Diapositive 1 / 160 Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003 Introduction aux réseaux de communication

Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003

Diapositive 1 / 160

Introduction aux réseauxde communication industriels

Chapitre 2 : Les besoins et le positionnement des principaux réseaux

Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application

Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium

Chapitre 7 : Les produits d ’interconnexion

Chapitre 4 : Les supports physiques

Chapitre 3 : Le modèle ISO

Chapitre 1 : Notions de base


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Chapitre 14 : Interbus

Chapitre 15 : Modbus

Chapitre 16 : Tableau comparatif des principaux réseaux

Chapitre 17 : Aperçu de l ’offre de communication IA

Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7

Introduction aux réseauxde communication industriels


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Les éléments mis en œuvre lors d ’une communicationLes éléments mis en œuvre lors d ’une communication


Médium

Informations

Informations

Les informations sont des éléments physiques (lumière, son, image, tension électrique etc…) auxquels un sens a été attrIbué.

Emission

Réception

Coupleur de communication

Emetteur / Récepteur Emetteur / Récepteur

Emission

Réception



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Les techniques de transmissionLes techniques de transmission


Les informations peuvent être transmises sous forme analogique :évolution continue de la valeur

Ou sous forme numérique :évolution discontinue de la valeur (échantillonnage)

0

1


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Les types de transmissionLes types de transmission


Transmission simplex : mono-directionnel

Transmission half duplex : bi-directionnel alterné

Transmission full duplex : bi-directionnel simultané


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Les types de transmissionLes types de transmission


Transmission série :

La liaison nécessite en général 3 fils : émission, réception et masse.

Les bits d ’un octet sont transmis les uns à la suite des autres.

Transmission parallèle :

Les bits d ’un octet sont transmis simultanément.

Utilisé pour des courtes distances, chaque canal ayant tendance à

perturber ses voisins la qualité du signal se dégrade rapidement.


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Les types de transmission sérieLes types de transmission série


Transmission série synchrone :

Les informations sont transmises de façon continue.

Un signal de synchronisation est transmis en parallèle aux signaux de

données.

Transmission série asynchrone :

Les informations peuvent être transmises de façon irrégulière, cependant

l ’intervalle de temps entre 2 bits est fixe.

Des bits de synchronisation (START, STOP) encadrent les informations

de données.


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Les réseaux de communication industrielsLes réseaux de communication industriels


Pour des raisons liées au coût et à la robustesse, la plupart des

réseaux de communication industriels utilisent :

une transmission numérique série asynchrone half-duplex.


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Les besoins en communication industrielleLes besoins en communication industrielle

VITESSEDE

REACTIONNECESSAIRE

1 ms

1 s

1minute

1 bit

NOMBRED'INFORMATIONSA TRANSMETTRE

1 kbits

1 MbitsSystème d ’information

Niveau 3Entreprise

Niveau 2Atelier

Gestion de productionSupervision

Niveau 1Machines

Le contrôle commande

Les constituantsNiveau 0Capteurs

Actionneurs

Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux



Positionnement des principaux réseaux et busPositionnement des principaux réseaux et bus

Ethernet TCP/IP

FTP - HTTP

Réseaux informatiques(Data Bus)

Simples Evolués

Pilo

tag

e d

em

ach

ine

Pilo

tag

e d

ep

roce

ssu

s

FIPWAYEthernetTCP/IP

Modbus

Réseaux locaux industriels(Field Bus)

Bus capteursactionneurs(Sensor Bus)

AS-i

Profibus-DPDeviceNet

Modbus Plus

Modbus

Bus de terrain(Device Bus)

CANopenFIPIO

Interbus

Chapitre 2 : Besoins et positionnement des principaux réseaux



Description du modèle OSIDescription du modèle OSI

ISO = International Organization for Standardization

COUCHE PRESENTATION

6 Transcodage du format : pour permettre à des entités de nature différente de dialoguer (ex: PC / Mac)

COUCHE APPLICATION

7 Protocole : définit un langage commun d ’échanges entre les équipements (sémantique et signification des informations)

STATION

Notion

de bus

Exemple :

Modbus

COUCHETRANSPORT

4 Contrôle de l ’acheminement de bout en bout : reprise sur erreurs signalées ou non par la couche réseau

COUCHE RESEAU

3 Routage des données : établissement du chemin entre différents réseaux

COUCHELIAISON

2 Contrôle de la liaison : adressage, correction d ’erreur, gestion du flux

Gestion de l’accès au médium : définit quand on peut émettre

COUCHE PHISIQUE

1Le hardware : le médium utilisé : paire torsadée, câble coaxial, fibre optique…, la forme des signaux véhiculés, la connectique

Notion de réseau

Exemple: TCP/IP

TCP : Transmission Control Protocol (Couche 4)

IP : Internet Protocol (Couche 3)

SESSIONLAYER

5 Organise et synchronise les échanges entre utlisateurs

Chapitre 3 : Le modèle ISO



Les principaux supports utilisés

Quelques standards électriques en paire torsadée

Les différentes topologies

Les supports physiques




Les principaux supports utilisésLes principaux supports utilisés

La paire de fils torsadésLe plus simple à mettre en œuvre, et le moins cher.

Le câble coaxialIl se compose d’un conducteur en cuivre, entouré d’un écran mis à la terre. Entre les deux, une couche isolantede matériau plastique. Le câble coaxial a d’excellentes propriétés électriques et se prête aux transmissions àgrande vitesse.

La fibre optiqueCe n’est plus un câble en cuivre qui porte les signaux électriques mais une fibre optique qui transmet des signauxlumineux. Convient pour les environnements industriels agressifs, les transmissions sont sûres, et les longues distances.

• vitesse• distance• immunité électro-magnétique

Les supports de transmission ou MEDIUMS influent sur :

Coût du médium

Faible

Important

Mediums les plus utilisés :




Quelques standards paire torsadéeQuelques standards paire torsadée

•RS232 :Liaison point à point par connecteur SUB-D 25 broches.Distance < 15 mètres, débit < 20 kbits/sec.

•RS422A :Bus multipoint full duplex (bi directionnel simultané) sur 4 fils.Bonne immunité aux parasites, distance maxi 1200 mètres à 100 kbits/sec.2 fils en émission, 2 fils en réception.

•RS485 :Bus multipoint half duplex (bi directionnel alterné) sur 2 fils.Mêmes caractéristiques que RS422A mais sur 2 fils.




Les différentes topologiesLes différentes topologies

TOPOLOGIE POINT A POINT (entre 2 unités encommunication)

TOPOLOGIE EN ETOILE (plusieurs unitéscommuniquent par leurpropre ligne avec uneunité dite Centrale)

TOPOLOGIE EN ARBRE (c’est une variante de latopologie en étoile)

TOPOLOGIE MAILLEE (les équipements sont reliésentre eux pour former unetoile d’araignée.Pour atteindre un noeud,plusieurs chemins sontpossibles)

TOPOLOGIE EN ANNEAU (toutes les unités sont montéesen série dans une boucle fermée. les communicationsdoivent traverser toutes lesunités pour arriver au récepteur)

TOPOLOGIE BUS (le réseau se compose d’uneligne principale à laquelletoutes les unités sontconnectées)




Maître - Esclave

Anneau à jeton

Accès aléatoire

Les principaux moyensd ’accès au médium




Maître - EsclaveMaître - Esclave

MAITREESCLAVE

Polling

Quelque chose à dire ?

Réponse

Rien à déclarer

Le MAITRE est l ’entité qui accorde l ’accès au medium.

L’ESCLAVE est l ’entité qui accède au médium après sollicitation du maître.

Se situe au niveau de l ’accès au médium

Ex : Profibus-DP




Anneau à jeton = Token ringAnneau à jeton = Token ring

Les membres d ’un ANNEAU logique ont l ’autorisation d ’émettre lors de la réception

du jeton.

Le JETON est un groupe de bits qui est passé d ’un nœud au suivant dans l ’ordre croissant des adresses.

Adresse 1

Adresse 2

Adresse 3

Adresse 4Ex : Modbus Plus





Accès aléatoireAccès aléatoire

Un ensemble de règles détermine comment les produits sur le réseau réagissent lorsque deux équipements tentent d ’accéder au médium en même temps (collision).

Adresse 1

Adresse 2

Adresse 3

Adresse 4

Discussion informelle entre individus indisciplinés :

Dès qu ’un silence est détecté, celui qui désire parler prend la parole.

Carrier Sense Multiple Access





CSMA/CD CSMA/CACSMA/CD CSMA/CA

1 - Détection de la collision

2 - Arrêt de transmission de la trame

3 - Emission d ’une trame de brouillage

4 - Attente d ’un temps aléatoire

5 - Ré-émission de la trame

CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access Collision Detect : Collision destructive

1 - Détection de la collision non destructive (bits récessifs et dominants)

2 - L ’équipement avec la priorité la plus basse cesse d ’émettre

3 - Fin de transmission de l ’équipement le plus prioritaire

4 - L ’équipement avec la priorité la plus basse peut émettre sa trame

CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance : Collision non destructive collision

Ex : Ethernet

Ex : CAN




Client - Serveur

Producteur - Consommateur

Types de traffic

Notion de profil

Les concepts utilisésau niveau application





Client - ServeurClient - Serveur

Réponse

Pas de problème, voilà le fichier complet !

Requête

Peux tu m ’envoyer la configuration du départ moteur N°3 STP ?

SERVEUR

Le SERVEUR est l’entité qui répond à une demande d ’un client

Le CLIENT est une entité demandant un service sur le réseau

CLIENT

Se situe au niveau applicatif entre 2 équipements

Ex : Modbus Necessite écriture programme dans l ’automate (requêtes)



Producteur - ConsommateurProducteur - Consommateur

Le PRODUCTEUR est une entité (unique) qui fournit une information.

CONSOMMATEUR N°1

Je vais rater mon train !!!

CONSOMMATEUR N°2

Et si j ’allais au cinéma...PRODUCTEUR

Il est 18h00

Ex : CANopen DeviceNet

Le CONSOMMATEUR est une entité qui l ’utilise (plusieurs entités peuvent utiliser la même information).

Se situe au niveau applicatif entre 1 et plusieurs équipements





Les étapes de mise en œuvreLes étapes de mise en œuvre

Câblage de l ’installation

Configuration des esclaves :Adresse, vitesse de communication...

Par switchs, commutateur rotatif, ou console.Certains produits détectent automatiquement la

vitesse et le format de communication

Déclaration du coupleur maître dans l ’automate

Sauvegarde et transfert de la configuration dans l ’automate

Configuration du coupleur maîtreAvec PL7 pour ASi, Ethernet,

FIPIO et Modbus

Avec SycCon pour CANopen,

et Profibus

Avec CMD Tool

pour Interbus

Su

r l

’in

sta

lla

tio

nA

ve

c P

L7

et

co

nfi

gu

rate

ur PL7 est le logiciel de programmation

des automates Micro et Premium




Les étapes de mise en œuvreLes étapes de mise en œuvre

Vérification du fonctionnement de la communication par écran de mise au point

Développement programme applicatif

Test du programme

Av

ec

PL

7




Les différents types d’échangesLes différents types d’échanges

L ’ajout dans l ’automate d’un module de communication enrichit l ’application d ’objets pouvant être de 2 types :

Objets implicites :

Ces variables d ’entrées ou de sorties sont mises à jour automatiquement par l ’UC de l ’automate et le coupleur de communication de façon asynchrone.

Objets explicites :

Ces variables d ’entrées ou de sorties mises à jour sur demande du programme utilisateur.

Il est également possible d ’échanger directement des données entre l ’application et des équipements distants en utilisant des fonctions de communication (Read_var, Write_var, Send_Req, etc…)




Objets implicitesObjets implicites

Asynchronisme

Zone%I ou %IW

Zone%Q ou %QW

Zone%IMod

Processeur automate

Infos diagnostic

Zone mémoiredes entrées

Zone mémoiredes sorties


Temps de cycle

automate

Echangescycliques

automatiques

Equipement 1

Equipement 2

Equipement n

Bus

Temps de cycle

réseau

Echangescycliques

automatiques




Objets explicitesObjets explicites

Equipement 1

Equipement 2

Equipement n

BusCoupleur de communication

Paramètres de commande

Paramètres d ’état

Paramètres de réglage courants

READ_STS

WRITE_CMD

WRITE_PAR

READ_PAR

SAVE_PAR

RESTORE_PAR

Echangesactivés par le programme

Echangesactivés par le

coupleur suite à demande prog.

Paramètres d ’état

Processeur automate

Paramètres de commande

Paramètres de réglage courants

Paramètres de réglage initiaux

Zone%Mwxy*

* %Mwxy : Avec x = Numéro Rack - y = Numéro enplacement de coupleur de communication




Fonctions de communicationFonctions de communication

Equipement 1

Equipement 2

Equipement n

Processeur automate


Bus

Emplacement mémoire interne applicative %MW

paramétré dansla requête

Mémoire tampon

READ_VAR

WRITE_VAR

Echangesactivés par

requête*

SEND_REQ

* %La requête permet de paramétrer à quel équipement on s ’adresse et où sont rangées les données.

Echangesactivés par le

coupleur suite à demande prog.

Documents

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