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Partie8 Les réseaux de terrain 1. Introduction Généralement le terme « réseau d

Partie8 Les réseaux de terrain 1. Introduction Généralement le terme « réseau de terrain » regroupe tous les bus de communication utilisés dans le monde industriel, néanmoins, on peut distinguer trois bus de complexités différentes : - Le Réseau d’usine : c’est un réseau local industriel basé sur Ethernet de type MAP - Le Réseau d’atelier : pour relier les unité intelligentes ou à intelligence limité. - Le Réseau de terrain ou capteurs/actionneurs pour relier les nœuds à intelligence limitée ou nulle. Le niveau terrain est le plus proche de la production; il correspond aux différentes machines qui assurent la fabrication, la transformation, l’assemblage autour d’un objet ou d’un ensemble.  Le réseau de terrain (Fieldbus) est un réseau local industriel. Il est qualifié d’industriel car orienté production et local car établi dans une partie de ce site de production que constitue une entreprise.  C’est un réseau de communication numérique reliant différents types d’équipements d’automatisme intelligents ou à intelligence limitée pour permettre leur coopération tel que : les capteurs, les actionneurs, les automates programmables, les machines à commande numérique, les robots, les calculateurs ...etc.  Les distances de communications sont assez faibles par rapport aux autres types de réseaux, souvent inférieures à quelques dizaines de mètres.  Une topologie en bus est généralement adoptée pour sa facilité de mise en place, d’évolution (ajout ou retrait de systèmes) et d’extension (répéteurs).  Les réseaux de terrain sont de plus en plus intégrés dans le monde industriel. On trouve aujourd’hui deux types de standards de réseaux de terrain : - Standards de faits : tel que Interbus, LONWorks, - Standards internationaux : tel que : WorldFIP(Europe), Profibus( USA) 2. Avantages des réseaux de terrain Le but initial des bus de terrain était de remplacer les anciens systèmes centralisés en distribuant le contrôle, le traitement des alarmes, le diagnostique aux différents équipements qui sont devenus de plus en plus intelligents. Fig.1 Système de contrôle direct Fig.2 Systèmes de contrôle distribué Fig.3 Bus de terrain Les anciens systèmes de communication industriels utilisaient la boucle de courant 4-20 mA, qui est un moyen de transmission analogique permettant de transmettre un signal analogique sur une grande distance sans perte ou modification, pour relier les équipements aux machines de contrôle : Fig.4 Boucle de courant 4-20 mA Après l’apparition de la communication numérique, cette technique a été rapidement remplacée par les bus de terrain. Cela permet plusieurs avantages: - Réduction massive du câblage : un seul câble en général pour tous les équipements - Possibilité de réutiliser le câblage analogique existant dans certains cas - Réduction du temps d’installation - Réduction du matériel nécessaire à l’installation - Augmentant les performance de l’automatisme - Maintenance plus aisée : temps de dépannage réduit, localisation des pannes possibles grâce à des diagnostics en ligne («on line») donc à distance - Flexibilité pour l’extension du bus de terrain et pour les nouveaux raccordements. - Précision : communications numériques : la donnée numérique transférée est sans erreur de distorsion, de réflexion... contrairement à un signal analogique - Les données et mesures sont généralement disponibles à tous les équipements de terrain - Communications possibles entre deux équipements sans passer par le système de supervision - La structure distribuée permet de faire résider des algorithmes de contrôle au niveau de chaque équipement de terrain (chaque noeud) - Accès à des variables multiples pour un noeud 3. Classification Généralement, on regroupe sous le terme «bus de terrain» tous les bus de communication industriels. On distingue néanmoins par complexité décroissante :  Le Bus d’usine : réseau local industriel basé sur Ethernet de type MAP ou TOP (se rapproche du réseau local IP)  Le Bus de terrain («Feld Bus»)  Le Bus de bas niveau («Sensor Aktor Bus») : bus capteur/actionneur Bus de terrain : - Permet l’envoi de trames de quelques dizaines d’octets à 256 octets... - Temps de réaction de quelques ms à quelques dizaines de ms - Relie de unités intelligentes qui coopèrent dans l’exécution de travaux - Possibilité d’accès au niveau inférieur (capteur/actionneur) Bus capteur/actionneur : - Relie entre eux des noeuds à intelligence limitée ou nulle - Temps de réaction primordial - Limitation du nombre de données à faire circuler sur le bus Dans nos jours, il existe plus d’une cinquantaine de spécifications différentes de réseaux de terrain (CAN, LON, Profibus-FMS/PA, WorldFip, Interbus, Profibus-DP, ASInterface, Bitbus, Arcnet, Sercos, Modbus Plus, P-net, FAIS, EIBus, VAN, PLAN, Sibus, Batibus, Hart, Modbus/Jbus, Bus DIN, etc.) La figure suivante donne une classification de quelques réseaux de terrain selon la complexité de leurs équipements et le flot d’informations échangées. Fig.5 Classification des bus de terrain selon la complexité La figure suivante donne une classification des réseaux de terrain selon le niveau de contrôle dans le quel ils sont utilisés, et selon les applications réalisées. Fig.6 Classification des bus de terrain selon les fonction Les réseau de bas niveau sont très diverses aussi, la figure suivante montre les différents types de capteurs et d’actionneur et leur utilisation ainsi que les réseau capteurs/actionneurs qui les utilisent : Fig.7 Champs d’application des réseaux capteurs/actionneurs uploads/Industriel/ partie-8-les-reseaux-de-terrain.pdf