Transcript LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS

LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
partager des ressources
échanger des données
Améliorer la fiabilité
Réaliser des systèmes
distribués
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Décentraliser le traitement
(pour rendre les automatismes
unitaires plus simples et de
donner de l'autonomie aux unités
fonctionnelles)
C'est l'arrivée des "réseaux
locaux industriels
d'automatismes".
1970…
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
l'évolution de la technologie rend
possible la décentralisation des
E/S et de la périphérie
d'automatisme, ce qui permet de
réaliser des gains sur le coût de
câblage, sur la mise en œuvre,
l'exploitation et la maintenance
par rapport aux solutions
classiques.
C'est l'arrivée des "réseaux de
terrain".
1990…
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
USINE
ATELIER
MACHINE
E/S
Pyramide CIM
(Computer Integrated Manufacturing).
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
USINE
GESTION
ENTREPRISE
ATELIER
CONTRÔLE
PRODUCTION
CELLULE
CALCULATEURS
FICHIERS
MICROORDINATEUR
TABLEAUX
COMMANDE
CENTRALISEE
SUPERVISION
AUTOMATISATION
MACHINE
DONNEES
TERRAIN
FONCTIONS
MESSAGES
API
CONTROLEURS
REGULATEURS
CAPTEURS
ACTIONNEURS
SYSTEMES
MOTS
BITS
INFORMATIONS
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
VOLUME DE DONNEES
USINE
ATELIER
CELLULE
TEMPS NON CRITIQUE
TEMPS > 10 s
TEMPS < 1 s
TEMPS < 0,1 s
MACHINE
T < 0.01 s
TRAITEMENT
DE DONNEES
EN TEMPS
REEL
TERRAIN
TEMPS DE REPONSE
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
INTERNET
USINE
RESEAUX INFORMATIQUES
ATELIER
BUS D ’USINE
CELLULE
MACHINE
BUS DE TERRAIN
TERRAIN
BUS E/S
CLASSIFICATION
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Etoile
Maillage régulier
Bus
Anneau
Arbre
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Entre un noeud et le suivant la communication est
unidirectionnelle.
Le noeud suivant s’occupera de répéter le signal reçu en
entrée ou d’ajouter ses propres informations au moment
approprié.
Il n’est pas possible d’étendre le réseau lorsqu’il est en
fonction, car l’anneau serait alors interrompu. D’autre part,
si un composant du circuit ne fonctionne plus ou un
segment de réseau est interrompu, tout le réseau ne
fonctionne plus !
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Cette configuration permet d’ajouter généralement sans
interruption de service un nouveau noeud au réseau. En outre,
la défaillance d’un composant n’empêche pas aux autres de
pouvoir continuer leur travail. Cependant, comme il est facile
de le deviner, une centralisation des câblages demande une
quantité remarquable de câbles et ne permet pas de couvrir de
grandes distances.
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Un arbre permet des bifurcations, donc des structures
semblables à celles à étoile, mais à chaque branche
plusieurs noeuds peuvent être reliés.
La défaillance d’un noeud n’entraîne donc pas
l’interruption de la communication avec les autres.
D’autre part, idéalement, on est complètement libres
d’ajouter un nouveau segment de réseau...
Cette topologie est diffusée surtout dans le domaine des
bus de terrain.
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Le modèle OSI (Open Systems
Interconnections)
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Le modèle OSI (Open Systems
Interconnections)
Couche 7: Application
Elle a pour rôle de gérer les échanges de données entre les programmes fonctionnant sur
l'ordinateur et les services du réseau (base de données, impression,..)
Couche 6: Présentation
Elle met en forme les informations, pour qu'elles soient lisibles par les applications.
Couche 5: Session
Elle détermine comment les ordinateurs (ou périphériques) configurés en réseau doivent
communiquer.
Couche 4: Transport
Elle corrige les erreurs de transmission et vérifie le bon acheminement des informations.
Couche 3: Réseau
Elle identifie les ordinateurs connectés au réseau et détermine comment les informations
transférées doivent être dirigées.
Couche 2: Liaison de données
Elle subdivise les données en sous-groupes pour les transférer au sein du réseau.
Couche 1: Physique
Elle détermine comment le support de transmission (le cable par exemple) doit être connecté
à l'ordinateur. Elle indique également comment les informations électriques doivent circuler
au sein du réseau.
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REDUCTION DES COUTS :
• Réduction massive du câblage
• Réduction du matériel nécessaire à
l ’installation
REDUCTION DES COUTS DE
MAINTENANCE
• Complexité moindre => Fiabilité accrue
• Maintenance plus aisée : Dépannage « On Line »
• Flexibilité pour l ’extension
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PERFORMANCES GLOBALES
ACCRUES :
• précision de la communication
• Informations disponibles pour tous
les équipements
• Dialogue direct entre 2 équipements
• Structure Distribuée permettant un
éclatement de l ’algorithme en
plusieurs tâches
• Connexion d ’équipements
hétérogènes dans le cas de système
non propriétaire
INCONVENIENTS:
• Temps Réel
• Choix de l’architecture
• Coût direct du réseau
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LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
INTERBUS S
PROFIBUS DP
Longueur MAX 12 KM
Nombre de participants 64 têtes de
stations et 256 modules sur le bus
Structure anneaux
Signaux analogique et numérique
Vitesse 500 Kbits/S
Longueur MAX 1,2 Km
Nombre de participants 32 avec
possibilité de 7 répéteurs (max 122
modules)
Structure ligne
Signaux analogique et numérique
Vitesse 9,6 Kbits/S - 12Mbits/S
(selon longueur)
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Le standard international pour le plus bas niveau
de réseaux d’automatismes
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
65 membres internationaux
8 groupes nationaux d’utilisateurs
Belgique
Allemagne
Japon
France
Pays Bas
Grande Bretagne
Suisse
USA
Italie
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Technologie prise vampire
• câble plat à codage mécanique
- même technologie utilisée pour
câble plat à
détrompage mécanique
données et puissance
• connecteurs à «prises vampires»
- simple & sûr
- indice de protection jusqu’à IP67,
même après déconnexion
• esclaves à connexion directe
- capteurs, actionneurs
- terminaux d’électrovannes
- modules électriques
prises vampires
boitier de
l’esclave
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Comparaisons de câblage
M1
M2
M3
C1
C2
Maître
C3
C4
câblage traditionnel
avec AS -Interface
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
etoile
ligne
contrôleur
Maître
contrôleur
arborescence
branchements
contrôleur
contrôleur
Maître
Maître
Maître
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
Topologie libre du réseau
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
esclave
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simple !
Connecter une nouvelle ligne n’importe où
Esclave
Connecter un nouvel esclave n’importe où
Esclave
Esclave
Esclave
Esclave
détection automatique de défauts de câblage
augmenter le nombre d’E/S sans changer les
enveloppes
élargissement du réseau n’importe où et
n’importe quand
installation possible par personnel non-qualifié
pré-assemblage des systèmes en usine au lieu
de sur site
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contrôleur
Maître
Appels du maitre
vers l'esclave
vers l'esclave
vers l'esclave
vers l'esclave
Slave 1
Réponses des esclaves
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 principe maître-esclave
 câble 2-fils non-blindés
 jusqu’à 31 esclaves
sur une ligne
 données et puissance sur un
même câble
 chaque esclave peut avoir jusqu’à
4 entrées TOR + 4 sorties TOR
 longueur max. de ligne: 100 m
(300m avec
répéteur/prolongateur)
 4 bits en plus pour paramétrage
par esclave
 Max. 248 entrées et sorties TOR
 également possible:
E/S analogique
 adressage automatique
par le bus
 résistance de terminaison
pas nécessaire
 topologie libre du réseau
 indice de protection jusqu’à
IP67, avec possibilité de
niveaux supérieurs
 temps de cycle < 5 ms
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Les modules AS-Interface permettent la connexion de
capteurs et d’actionneurs conventionnels:
D0 = capteur 1
Une connexion
D1 = capteur 2
D2 = actionneur 1
Un boîtier
Esclave avec
circuit intégré
AS-Interface
D3 = actionneur 2
P0
Auto-surveillance
énergie
Jusqu’à 4
capteurs
ou/et
4 actionneurs
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Gamme de produits
Blocs
d’alimentation
alimentations
Passerelles
Maître
plc / pc
Composants
de sécurité
Modules
E/S
Actionneurs
Capteurs
Systèmes
intégrés
Accessoires,
Répéteur/unité
d’extension
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Que peut-on économiser ?
hardware
cartes d’E/S dans automate,pc
taille des armoires
dépenses (gaspillées )
montages PG
temps d’installation diminué
temps de test diminué
temps de conception de schémas de
câblage diminué
coût de marquage de câbles et borniers
diminué
connecteurs multiples
goulottes, ponts
chemins d’anneaux
boitiers terminaux
borniers de distribution
câbles / fils
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
un réseau pas cher
un réseau à fonctionnement sûr
et fiable même dans les
circonstances les plus difficiles
un réseau qui fonctionne en
temps réel
un réseau à multiples usages
un réseau d’installation facile
un réseau d’évolutivité rapide et
flexible
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Evolution
L'adoption de protocoles standard
mondiaux Ethernet et TCP-IP, les
nouvelles technologies, associées
aux Intranet et Internet, assurent un
accès
aux
données
de
l'automatisme, en tout lieu, à toute
personne autorisée. Le concept
"Transparent Factory" s'appuie sur
toutes ces nouvelles technologies
de l'information et de la
communication (NTIC).
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Internet
LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Librairie Ethernet
Open TCP/IP
Modbus TCP/IP
sur Ethernet
Kit d’ouverture SDKC pour
fonctions dédiées PL7
écrites en Visual C++
Partenaires Fipio/Modbus+
Partenaires Ethernet
Partenaires Modules
Ouverture à protocoles tiers
sur liaison série SCP
BUSX OPEN
Coupleurs maitre
- Modbus plus
- Interbus S
- Profibus
- CAN Open
Les standards traditionnels
- Uni-Telway
- Modbus
- FIPWAY
- Ethway
- …...
Catalogue E/S distribuées sur bus tiers
DeviceNet/ControlNet
Profibus
Interbus
Asynchrone (Arythmique)
Désigne un mode de transmission dans lequel l'émetteur et le récepteur ne se sont pas synchronisés au préalable -chaque mot ou caractère possède
sa propre synchronisation.
Bande passante
Mesure de débit correspondant au volume maximal d'informations pouvant être traitées par un périphérique.
Baud
Le baud indique la vitesse de transmission. Ne pas confondre cette unité et le nombre de bits par seconde. Ce dernier correspond au taux de
transfert des informations, autrement dit à la quantité de bits de données transmise chaque seconde.
Bidirectionnel (Duplex)
Mode de transmission permettant le transfert d'informations dans les deux sens sur un même canal. Il peut être simultané (on parle souvent alors
de "full duplex") ou non simultané.
Bps (Bit par seconde)
Unité de mesure de la vitesse maximale d'un modem. A ne pas confondre avec Baud.
Bruit
Perturbation indésirable susceptible de dégrader l'information contenue dans un signal.
Checksum (Somme de contrôle)
Mot contenant une valeur calculée à partir des bits d'un message ou d'un bloc pour détecter les erreurs de transmission.
Coaxial
Qualifie un câble dans lequel l'un des deux conducteurs est central, pendant que l'autre sous forme de tresse métallique, entoure concentriquement
le premier, empêché d'entrer en contact avec lui par une gaine isolante.
Concentrateur (Hub)
Matériel qui regroupe plusieurs canaux de transmission lents de façon à les additionner pour mieux utiliser un canal rapide.
CRC (Cyclic Redundancy Check)
Mécanisme de contrôle appliqué régulièrement à des blocs fixes de données dans une communication. Le "mot" de contrôle (ou le CRC) est
ajouté à la fin de chaque bloc et permet au récepteur de constater que le bloc a été corrigée.
Contrôle cyclique par redondance d'une information, c'est-à-dire du calcul d'une valeur transmise, codée sur 8, 16 ou 32 bits.
Duplex (Bidirectionnel)
Mode de transmission permettant le transfert d'informations dans les deux sens sur un même canal. Il peut être simultané (on parle souvent alors
de "full duplex") ou non simultané.
ETCD (Equipement de terminaison de circuit de données - Data Circuit Terminating Equipment.)
Ethernet
Réseau local conçu à l'origine par Xerox, DEC et Intel, aujourd'hui normalisé par ISO. Il fonctionne normalement à 10 Mbits par seconde sur un
câble coaxial et une topologie en bus.
ETTD (Equipement terminal de traitement de données - En anglais DTE, Data Terminal Equipement)
Expression qui dans le vocabulaire officiel des télécommunications désigne un appareil connecté à un réseau capable de recevoir et/ou d'émettre
des données.
Full-Duplex (Bidirectionnel simultané)
Mode de transmission d'une ligne ou d'un équipement où les informations transitent en même temps dans les deux sens.
Gateway (Passerelle)
Half-duplex (Bidirectionnel non simultané)
Transmission où le même canal est utilisé alternativement dans un sens puis dans l'autre. On dit aussi "à l'alternat".
HTML (Hypertext Markup Language)
Version simplifiée pour le Web de la norme SGML (Standard Generalized Markup Language), langage de document structuré, avec liens hypertextes, utilisé en gestion documentaire (ISO 8879).
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
Protocole d'accès à une adresse du World Wide Web.
Hub (Littéralement "moyeu" ou "plaque tournante")
Coffret ou armoire de concentration dans un réseau local. Par extension, quelquefois utilisé pour désigner un centre nodal de télécommunications
longue distance ou internationale.
Internet
Réseau de portée mondiale interconnectant des centaines de réseaux spécifiques et auquel sont reliés quelques dizaines de millions d'utilisateurs
individuels et professionnels.
LAN (Local Area Network
Réseau local)
Répartiteur
Dans un câblage, désigne un centre de distribution intermédiaire (armoire, coffret, local...) concentrant des câbles desservant les usagers.
Répéteur
Equipement servant à régénérer ou à remettre en forme un signal affaibli. Il ne modifie pas le contenu du signal et n'intervient qu'au niveau 1
(Physique) du modèle OSI.
RNIS (Réseau numérique à intégration de services)
Réseau mettant à profit les techniques de numérisation pour transporter sur la même infrastructure plusieurs services concernant la voix, les
données ou les images.
Routeur
Désigne un équipement qui assure la fonction d'acheminement (routage) d'une communication à travers un réseau (niveau 3 du modèle OSI).
Synchrone
Mode de transmission dans lequel l'émetteur et le récepteur fonctionnent au même rythme, calés sur une même horloge.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
Protocole de communication d'Internet, créé initialement par le Département américain de la Défense pour gérer un réseau local de type Ethernet
sous le système d'exploitation Unix.
WWW (World-Wide Web)
Le plus célèbre service d'informations sur Internet, avec un système de recherche basé sur la technologie de l'hypertexte