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Les systèmes de communication
Réalisé par: MOUSSIDENE Abdelkader
 Introduction
 Bus AS-I
 Bus CAN
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.
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
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)
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)
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Ethernet (SINEC H1)
Remote IO
- Modbus/JBUS
- Sinec L2
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API
Modicon-084
WirelessHART
Wireless Networks
- wirelessHART,
- ISA100Wireless
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.
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.
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.
 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
Comparaisons de câblage
C1
C4
C3
C2
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Maître
avec AS -Interfacecâblage traditionnel
Avantages
 détection automatique de défauts de câblage
 augmenter le nombre d’E/S sans changer les
enveloppes
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n’importe quand
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de sur site
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)
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.
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.
 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.
 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.
Liaison – Format des messages
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.
 Liaison – Adressage
 • Principe
– CAN ne comporte pas de notion d’adresse
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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.
Analyse
• Can
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Les réseaux capteurs / actionneurs

  • 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.