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RESEAUX DE TERRAIN & SUPERVISION 2 INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATIO N 1 Que signi

RESEAUX DE TERRAIN & SUPERVISION 2 INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATIO N 1 Que signifie ‘automatisation ‘ ? • Equiper une installation de sorte qu’elle exécute sa fonction de manière totale ou partielle sans intervention humaine . 3 INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Le modèle Entrée / Sortie : 4 INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 5 Un système d‘automatisation se compose des éléments suivants : (1) de capteurs, (2) d‘actionneurs , (3) d‘un API (4) et d‘un système de communication qui relie les autres composants. INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 6 • Les capteurs : INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 7 • Les actionneurs : INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 8 • LES API: INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 9 • LES API: les modules d’entrées INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 10 • LES API: les modules de sorties INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 • Composants d’un système d‘automatisation industrielle : 11 • Les relais : INTRODUCTION A L‘AUTOMATISATION CHAPITRE 1 12 EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATIO N 2 13 • Gestion indépendante des UC • Automatismes indépendants • Contrôle centralisé • Distance de câblage (quelques kilomètres) • Autant de câble que de capteur/actionneurs Coût d’étude et de mise en œuvre élevés. Durée de mise en œuvre et de maintenance accrue. EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 14 • Apparition des réseaux de terrain • Gestion coordonnée des UC • Contrôle distribué • Distance de câblage (quelques dizaines de mètres) EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 15 • Apparition des réseaux de terrain • Gestion coordonnée des UC • Contrôle distribué • Distance de câblage (quelques dizaines de mètres) EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 16 • Gestion hiérarchisée de la commande • Contrôle distribué • Les capteurs/actionneurs sont directement sur le réseau • Distance de câblage analogique E/S  0 EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 17 EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 18 EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION Décentralisation des entrées/sorties: CHAPITRE 2 19 Exemple dans le domaine automobile : Sur une Peugeot, on a réduit le faisceau de 200 fils à 5 fils ! EVOLUTION DES SYSTEMES D’AUTOMATISATION CHAPITRE 2 20 DEFINITION & NOTIONS DE BASE 3 • Terrain : espace géographique limité. • Bus : ensemble de conducteurs commun à plusieurs circuits permettant d’échanger des données entre l’équipement connecté. • Topologie : la manière de répartir l’équipement communicant et les fonctions du traitement des données. • Réseau : L’ensemble des moyens de communication permettant aux différents systèmes éloignés de communiquer et d’échanger des données entre eux. 21 DEFINITION CHAPITRE 3 • Réseau local industriel : réseau de communication numérique entre les équipements industriels éloignés (déportés). • Bus de terrain : C’est le terme générique d’un réseau local industriel dédié aux systèmes de l’automatisme industriel et reliant différentes types d’équipement d’automatisation : - Entrés/ Sorties - -Automates Programmables 22 DEFINITION CHAPITRE 3 23 LES ÉLÉMENTS MIS EN ŒUVRE LORS D’UNE COMMUNICATION CHAPITRE 3 24 LES TYPES D’INFORMATIONS CHAPITRE 3 25 RAPPEL SUR LA REPRÉSENTATION NUMÉRIQUE DES DONNÉES CHAPITRE 3 26 REPRÉSENTATION NUMÉRIQUE DES TEXTES Application : trouvez le code de la lettre B en décimal et en binaire. (hexadécimal) CHAPITRE 3 27 LES TECHNIQUES DE TRANSMISSION CHAPITRE 3 28 LES TYPES DE TRANSMISSION CHAPITRE 3 29 LES TYPES DE TRANSMISSION La transmission parallèle : CHAPITRE 3 30 LES TYPES DE TRANSMISSION La transmission parallèle : CHAPITRE 3 31 LES TYPES DE TRANSMISSION La transmission série : CHAPITRE 3 32 LES TYPES DE TRANSMISSION La transmission série : CHAPITRE 3 33 LES TYPES DE TRANSMISSION CHAPITRE 3 • Sur un réseau toutes les informations transitent sur le même support et doivent donc avoir le même format: par conséquent toutes les informations seront codées sous formes numérique (capteur avec conversion analogique/numérique intégrée). • Pour des raisons liées au coût de câblage et à la robustesse, la plupart des réseaux de communication industriels utilisent : une transmission numérique série asynchrone half-duplex 34 LES RÉSEAUX DE COMMUNICATION INDUSTRIELS CHAPITRE 3 35 LES PRINCIPAUX SUPPORTS UTILISÉS CHAPITRE 3 Paire torsadée blindée & le câble coaxial : 36 LES PRINCIPAUX SUPPORTS UTILISÉS CHAPITRE 3 La fibre optique: 37 LES PRINCIPAUX SUPPORTS UTILISÉS CHAPITRE 3 38 LES PRINCIPAUX SUPPORTS UTILISÉS La fibre optique: 39 LES PRINCIPAUX SUPPORTS UTILISÉS CHAPITRE 3 40 TOPOLOGIE DES RESEAUX CHAPITRE 3 41 CHAPITRE 3 RÉPÉTEUR - HUB - SWITCH 42 CHAPITRE 3 TRANSCEIVER - BRIDGE 43 CHAPITRE 3 ROUTEUR - PASSERELLE 44 BESOINS & POSITIONNEMENT DES PRINCIPAUX RÉSEAUX 4 45 CLASSIFICATION DES RESEAUX DE TERRAIN CHAPITRE 4 • On distingue par complexité décroissante les réseaux de terrain suivant : – Le Réseau d’Usine : Réseau Local Industriel basé sur Ethernet (MAP,TOP, TCP/IP) – Le Bus de Terrain (Field Bus) pour relier des Unités Intelligentes (Profibus DP…) – Le Bus de bas niveau Capteurs/Actionneurs (Sensor/Actuator Bus) (AS-i…) 46 CLASSIFICATION DES BUS DE TERRAIN CHAPITRE 4 47 PYRAMIDE CIM CHAPITRE 4 48 POSITIONNEMENT DES PRINCIPAUX RÉSEAUX ET BUS CHAPITRE 4 49 MODELE OSI 5 50 CHAPITRE 5 MODELE OSI 51 CHAPITRE 5 MODELE OSI 52 CHAPITRE 5 MODELE OSI Envoi d’un message de l’hôte A vers un l’hôte B: 53 CHAPITRE 5C MODELE OSI Envoi d’un message de l’hôte A vers un l’hôte B: 54 Un bus de terrain est base sur la restriction du modèle OSI a 3 couches : ● Couche Application ● Couche Liaison ● Couche Physique C'est un réseau bidirectionnel, sériel, multibranche (multidrop), reliant différents types d‘équipements : E/S déportées, Capteur / Actionneur, Automate programmable (API), CNC, Calculateur, PC Industriel, ... MODELE OSI REDUIT CHAPITRE 5 55 LA COUCHE PHYSIQUE CHAPITRE 5 RS-232 / RS-422 / RS-485 Industrial Standards 56 LA COUCHE PHYSIQUE CHAPITRE 5 RS-232 / RS-422 / RS-485 Industrial Standards 57 Les principaux moyens d ’accès au médium 6 58 MAÎTRE - ESCLAVE CHAPITRE 6 59 Anneau à jeton = Token ring CHAPITRE 6 60 Accès aléatoire CHAPITRE 6 61 CSMA/CD CSMA/CA CHAPITRE 6 62 7 63 Historique Historique  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  1992 : Premiers chips disponibles Création de l ’association ASi internationale : http://www.as-interface.net/ basée en Allemagne. Schneider entre dans l ’association.  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 » CHAPITRE 7 64 ASi et le modèle ISO ASi et le modèle ISO CHAPITRE 7 65 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 La couche physique CHAPITRE 7 66 Exemple d ’architecture Exemple d ’architecture CHAPITRE 7 67 Exemple d ’architecture Exemple d ’architecture CHAPITRE 7 68 Points forts - points faibles 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 CHAPITRE 7 69 8 70 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/ Historique Historique CHAPITRE 8 71 Les 3 versions de Profibus Les 3 versions de Profibus CHAPITRE 8 72 Profibus et le modèle ISO Profibus et le modèle ISO CHAPITRE 8 73 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 La couche physique La couche physique CHAPITRE 8 74 Les types de raccordement uploads/Industriel/ cours.pdf