techniquement les spécification DeviceNet. http://odva.org/

Diapositive 66 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet DeviceNet et le modèle ISO CiA DS-301 = Communication profile VIDE CAN 2.0 A et B + ISO 11898 CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2 CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC 7 6 5 4 3 2 DeviceNet Specifications Volume 1 EMPTY CAN 2.0 A and B + ISO 11898 CAN 2.0 A and B = ISO 11898-1 and 2 DeviceNet Specifications Volume 1 AC DrivesHMI Communication adapter Etc... APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT NETWORK LINK = LLC + MAC PHYSICAL 7 6 5 4 3 2 1

Diapositive 67 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Medium :2 paires torsadées blindées 2 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 La couche physique

Diapositive 68 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Connecteurs Tous les connecteurs doivent être équipés de 5 broches. Les connecteurs suivant sont préconisés : 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

Diapositive 69 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Connecteurs Connecteur Micro Style (M12) Style Lumberg RST 556/xm ou équivalent

Diapositive 70 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Taps IP20

Diapositive 71 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Taps IP65

Diapositive 72 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Exemple d ’architecture Quantum ATV58TEGO POWER ATS48ATV28 Modbus LUF P Tesys modèle U Alim. 24 V FTB Automate Allen Bradley Résistance fin de ligne Thin cable Résistance fin de ligne

Diapositive 73 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet 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. La couche liaison

Diapositive 74 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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.

Diapositive 75 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet 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. La couche application

Diapositive 76 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Allocation des identifiers IDENTIFIER BITS DESCRIPTION 109876543210 0 Source MAC ID Group 1 Messages 01110 Source MAC ID Slave's I/O Bit-Strobe Response Message 01111 Source MAC ID Slave's I/O Poll Response Message Group 2 Message ID 10 MAC ID Group 2 Messages 10Source MAC ID 000 Master's I/O Bit-Strobe Command Message 10Source MAC ID 001 Reserved for Master's Use -- Use is TBD 10Source MAC ID 010 Master'sChg of state/cyclic acknowledge msgs 10Source MAC ID 011 Slave's Explicit Response Messages 10Destination MAC ID 100 Master's Connected Explicit Request Messages 10Destination MAC ID 101 Master's I/O Poll Cmd/Chg of State/Cyclic Msgs 10Destination MAC ID 110 Group 2 Only Unconnected Explicit Req.. Msgs 10Destination MAC ID 111 Duplicate MAC ID Check Messages Group 1 Message ID 01101 Source MAC ID Slave's I/O Change of State or CyclicMessage

Diapositive 77 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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.

Diapositive 78 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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

Diapositive 79 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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.

Diapositive 80 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : DeviceNet Extrait du fichier EDS DeviceNet passerelle LUFP9 $ DeviceNet Manager Generated Electronic Data Sheet [File] DescText = "LUFP9 Gateway"; CreateDate = 12-08-98; CreateTime = 10:31:30; ModDate = 10-07-2002; 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, "20 05 24 00 30 64", 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, "20 05 24 00 30 65", 0x0002,$ descriptor (Scaling) 8, 1, $ USINT, 4 bytes "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 0; $ decimal places

Diapositive 81 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 10 : 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

Diapositive 82 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Ethernet TCP/IP Modbus Chapitre 11 : 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

Diapositive 83 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : 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 % 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 802.3 des réseaux CSMA/CD 1960 1970 1975 1980 1982 1983 1985 1987 1996 1999 Ethernet TCP - IP Modbus Schneider Transparent factory http://www.transparentfactory.com/

Diapositive 84 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle OSI PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC 7 6 5 4 3 2 APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT NETWORK LINK = LLC + MAC PHYSICAL 7 6 5 4 3 2 1 VIDE CAN 2.0 A et B + ISO 11898 CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2 Modbus VIDE CSMA/CD Ethernet V2 ou 802.3 Ethernet ne couvre que les 2 premières couches du modèle OSI HTTP FTP BootP DHCP --- TCP IP

Diapositive 85 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : 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 : 40 000 m en 10 base F Débit :10 Mbits/s - 100 Mbits/s - 1 Gbits /s 1 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

Diapositive 86 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet est disponible sur trois types de médium : Supports de transmission

Diapositive 87 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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 La paire torsadée Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Utilise la connectique RJ45

Diapositive 88 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus 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. 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

Diapositive 89 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Exemple d ’architecture Quantum MomentumMagelisMomentumAltivar 58Altistart 48Altivar 38MomentumAltivar 58 Quantum Anneau optique redondant 200 M bits/s Full-duplex Switch Premium Boucle optique Hub Transceiver Fibre optique

Diapositive 90 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus 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) Couches liaison réseau transport

Diapositive 91 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus 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 Les principaux protocoles application

Diapositive 92 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : 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.

Diapositive 93 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : 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.

Diapositive 94 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Les classe d ’implémentation 01 : modbus Basic access 05 : modbus Regular access 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 A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed serverclient 00 : without Modbus Web services level User & communication level servicesm Examples : A10-Eth10/100Modbus on Ethernet TCP-IP (10/100 Mbs), no Web A05-SL-RS485Modbus on RS485, no Web A00-Canfor Can Open : profiles to be defined C30-Eth100Modbus on Ethernet TCP-IP (100 Mbs) + com & Web services

Diapositive 95 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Services Web optionalmandatory Doc B R Web Maintenance B R Monitoring B R E Diag B R E Conf B Web level A Web level B Web level D Web level C ServerClient Web level Z Web level Y Web level X Web level A Client A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed Server A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed

Diapositive 96 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : Ethernet TCP/IP Modbus Services utilisateurs et communication Net Mgt (Modbus) B Modbus Messaging B R E FDR B R E Glob Data B R User & Communication with TCP-IP Communication level 10 Communication level 20 Communication level 30 Bd. Mgt B R optionalmandatory Communication level 01 Communication level 05 Modbus Messaging B R E Com without TCP-IP Net Mgt (Modbus) B Net Mgt (SNMP) B R IOScan B

Diapositive 97 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 11 : 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

Diapositive 98 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Profibus-DP Chapitre 12 : Profibus-DP Historique Profibus-DP le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 99 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : 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. http://www.profibus.com/

Diapositive 100 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : Profibus-DP Les 3 versions de Profibus Profibus-PA Profibus-DP ProfiNet

Diapositive 101 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : Profibus-DP Profibus et le modèle ISO Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique 76543217654321 FDL = Fieldbus data link RS485 ou fibre optique Fonctions DP Profiles DP FMS = Fieldbus message specif. ProfilesFMS

Diapositive 102 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : 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 124 avec 3 repeaters

Diapositive 103 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : Profibus-DP Les types de raccordement IP20 IP65 A A B B Sub D 9 points Femelle coté produit avec terminaison de ligne ou pas 5 2 34 1 Prise M12 Femelle coté produit Han-Brid Préconisation DESINA

Diapositive 104 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : Profibus-DP Exemple d ’architecture Quantum Premium ATV58 TEGO POWER Momentum Répéteur FTB1DP Fins de ligne Fin de ligne

Diapositive 105 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : Profibus-DP PROFIBUS utilise une méthode d’accès hybride n La communication entre stations actives est basée sur le concept d’anneau à jeton. n Les stations passives (esclaves) utilise le concept maître-esclave. Stations actives = équipements maîtres Stations passives = équipements esclaves Couche liaison

Diapositive 106 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : 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. 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).

Diapositive 107 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Description du PPO Le maître émet une requête cyclique à l’esclave Le maître reçoit une réponse cyclique de de l’esclave PZD 1er mot PKE PWE PZD1 PZD2 PZD3 PZDn Dernier mot Zone échanges apériodiques optionnelle COMMANDe DU MAITRE PZD PKE PWE PZD1 PZD2 PZD3 PZDn REPONSE ET STATUS DE L’ESCLAVE 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 PKW Dernier mot Chapitre 12 : Profibus-DP Zone échanges apériodiques optionnelle Zone échanges périodiques Zone échanges périodiques

Diapositive 108 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Utilisation des PKW 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 Chapitre 12 : Profibus-DP

Diapositive 109 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 12 : 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

Diapositive 110 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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. Le module Profibus-DP TSX PBY 100 Premium est un sous ensemble de DPM1 Chapitre 12 : Profibus-DP

Diapositive 111 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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. Chapitre 12 : Profibus-DP

Diapositive 112 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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... Chapitre 12 : Profibus-DP

Diapositive 113 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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. Chapitre 12 : Profibus-DP

Diapositive 114 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 FIPIO Chapitre 13 : FIPIO Historique FIPIO et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 115 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : 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 1983-1985 à la spécification de FIP. L ’association de constructeurs et d ’utilisateurs WorldFIP a été créée en 1987 sous le nom de CLUB FIP. http://www.worldfip.org/ WorldFIP est conforme aux standards EN 50170 et IEC 61158.

Diapositive 116 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO FIPIO et le modèle ISO CiA DS-301 = Communication profile VIDE CAN 2.0 A et B + ISO 11898 CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2 CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC 7 6 5 4 3 2 Canal données processus + messagerie PCP EMPTY Maître esclave avec trame unique (registre à décalage) RS 485 Variateurs DRIVECOM HMI MMI COM Séquenceurs de soudage Etc... APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT NETWORK LINK = LLC + MAC PHYSICAL 7 6 5 4 3 2 1

Diapositive 117 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : 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 15 000 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

Diapositive 118 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO Connectique SUBD-9 points standardisée SUBD-9points mâle coté produit Vers câble FIPIO principal ou vers boitier de dérivation

Diapositive 119 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO Exemple d ’architecture ATS48ATV28 Modbus LUFP1 Démarreurs-contrôleurs modèle U Premium Magelis E/S Momentum Micro Passerelle ASi TBX IP20 TBX IP67 Fin de ligne 24 V Fin de ligne ASi Convertisseurs électique-optique Fin de ligne

Diapositive 120 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : 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).

Diapositive 121 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO La couche liaison cycle élem n°1 cycle élem n°2 cycle élem n°3 cycle élem n°4 cycle élem n°5 cycle élem n°6 cycle élem n°7 cycle élem n°8 FEDCBAFEDCBAA EDBAEDBA CACAA FEDCBAFEDCBA EDBAEDBAA Occupation bande passante 100 % Echanges Apériodiques Variables Cycliques t Chaque variable est scrutée à son propre rythme sans perturbation par les échanges apériodiques. Macro-cycle1 Macro-cycle2

Diapositive 122 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO Les familles de profils FSD P : FIPIO Simple Device Profile 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

Diapositive 123 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : 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 8 mots

Diapositive 124 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 13 : FIPIO Syntaxe de dénomination des profils 4 champs permettent d ’identifier un profil : FSD C8 P Famille Structure Nbre E/S Possibilité Paramétrage FRD Reduced FSD Standard FED Extended C Compact M Modulaire 2 Mots 8 Mots 32 Mots P Possibilité paramétrage - Pas de paramètrage

Diapositive 125 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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 Chapitre 13 : FIPIO

Diapositive 126 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Interbus Chapitre 14 : Interbus Historique Interbus et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 127 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus Historique Spécifications du protocole par Phoenix Contact Commercialisation premiers produits Création de l ’association internationale Interbus Club Premiers prototypes Premiers profils Homologation EN 50254 350 000 réseaux installés 4 millions de nœuds connectés 2700 produits 1983 1985 1987 1990 1993 2001

Diapositive 128 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus Interbus et le modèle ISO CiA DS-301 = Communication profile VIDE CAN 2.0 A et B + ISO 11898 CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2 CAL= CAN Application Layer APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT RESEAU LIAISON = LLC + MAC 7 6 5 4 3 2 Canal données processus + messagerie PCP EMPTY Maître esclave avec trame unique (registre à décalage) RS 485 Variateurs DRIVECOM HMI MMI COM Séquenceurs de soudage Etc... APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT NETWORK LINK = LLC + MAC PHYSICAL 7 6 5 4 3 2 1

Diapositive 129 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus 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 :500 Kbits/s Nbre max équipements : 512 La couche physique

Diapositive 130 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : 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 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 Tête de station IP20 pour bus local Tête de station IP 65 pour bus installation - Régénère les données - fournit le 24 V / 4,5 A Tête de station : 170 ENO 396 00 (IP65) 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 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 Bus inter station en dérivation ( remote bus ) Tête de station : 170 BNO 671 00 (IP20 ) Pas d'équipements Schneider sur bus local ni sur "sensor loop"

Diapositive 131 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus Les types de raccordement IP20 IP65 5 2 34 1 Prise M12 IN Mâle coté produit 5 1 43 2 Prise M12 OUT Femelle coté produit Sub D 9 points IN Sub D 9 points OUT Mâle coté produit Femelle coté produit 1 5 6 9 5 1 9 6

Diapositive 132 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus Exemple d ’architecture Premium TEGO POWER FTB ATV50 FTB 400 m max FTB Tête de station 24 V OUTIN 50 m maxi. OUTIN Bus inter stations Bus installation 400 m max entre chaque produits Bus inter stations

Diapositive 133 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : 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).

Diapositive 134 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : Interbus Les échanges acycliques Les données acycliques sont transmises par le protocole PCP. PCP = Peripherals Communication Protocol qui fragmente les données de paramétrage.

Diapositive 135 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 14 : 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).

Diapositive 136 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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. Chapitre 14 : Interbus

Diapositive 137 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Modbus Chapitre 15 : Modbus Historique Modbus et le modèle ISO La couche physique La couche liaison La couche application Les profils Points forts- points faibles

Diapositive 138 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : 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...).

Diapositive 139 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : 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. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique 76543217654321 Maître / Esclave Modbus RS485

Diapositive 140 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : 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. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique 76543217654321 802.4 Anneau à jeton Modbus RS485

Diapositive 141 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Ethernet TCP/IP MODBUS utilise TCP/IP et Ethernet 10 Mbit/s ou 100 Mbits/s pour porter la structure de messagerie MODBUS. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique 76543217654321 CSMA / CD ETHERNET V2 ou 802.3 Modbus TCP IP Ethernet TCP/IP Modbus

Diapositive 142 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Medium :Paire torsadée blindée Topologie : Type bus Avec dérivations et terminaisons de fin de ligne Distance maximum :1300 m sans répéteur Débit :19 200 bits/s (56 Kbits/s sur certains produits) Nbre max équipements : 32 1 maître et 31esclaves La couche physique RS485

Diapositive 143 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Mâle coté produit TIA/EIA-485 / SUB-D 9 points TIA/EIA-485 / RJ45 Connectiques préconisés par Schneider Femelle coté produit

Diapositive 144 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Exemple d ’architecture Micro Quantum Premium ATS48ATV28 Départs moteurs Tesys U ATV58 Tesys U Té Fin de ligne Répartieur Modbus Fin de ligne Boîtier de dérivation

Diapositive 145 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus 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 La couche liaison

Diapositive 146 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : 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 Chaque octet de la trame est transmis sous la forme de 2 caractères 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.

Diapositive 147 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Structure d ’une trame Modbus AdresseChecksumDataFonction 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 ASCII Modbus RTU :CRLF 3A Hex 0D Hex 0A Hex AdresseChecksumDataFonction silence Silence >= 3,5 characters

Diapositive 148 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : Modbus Requête : Exemple de trame en mode RTU Code Fonction = 3 : Read n words Adresse Esclave CRC16 Adresse 1er mot Code Fonct.= 3 Nombre de mots à lire 1 octet 2 octets Réponse : Adresse Esclave CRC16 Nombre d’octets lus Code Fonct.= 3 Valeur du 1er mot 1 octet 2 octets Valeur du dernier mot 2 octets

Diapositive 149 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 15 : 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

Diapositive 150 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 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. Relaltivement lent Pas de communication directe d ’esclave à esclave. Chapitre 15 : Modbus

Diapositive 151 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 16 : Tableau comparatif des différents réseaux Comparaison au niveau physique

Diapositive 152 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 16 : Tableau comparatif des différents réseaux Comparaison au niveau liaison et application

Diapositive 153 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Automates Chapitre 17 : Aperçu de l ’offre de communication IA

Diapositive 154 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Contrôle industriel Chapitre 17 : Aperçu de l ’offre de communication IA

Diapositive 155 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Les étapes de mise en œuvre Câblage de l ’installation Configuration des esclaves : Adresse, vitesse de communication... Par switchs, commutateur rotatif, ou console. Certains produits détectent automatiquement la vitesse et le format de communication Déclaration du coupleur maître dans l ’automate Sauvegarde et transfert de la configuration dans l ’automate Configuration du coupleur maître Avec PL7 pour ASi, Ethernet, FIPIO et Modbus Avec SycCon pour CANopen, et Profibus Avec CMD Tool pour Interbus Sur l ’installation Avec PL7 et configurateur PL7 est le logiciel de programmation des automates Micro et Premium

Diapositive 156 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Les étapes de mise en œuvre Vérification du fonctionnement de la communication par écran de mise au point Développement programme applicatif Test du programme Avec PL7

Diapositive 157 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Les différents types d’échanges L ’ajout dans l ’automate d’un module de communication enrichit l ’application d ’objets pouvant être de 2 types : Objets implicites : Ces variables d ’entrées ou de sorties sont mises à jour automatiquement par l ’UC de l ’automate et le coupleur de communication de façon asynchrone. Objets explicites : Ces variables d ’entrées ou de sorties mises à jour sur demande du programme utilisateur. Il est également possible d ’échanger directement des données entre l ’application et des équipements distants en utilisant des fonctions de communication (Read_var, Write_var, Send_Req, etc…)

Diapositive 158 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Objets implicites Asynchronisme Zone %I ou %IW Zone %Q ou %QW Zone %IMod Processeur automate Infos diagnostic Zone mémoire des entrées Zone mémoire des sorties Coupleur de communication Temps de cycle automate Echanges cycliques automatiques Equipement 1 Equipement 2 Equipement n Bus Temps de cycle réseau Echanges cycliques automatiques

Diapositive 159 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Objets explicites Equipement 1 Equipement 2 Equipement n Bus Coupleur de communication Paramètres de commande Paramètres d ’état Paramètres de réglage courants READ_STS WRITE_CMD WRITE_PAR READ_PAR SAVE_PAR RESTORE_PAR Echanges activés par le programme Echanges activés par le coupleur suite à demande prog. Paramètres d ’état Processeur automate Paramètres de commande Paramètres de réglage courants Paramètres de réglage initiaux Zone %Mwxy* * %Mwxy : Avec x = Numéro Rack - y = Numéro enplacement de coupleur de communication

Diapositive 160 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7 Fonctions de communication Equipement 1 Equipement 2 Equipement n Processeur automate Coupleur de communication Bus Emplacement mémoire interne applicative %MW paramétré dans la requête Mémoire tampon READ_VAR WRITE_VAR Echanges activés par requête* SEND_REQ * %La requête permet de paramétrer à quel équipement on s ’adresse et où sont rangées les données. Echanges activés par le coupleur suite à demande prog.

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Diapositive 1 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Introduction aux réseaux de communication.

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