2. Pr Bsiss Mohammed
◼ Comment peut-on communiquer le manque de la matière première
d’une chaine de production géré par un automate programmable qui
gère l’ensemble du processus de l’usine?
Introduction
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3. Pr Bsiss Mohammed
◼ Comment un automate de sécurité peut lire la valeur d’une grandeur
dans un autre automate?
◼ Dans une chaîne de production, comment synchroniser les différents
ateliers?
◼ Comment à partir de la société mère peut-on maintenir une application
pour automate?
Introduction
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4. Pr Bsiss Mohammed
Voilà autant de questions qui trouvent leurs réponses dans
le développement des réseaux industriels.
Introduction
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5. Pr Bsiss Mohammed
Voilà autant de questions qui trouvent leurs réponses dans
le développement des réseaux industriels.
Introduction
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6. Pr Bsiss Mohammed
◼ Amélioration de la productivité et de la diversité de la production
nécessite:
◼ La maîtrise de la gestion de production
◼ Automatisation des processus d’usine par des automates évolués
des systèmes ERP
◼ Communiquer tous ces éléments constitutifs d’un système de
production dans sa globalité
Nécessité des réseaux
Un nouvel outil informatique apparaît alors,
avec sa problématique scientifique :
Le réseau local industriel.
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7. Pr Bsiss Mohammed
◼ Les objectifs du réseau local industriels sont:
◼ Faire communiquer les équipements de divers nature, en intégrant
une caractéristique importante -> Le temps, La fiabilité des
informations
Nécessité des réseaux
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8. Pr Bsiss Mohammed
◼ Car les réseaux locaux industriels posent deux grades pilés à
maintenir et à maitriser.
◼ Les difficultés liés au matériel et les problèmes d’ordre logiciel
◼ Le premier pilier présente les infrastructures et les équipements sur
le réseau. Il s’agit des problèmes de câblage, d’interconnexion,
d’adressage etc.
Problématique RLI
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9. Pr Bsiss Mohammed
◼ Un réseau est un ensemble formé de lignes ou d’éléments qui
communiquent ou s’encroisent (Larousse). Au sein d’une société
présente un système qui communique les informations entre plusieurs
automates programmables industriels, des ordinateurs, des
imprimantes, des capteurs et des actionneurs.
◼ Les données communiquées entre les équipements sont variées.
◼ Un automate programmable peut par exemple échanger avec une vanne
des mots des bits dans le but de donner des consignes de vitesse de
fermeture ou des modes d’arrêt et de marche.
◼ Un ordinateur de bureau peut traiter des textes, des rapports et
échanger des fichiers ou des ensembles de mots pour une recette de
production.
Définition du terme réseau
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10. Pr Bsiss Mohammed
◼ L’histoire des réseaux locaux industriels remonte à la fin des années 70, avec
l’apparition des équipements industriels numériques intelligents et des réseaux
informatique de bureaux.
◼ Leur apparition est venue répondre,
◼ premièrement, à la demande croissante de productivité dans le domaine industriel
par l’automatisation de la communication entre les différents équipements industriels
(de contrôle et de commande) de façon à éliminer les pertes de temps et les risques
d’erreurs dus aux interventions humaines.
◼ deuxièmement, au besoin d’interconnexion des équipements industriels informatisés
hétérogènes
Historique des réseaux locaux industriels
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11. Pr Bsiss Mohammed
◼ Une usine intégrée englobe á la fois
des principes économiques
d’intégration verticale par le contrôle
de l’ensemble des stades de la
production et la distribution qu’ainsi
une intégration horizontale en
regroupant certaines activités
1- Besoin de la gestion (Comptabilité,
gestions des données entre différent
département, finance etc.)
2- Besoin de bureau (Documentation,
Conception assisté par ordinateur CAO)
3- Besoin de production (gestion de la
production assistée par ordinateur
GPAO), maintenance, surveillance)
Modèle d‘usine intégrée
Système de production
Conception
Méthodes
CAO / FAO
Calcul des besoins
matières & charges
GPAO
Getion
Commerciale
Plan
Direktion
Produit
Commandes
Marché stratégies
Base
De
données
GPAO
Suivi
Quoi et
quand?
Quoi et quand?
Achats
Comment
Qualité
Performances
Données
techniques
Propositions
Demande de
devis
Planning
Performannces
Coût
Capacités
Résultats
Simulations
Validations
Simulations
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12. Pr Bsiss Mohammed
Ces réseaux locaux industriels, parfois appelés abusivement réseaux de
terrain, s’inscrive donc à différents niveaux au sein de la pyramide CIM et
les informations circulent suivant le besoin des utilisateurs.
◼ Besoin de la gestion (Comptabilité, gestions des données entre différent
département, finance etc.)
◼ Besoin de bureau (Documentation, Conception assisté par ordinateur
CAO)
◼ Besoin de production (gestion de la production assistée par ordinateur
GPAO), maintenance, surveillance)
Concept Computer Integrated Manufactured
La pyramide de CIM
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14. Pr Bsiss Mohammed
◼ Les installations industrielles peuvent être organisé en 4 niveaux
d’abstraction
Concept Computer Integrated Manufactured
La pyramide de CIM
14
Niveau 0 : les constituants
Commande et protéction: Les pré-actionneurs
Actionner et mesurer: Les capteurs et actionneurs
Niveau 1: la commande
Traitement et dialogue: La commande
Configuration et diagnostic: La maintenance
Niveau 2: la supervision
Conduite, optimisation et surveillance
Niveau 3: la gestion de la production
Ordonnancement et suivi de production
Contrôle qualité et suivi des moyens
Niveau 4 : Le système d’information de l’entreprise
Gestion globale de l’entreprise
16. Pr Bsiss Mohammed
Production
Marketing
and Sales
Dépôt 1
Dépôt 3
Dépôt 2
Smart Grid
Marketing
and Sales
Marketing
and Sales
Client
Gestion et planning
Engineering
Engineering Production
Production
Fournisseur
Soustraitance
Engineering
Key Performance
Indicator (KPI)
Extern
Designer
Besoin au sein de RLI des logiciels entreprise
ressource planning ERP
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17. Pr Bsiss Mohammed
◼ Un système qui ne permet pas de communiquer avec d’autres
équipements de constructeurs différents est dit privé avec un réseau
spécifique
◼ Un système qui permet de communiquer entre équipement de
constructeurs différents est dit ouvert. On distingue des systèmes
avec des :
Réseaux homogènes: Proposés par des constructeurs d’équipements
automatisés.
Réseaux hétérogènes : Ils sont indépendants des constructeurs,
comme la transmission des données via TCP/IP, PROFIBUS, Modbus,
Profinet etc.
Classement des réseaux en fonction de leur type
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19. Pr Bsiss Mohammed
◼ Au bas niveau on retrouve le bus de terrain qui communique
directement avec les capteurs et les actionneurs.
BUS de terrain
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20. Pr Bsiss Mohammed
◼ Á ce niveau on distingue trois genres de bus de terrain.
◼ Bus des capteurs et actionneur est un moyen de communication simple
◼ Bus des appareils est un moyen de communication complexes ou sont raccordés des
équipements complexes, moteurs, vannes et régulateurs
◼ Field bus permet une communication á haute vitesse. Il est orienté dans le contrôle
de procédé. L’alimentation et la communication
BUS de terrain
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21. Pr Bsiss Mohammed
BUS de terrain
SENSOR BUS
Bit
DEVICE BUS
Octet
FIELD BUS
Bloc
Contrôle logique
Équipement simple Équipement complexe
Figure 2-5: Bus de terrain
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22. Pr Bsiss Mohammed
Il est évident que le trafic entre des capteurs, des actionneurs et des
automates n’est pas le même qu’entre un système de contrôle de
fabrication assisté par ordinateur (CFAO) et un contrôleur de cellule de
fabrication.
Caractéristiques du traffic
SENSOR BUS
Bit
DEVICE BUS
Octet
FIELD BUS
Bloc
Contrôle logique
Équipement simple Équipement complexe
Les besoins diffèrent selon des critères tels
que :
-la taille des données à transmettre
-Le débit et
-les contraintes de temps associées
-La distance et la nature de l’information
-Le nombre de nœuds
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23. Pr Bsiss Mohammed
Le nombre de nœuds reliés par le réseau de chaque niveau diminue en
montant les niveaux :
◼ Le niveau terrain comporte un nombre très important de nœuds tel
que les capteurs les actionneurs, les machines, les robots, etc., qui
peuvent être même reliés à travers plusieurs réseaux locaux.
◼ Le niveau atelier en comporte un nombre moins important, à savoir
quelques stations de supervision et quelques robots.
◼ Le niveau usine quant à lui ne comporte que quelques stations de
gestion de production et de conception.
Caractéristiques du traffic
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24. Pr Bsiss Mohammed
GPAO GPAO CAO
Passerelle
Passerelle Passerelle
Passerelle
Réseau d’atelier
Réseau de terrain
Caractéristiques du traffic
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25. Pr Bsiss Mohammed
◼ Au contraire d’un réseau local de bureau où les messages ont la
même priorité, les données échangées dans un réseau industriel
varient selon leur priorité en termes d’urgence de transfert, et selon
leur taille :
Caractéristiques du traffic
GPAO GPAO CAO
Passerelle
Passerelle Passerelle
Passerelle
Réseau d’atelier
Réseau de terrain
Un réseau industriel évolue en général
en temps réel où la contrainte
temporelle est très importante,
plusieurs événements doivent être pris
en charge en temps réel et leur retard
peut engendrer des dégâts
catastrophiques
Nature des messages échangés
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26. Pr Bsiss Mohammed
Taille des messages
Caractéristiques du traffic
GPAO GPAO CAO
Passerelle
Passerelle Passerelle
Passerelle
Réseau d’atelier
Réseau de terrain
La charge du trafic peut être très irrégulière
en taille de message et en leur nombre,
tout dépend du niveau concerné. Ces
messages peuvent être :
Courts : tel que la valeur d’une mesure
envoyée par un capteur, ou un ordre de
démarrage pour une machine.
Longs : tel qu’un fichier ou un programme.
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27. Pr Bsiss Mohammed
◼ Parmi les qualités requises
◼ Fiabilité
◼ la plupart des machines industrielles représentent des sources
sérieuses de perturbation des communications. On parle même de
pollution magnétique dans les environnements industriels, et si on
ajoute les risques auxquels sont exposés les moyens de
communication dans une usine, on aperçoit rapidement que les
messages acheminés nécessitent un très haut degré de fiabilité
pour pouvoir être transmis sans erreurs, sans perte et sans retard,
et cela au niveau physique ou au niveau des protocoles.
◼ Performance
◼ Il faut garantir la continuité du fonctionnement même en régime
dégradé c’est-à-dire en cas de panne de certains composants. Il
faut avoir une bonne tolérance aux pannes et pouvoir reprendre
certaines activités après les anomalies
Caractéristiques du traffic
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28. Pr Bsiss Mohammed
◼ Diffusion : la diffusion peut être simultanée c-à-dire que plusieurs
émetteurs doivent pouvoir envoyer vers plusieurs récepteurs en
même temps. Le transfert simultané, par exemple, de plusieurs
ordres à plusieurs actionneurs
Caractéristiques du traffic
Ordre
Actionneur 1
Actionneur 3
Actionneur 2
La diffusion dans un RLI
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29. Pr Bsiss Mohammed
◼ Concentration : plusieurs équipements peuvent demander la prise
en compte en même temps, tel qu’une requête de prise de mesure
simultanée de plusieurs capteurs.
◼ Périodicité : plusieurs traitement peuvent être périodiques tel que le
prélèvement périodique des mesures de quelques capteurs
(mesures cycliques).
Caractéristiques du traffic
Ordre
Capteur 1
Capteur 3
Capteur 2
La concentration dans un RLI
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30. Pr Bsiss Mohammed
Les besoins en communication industrielle
Figure 2-9: Capacité et débit d'information à transmettre
Capacité et débit d'information à transmettre
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31. Pr Bsiss Mohammed
Les besoins en communication industrielle
Le positionnement des principaux réseaux
Figure 2-10: Positionnement des principaux réseaux et bus
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