Le document présente les systèmes de communication industrielles, en se concentrant sur les réseaux de capteurs et actionneurs, en particulier les bus AS-i et CAN. Il explique leurs architectures, spécificités, coûts et avantages en matière d'automatisation et d'intégration. Enfin, il décrit l'évolution des technologies de communication industrielle depuis les années 1970 jusqu'à aujourd'hui.

1. Les systèmes de communication
Réalisé par: MOUSSIDENE Abdelkader

2.  Introduction
 Bus AS-I
 Bus CAN

3. Introduction
 Les réseaux de capteurs et actionneurs sont
des réseaux de bas niveau bien adaptés à
l'automatisation d'un atelier, d'une ligne de
production ou d'une machine.
 Ces réseaux ont pour principaux objectifs de
réduire les coûts de câblage, ainsi que de
faciliter la mise en service, le réglage,
l'exploitation et la maintenance des
équipements d'automatisme industriel
connectés.
 Certaines interfaces réseau spécifient tout à la
fois l'infrastructure et les protocole matériels
autant que logiciels.

4. Quelques termes utilisés en
parlant du réseau/bus de terrain
 BUS (dans lesens de l’informatiqueindustrielle) :
Un conducteurou plusieurs conducteurs,communs à plusieurscircuits,permettant de les
connecterensemble afind’échanger les données entrel’équipement connecté
2. ARCHITECTURE (Topologie)
La manière de répartir l’équipement communicant et les
fonctions du traitement des données
3. RESEAU
L’ensemble des moyens de communication permettantauxdifférents systèmes éloignés de
communiquer etd’échangerdes données (informations) entreeux
4. RESEAU LOCAL INDUSTRIEL
Réseaude communication numérique entreles équipements industriels éloignés

5. BUS DE TERRAIN
Le terme générique d’un Réseau Local Industriel dédié aux systèmes de
l’automatisme industriel et reliant différents types d’équipement d’automatisation
– Entrés / Sorties (Capteurs / Actionneurs) déportées
– Automates Programmables
– Equipement spécifique (Variateur de vitesse, Terminaux IHM, Systèmes
RFID,…)
– Calculateurs
– …
Les différences entre un Réseau et le
Bus de Terrain ?
Théoriquement aucune.
Il s’agit d’une différence d’ appellation due aux différents métiers concernés
impliqués:
Pour les ingénieurs d’orientation « électricien/mécaniciens» :
- le terme réseaux signifie le réseau électrique; donc ils préfèrent le nom
BUS (de terrain)
Pour des ingénieurs d’orientation « informatique/électronique » :
- le terme générique «bus» reste une liaisons entre les cartes du PC ou une
topologie du réseau informatique; donc ils préfèrent le nom RESEAU (local
industriel)

6. L’évolution des systèmes d’automatisation
et de la communication industrielle
1975 1985 1995 2005 20101973
Transmission de signaux:
- Pneumatique : 0.2 – 1 at
- Electrique : 4-20 mA /0-10V
Transmission données:
- RS232/Boucle de courant V24
Ethernet/ TCP RS422/485
1983 1990
CAN
bus/WWW
Ethernet (NCP, TCP)
Modbus
RTU
Ethernet (SINEC H1)
Remote IO
- Modbus/JBUS
- Sinec L2
- UniTeleway
- DF1/DH+
- FESTO Bus
- 3964R
- SucoNet
- Sysmac way
- …
Ethernet TCP/IP
Modbus RTU/ASCII/+
FieldBus
-WorldFip(FIPIO,FIPWAY)
-INTERBUS
-PROFIBUS DP/FMS
- DeviceNet/ControlNet
-CANopen
-SERCOS I & II
-AS-I
-CC-Link
-Foundation FB
- HART protocol
Safety Bus
Ethernet TCP/IP
- WEBServer (embedded)
Modbus (TCP/RTU)
Industrial Ethernet
- EtherCAT
- POWERLINK
- Ethernet/IP
- PROFINET IO
- SERCOS III
- CC-Link IE
- FF HSE
FieldBus
-PROFIBUS DP/PA
-DeviceNet
-CANopen
-SERCOS II
-AS-I
-CC-Link
-Foundation FB
-HART protocol
Sensor/Actor Bus
-IO-Link
-SmartWire (Eaton)
- CP-I/I-Bus (Festo)
19791968
API
Modicon-084
WirelessHART
Wireless Networks
- wirelessHART,
- ISA100Wireless

7. C'est quoi un bus ASI ?
 Le bus AS-I est un réseau de capteurs et
d'actionneurs économique basé sur une
architecture maître-esclave qui supporte
les topologies les plus courantes.
 Les données critiques en temps (les
entrées et les sorties des équipements
esclaves) sont transmises par le biais
d'une scrutation cyclique, alors que les
autres types de donnée (comme les
paramètres de configuration) sont transmis
de manière asynchrone.

8. Cours de technologie
 La première spécificité du bus ASI est
qu'il n'a besoin que d'un seul câble de
deux fils pour transporter à la fois
l'alimentation électrique 24 VCC et les
données.
 Sa seconde spécificité est que vous
pouvez rapidement et facilement ajouter
un nouvel équipement esclave en
utilisant des modules encliquetables.

9. Plateforme de test AS-I.
 Les données sont transmises par le biais
de méthodes matérielles, premièrement en
les encodant (codage de Manchester), puis
en modulant l'alimentation électrique avec
des pulsations alternatives pour transférer
les données (méthode ATM).
 Le système de communication de capteurs
et d'actionneurs AS-I peut fournir des
services de sûreté si cela s'avère
nécessaire.

10.  câble plat à détrompa ge mécanique
 - même technologie utilisée pour
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
boitier de
l’esclave
prises vampires
câble plat à
détrompage mécanique

11. Comparaisons de câblage
C1
C4
C3
C2
M1 M3M2
Maître
avec AS -Interfacecâblage traditionnel

12. Avantages
 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

13. Que peut-on économiser avec AS-Interface ?
 temps d’installation diminué
 temps de test diminué
 temps de conception de
schémas de câblage diminué
 coût de marquage de câbles
et borniers diminué
 cartes d’E/S dans automate,pc
 taille des armoires
 montages PG
 connecteurs multiples
 goulottes, ponts
 chemins d’anneaux
 boitiers terminaux
 borniers de distribution
 câbles / fils
hardware dépenses (gaspillées)

14. Can_bus
 "Controller Area Network" (CAN) est un
réseau développé pour une utilisation
embarquée dans les véhicules, et plus
généralement pour n'importe quelle
utilisation embarquée d'une portée
relativement générale.
 Le bus CAN est aussi utilisé pour la mise
en réseau de servo-variateurs dans des
applications de contrôle d'axes par
exemple, bien qu'il ne fournisse pas de
capacités déterministes nativement.

15. Couche Physique
• Câble
– 1 paire torsadée + 1 masse
• GND, CAN_L, CAN_H
– Blindage recommandé
• Pour des longues distances
• Pour des environnements bruyants
• Résistances de terminaison
– Simples résistances de terminaison de 120
ohms à chaque extrémité.

16.  Traduction électrique des états
 – Etat 0 : Imposition d’une différence de potentiel
entre CAN_H et CAN_L.
– Etat 1 : Sortie laissée en haute impédance.
• Lorsque plusieurs stations émettent
simultanément un 0 et un 1
– L’état résultant de la ligne est 0.
– On dit que l’état 0 est dominant, l’état 1
est récessif.

17.  Liaison – Accès au médium - CSMA/CA
 – Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance .
– Détection de porteuse avec évitement de collision.
• Principe
– Avant d’émettre, une station « écoute » et vérifie que le
médium est disponible.
– Si c’est le cas, elle commence à émettre.
– Pendant l’émission, la station compare ce qu’elle envoie
avec ce qu’elle observe sur le câble.
• En cas de différence, elle arrête immédiatement
d’émettre.
• Si 2 stations commencent à émettre simultanément
– Tant qu’elles émettent la même chose, pas de
problème.
– Dès qu’il y a une différence sur un bit, celle qui envoie le
bit dominant peut
poursuivre, l’autre s’arrête.

18. Liaison – Format des messages

19. Liaison – Détection et gestion des
erreurs
 Le CRC des messages qui passent est contrôlé par toutes
les stations.
 • Si le message est valide
– Les stations génèrent l’acquittement. Permet de
vérifier que le message a été reçu.
• Ack : valeur dominante
• Ack delimiter : valeur récessive.
 • Si le message est invalide
– La ou les stations détruisent le message pour toutes
les stations.
• En mettant Ack delimiter à la valeur dominante.
– L’émetteur attend l’intervalle inter trame, puis réémet.

20.  Liaison – Adressage
 • Principe
– CAN ne comporte pas de notion d’adresse
– On utilise en général certains bits du champs
d’arbitrage comme bits d’adresse.
– La plupart des contrôleurs CAN savent « filtrer »
les messages reçus sur la base du champ
d’arbitration.
• Conséquences
– Les adresse plus basses ont une priorité plus aute.

21. Analyse
• Can
– Performance du principe évènementiel.
– Non déterminisme, sauf pour le message de
priorité maximale.
– Simplicité d’intégration dans une électronique.
– Très économique.