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Chapitre 2 Bus de terrain et réseaux locaux industriels 1. Réseaux locaux indus

Chapitre 2 Bus de terrain et réseaux locaux industriels 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • L’environnement industriel englobe tous les équipements qui participent à la chaîne de production que ce soit pour la fabrication, le contrôle ou la maintenance. Ces équipements peuvent être des : • Machines, • Robots, • Automates(PLC), • Capteurs, • Actionneurs, • …etc. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 2 Qu’est-ce qu’un environnement industriel ? • Réseau industriel 1. Principes de base similaires aux réseaux informatiques. • Un seul câble permet de transmettre de nombreuses informations codées sous forme binaire. 2. Caractéristiques particulières pour répondre aux exigences industrielles. 3. Raccordement des électroniques réparties, où chaque électronique doit savoir dialoguer en utilisant le protocole du bus de terrain. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 3 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Le terme «bus de terrain» a été utilisé depuis des dizaines d'années alors que les réseaux de communication industriels étaient en constantes évolution. • Par conséquent, ce terme a été utilisé (et sera utilisé) pour désigner beaucoup de choses différentes de telle façon qu'il devient difficile de bien comprendre ce qu'il signifie de nos jours. • (Et plus généralement, quelles sont les notions comprises dans les terme «bus» ou «bus de données» ? • Un «bus» constitue t'il un «réseau» ? • Un «réseau» est il un «bus» ? • Et que peut on penser du terme «réseau de terrain» utilisé en lieu et place du terme «bus de terrain» ? Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 4 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Gestion automatisée – du chauffage – de la ventilation – de l’accès – de l’éclairage • Surveillance et pilotage Exemple de processus chimiques. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 5 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Automatisation des machines d’impressions (Imprimerie) Automatisation d’une ligne de Production Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 6 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 7 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 8 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Architectures centralisées Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 9 Architecture Centralisée Câblage traditionnel 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 10 Architectures décentralisées 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 11 Architecture Décentralisée Usage Bus de terrain 2 câbles pour l’alimentation électrique 12 V DC 1 paire torsadée pour les transferts d’informations 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Principe de la décentralisation • Objectifs principaux Simplifier le câblage. Baisser les coûts. Maitriser le câblage • Deux approches utilisées Décentralisation de la périphérie seulement. Décentralisation du contrôle complet. • Moyen utilisé Transmission de nombreuses informations par un bus de terrain. Remplace les nombreuses liaisons filaires par un câble unique. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 12 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Coupleur • Gère seulement des entrées sorties. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 13 • Contrôleur • Permet en plus d’exécuter un programme localement. Coupleur BK3120 Contrôleur BC3100 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Coupleur et contrôleur ? 1. Décentralisation de la périphérie seulement : a. Le programme est toujours hébergé par un contrôleur central. b. La périphérie décentralisée est gérée par un coupleur électronique qui traduit : • Les messages du bus de terrain en signaux pour les actuateurs. • Les signaux capteurs en messages sur le bus de terrain. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 14 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain 2. Décentralisation du contrôle complet : a. Une partie du programme est hébergée par un contrôleur déporté. b. Le contrôleur central donne des ordres au contrôleur déporté à travers le bus de terrain. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 15 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain 3. Décentralisation Mixte • Un contrôleur déporté peut aussi donner accès directement à une partie de la périphérie à un contrôleur central. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 16 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Un automate peut communiquer par un bus de terrain – Une carte électronique gère le protocole correspondant – Le programme automate peut lire et écrire des variables vers cette carte. – Ces variables reflètent l’état d’entrées sorties de la périphérie déportée connectée au bus de terrain. • L’automate peut aussi se comporter en esclave. – Un maître peut alors lire et écrire des variables de l’automate à travers le bus de terrain Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 17 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain L’automate et le Bus de terrain ? • Messages codés en binaire – Les bus de terrain sont des réseaux numériques. – Tout est donc codé numériquement en binaire. • Notion d’adresse – Plusieurs périphériques différents présents sur le bus. – Le destinataire d’un message est désigné par une adresse. • Pour transmettre l’information vers un périphérique : – Le message contient l’adresse du périphérique. – Les informations à placer sur les sorties. Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 18 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain Type d’information transmise par un bus de terrain ? Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 19 Type d’information transmise par un bus de terrain ? • Des périphériques vers le contrôleur – Pour chaque entrée tout ou rien : 1 bit valant 0/1 – Pour chaque entrée analogique : • valeurs codées en binaire • Habituellement 8, 12 ou 16 bits • Du contrôleur vers les périphériques – Pour chaque sortie tout ou rien : 1 bit valant 0/1 – Pour chaque sortie analogique : • valeurs codées en binaire • Habituellement 8, 12 ou 16 bits 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Ne comporte que les couches 1, 2 et 7. • Implémentation rapide et efficace • Si vraiment nécessaire – ce qui appartiendrait aux couches 4, 5 et 6 est regroupé avec la couche 7 – ce qui appartiendrait à la couche 3 est regroupé avec la couche 2 Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 20 Modèle OSI Optimisation pour les bus de terrain 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Rôle – Elle assure la transmission d’une suite de bits sur le média de transmission • Contenu – Interfaces mécaniques (connecteurs) et électriques. – Mécanismes d’activation et de désactivation des connexions physiques. – Protocoles d’échange de bits. – Informe la couche supérieure en cas de problème de transmission physique – Supports de transmission (médias)  fils torsadés, câbles coaxiaux, fibres optiques, ondes radioélectriques Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 21 1. La couche physique 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Rôle – Assure la transmission sans erreur d’un bloc de données (trame) – Permet le transfert fiable d’informations entre systèmes connectés. – Divise les données sous forme de trames transmissibles. – Détecte les erreurs de transmission et provoque éventuellement la correction ou la retransmission. – Régule l’accès au média le flux d’informations sur la liaison. • • Contenu : elle comporte 2 sous couches – MAC : Medium Access Control • Règles d’accès au support de transmission. – LLC : Link Layer Control • Gère le flux des informations Bus de Communication et Réseaux Industriels T.AIT-IZEM Licence Automatique 22 2. La couche liaison 1. Réseaux locaux industriels 2. Objectifs des bus de terrain 3. Classification des bus de terrain • Rôle – Fournit les fonctions applicatives de haut niveau. – Donne du uploads/Industriel/ bcri-ch2.pdf