reseaux

1. Réseaux industriels
&
bus de terrain
Module ARS3
Introduction

2. L’idée de départ : réduction du câblage (coût)
Bornier de
raccordement
I/O
API
API
Capteurs/Actionneurs
Réseau de terrain
COM

3. Borniers de raccordement
Réseau de terrain

4. Avantages des réseaux de terrain
• Simplification et réduction des raccordements et câbles
• Réduction des erreurs de câblage
• Simplification du projet : meilleure vue d’ensemble
• Mise en service simplifiée
• Diagnostic d’erreur plus rapide
• Economie de temps et d’argent
• Flexibilité (extension du réseau facile à réaliser)
• Interopérabilité : connecter des produits de fabricants différents sur un même bus
de terrain (standardisation des réseaux).
• Partage des informations disponibles entre les équipements
• Dialogue direct entre 2 équipements
• Structure Distribuée permettant un éclatement du contrôle commande

5. Evolution des modèles d’usine
Ethernet
Architecture
centralisée
Atelier n°1 Atelier n°2 Atelier n°3
Machines, systèmes automatisés Machines, systèmes automatisés Machines, systèmes automatisés
RS232, RS485
Ethernet, Profibus DP, Profinet, EtherCat
Architecture
distribuée
Atelier n°1
ASI
Modbus, CAN
Atelier n°2
ASI
Modbus, CAN
Atelier n°3
ASI
Modbus, CAN
Cartes E/S
Cartes E/S
& coupleur réseau

6. Dialoguer, mais comment ?
• Comment établir la liaison entre les interlocuteurs ?
 câble, fiches, prises (couche physique)
• Quels types de signaux peut-on transmettre ?
 tension, courant, fréquence, phase, amplitude (couche physique)
• Comment définir l’adresse du destinataire ?
 aucune (point à point), adresse numérique, diffusion (couche liaison)
• Quand transmettre un message ?
 règles d’accès au support : maître/esclave, jeton, détection des collisions
(couche liaison)
• Quels messages peut-on transmettre ?
Types de données : bits, entiers, réels, texte (couche liaison)
 codage : bit, caractères, détection des erreurs (parité, checksum, CRC)
(couche application)
• Quelles sont les significations des messages ?
 fonctions standardisées (couche application)
 blocs fonctionnels, description de périphériques (propriétaire)

7. Domaines d’application
Réseaux de
communication
Industries
manufacturières
(transformation de biens)
Energie et
fluides
Gestion bâtiment
et domotique
Systèmes
embarqués
Communication
et transport
Industries des
processus continus
(fabrication ou conditionnement
automatisé sans interruption)

8. Méthodes de dialogue : maître/esclave
• Mode unicast
• Mode broadcast
(diffusion)
• Mode « Polling » : les esclaves sont interrogés les uns après les autres
de façon cyclique.
Seul le maître prend l’initiative d’un échange, l’esclave ne fait que répondre
Avantage : jamais de collision de trame sur le support  méthode simple et rapide
exemple : ModBus RTU

9. Méthodes de dialogue : multi maître
• jeton sur bus ou anneau
exemple : Profibus
Plusieurs maîtres peuvent prendre l’initiative d’un échange, mais un seul
contrôle le support de communication à la fois
Problème lorsque plusieurs maîtres accèdent au support en même temps
 Nécessité d’arbitrer les échanges : différentes techniques d’accès existent
• Bit dominant et récessif
exemple : CAN, I²C
Bus I²C

10. Méthodes de dialogue : clients / serveur (1)
Le serveur met à disposition des clients qui le demandent des informations
(réseaux informatiques)
Problème lorsque plusieurs clients (ou serveur) accèdent au support en même
temps  Nécessité d’arbitrer les échanges (différentes techniques d’accès
existent)
• CSMA / CD : détection des
collisions (surtension sur le support)
exemple : TCP/IP, ModBus/TCP
(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)

11. Méthodes de dialogue : clients / serveur (2)
• CSMA / CA : éviter les collisions
(au moyen d’accusés de réception)
exemple : réseaux sans fil
(wireless) WIFI, BlueTooth, …
(Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)

12. “L’ancêtre” du réseau : la boucle de courant 4-20 mA
Câblage en boucle de courant 4-20 mA : transmission analogique
Pompes, vannes, moteurs,
capteurs de niveau, capteurs de
gaz (méthane) et de température,
débimètres, …
Surface de plusieurs km2
=> plusieurs centaines de km
de câbles
Usine de traitement des eaux usées

13. Application des réseaux de terrain : la domotique

14. GTC  Gestion Technique Centralisée
GTB  Gestion Technique de Bâtiment
Application des réseaux de terrain : GTC & GTB

15. Application des réseaux de terrain : transports terrestres
cockpit
motors
power electronics
brakes
power line
track signals
Train Bus
diagnosis
radio
Vehicle Bus

16. Application des réseaux de terrain : domaine maritime

17. Application des réseaux de terrain : avionique (Airbus A380)

18. Quelques réseaux !!!
Profibus
ASI
FlexRay
ProfiNet
LON
Modbus/TCP

19. Caractéristiques de quelques réseaux