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WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Bus de terrain et les réseaux industriels : le contenu de la présentation
1. Introduction : Quelques définitions
2. L’évolution des systèmes d’automatisation et de communication industrielle
3. Réseaux/Bus de Terrain et les architectures des systèmes d’automatisme
4. Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M.
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Principales références
1. F.Klasen,V.Oestreich, M.Volz(Eds):« Industrial Communication with Fieldbus and Ethernet »; VDE Verlag GmbH,Berlisn, Offenbach 2011
2. Documents et Présentations disponibles sur les sites spécialisésAS-International : www.as-interface.net/
CAN in Automation e.V. www.can-cia.org
CC-Link partner Association (CLPA) : www.clpa-europe.com
EPSG : www.ethernet-powerlink.org, www.open-sagety.org
ETG : www.ethercat.org
Fieldbus Foundation : www.fieldbus.org
HART : www.hartcomm.org
Modbus Organization, Inc www.modbus.org
ODVA (DeviceNet, Ethernet/IP) : www.odva.org
PROFIBUS & PROFINET International (PI) : www.profibus.com
SERCOS : www.sercos.org
3. Plusieurs articles dans « Control Engineering », « Industrial Ethernet Book », et autre revues techniques
4. Les présentations et articles sur les différents sites WEB (professionnels et privés)
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Première Partie
1.
Introduction :
Quelques définitions
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Avant propos
Quelques termes utilisés en parlant du réseau/bus de terrain :
1. BUS (dans le sens de l’informatique industrielle) :
Un conducteur ou plusieurs conducteurs, communs à plusieurs circuits, permettant de les connecter ensemble afin d’échanger les données entre l’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 permettant aux différents systèmes éloignés de communiquer et d’échanger des données (informations) entre eux
4. RESEAU LOCAL INDUSTRIEL
Réseau de communication numérique entre les équipements industriels éloignés (déportés)
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Avant propos
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
– …
6. 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)
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Première Partie
2.
L’évolution des systèmes d’automatisation
et
de la communication industrielle
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Introduction : Evolution d’automatisme et l’émergence des Bus de Terrain (1)
1968 : Sté Gould-Modicon présente le premier Automate Programmable : MODICON-084
Peu après, les premiers réseaux apparaissent sous forme de liaison série (RS232, Boucle de courant)Ils se limitent aux cas où le câblage TOR ne suffit pas
- la connexion des consoles de programmation- les liaisons avec les calculateurs- les liaisons avec des consoles IHM et la supervision- les liaisons inter-automates
1973 : Présentation du concept ETHERNET par R.Metcalf (XEROX)
1975 : Publication du concept de TCP/IP par R.Khan (DARPA)
1979 : Publication de la spécification du protocole MODBUS
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1979 : Spécification du protocole MODBUS
1983 : Apparition du standard RS422/RS485 ; la spécification du Ethernet V2
1984 : Publication du modèle réseau OSI comme le standard ISO 7498
1985-… Les premières solutions « Réseaux Industriels» : - basées sur la liaison série RS422/RS485, - du type Maître-Esclave, avec des services limités,- permettant de créer des architectures distribuées/décentralisées :
- MODBUS/JBUS (Modicon, SMC, April et autres)- SINEC L2 (ZP), 3964R (Siemens)- UniTelway (Télémécanique)- DF1/DH+ (Allen Bradley)- SucoNet (Klockner Moeller)- Sysmac Way (OMRON)- FESTO Bus (Festo)
Introduction : Evolution d’automatisme et l’émergence des Bus de Terrain (2)
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1990 : Premiers contrôleurs/ASIC’s dédiés aux réseaux : CAN (Bosch), SUPI (Phoenix Contact), FIP (Télé)
1991 - … Les premières réalisations de « vrais » Réseaux /Bus de Terrain industriels Ces solutions « standard-propriétaire » sont basées sur les contrôleurs spécialisés ,
Utilisateurs et constructeurs regroupés dans des organismes dominés par les principaux acteurs du marché d’automatisme (Siemens, Rockwell, Schneider, Bosch)
- Profibus (DP/FMS/PA)- INTERBUS S- DeviceNet/ControlNet- CANopen- SERCOS (I / II)- AS-Interface- CC Link- WorldFIP
1994 : naissance de Fieldbus Foundation, HARTl ’arrivé du WEB(Internet) et d’Ethernet Industriel ( spécification Modbus TCP)
Introduction : Evolution d’automatisme et l’émergence des Bus de Terrain (3)
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
1999 : Ethernet TCP/IP est proposé par IEC comme le modèle du réseau de terrain
2000 -… : Plusieurs solutions Ethernet Industriel disponibles sur le marché :
Modbus TCP, Ethernet/IP, ProfiNET, EtherCAT, POWERLINK, CC-Likn-IE, FF-HSE, SERCOS-III, …
2005 : Wireless HART accepté comme le réseaux sans fil pour le « Process »
2008 : ISA présente une spécification du réseau sans fil « universel » : ISA100-Wireless
2010 : IO-LINK (interface capteur/actionneur); l’implémentations des fonctions sécurité sur Ethernet Industriel : CIP Safety (EIP), OpenSafety (ProfiNET, EPL, Modbus TCP, SERCOS III), FSoE (EtherCAT)
Introduction : Evolution d’automatisme et l’émergence des Bus de Terrain (3)
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Evolution de la communication industrielle (en automatisme)
1975 1985 1995 2005 20101973
Transmission de signaux:- Pneumatique : 0.2 – 1 at- Electrique : 4-20 mA /0-10VTransmission données:- RS232/Boucle de courant V24
Ethernet/ TCP RS422/4851983 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/IPModbus 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 BusEthernet TCP/IP- WEBServer (embedded)Modbus (TCP/RTU)Industrial Ethernet- EtherCAT- POWERLINK- Ethernet/IP- PROFINET IO- SERCOS III- CC-Link IE- FF HSEFieldBus-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
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Evolution de la communication industrielle (en automatisme)
1975 1985 1995 2005 20101973
Transmission de signaux:- Pneumatique : 0.2 – 1 at- Electrique : 4-20 mA /0-10VTransmission données:- RS232/Boucle de courant V24
Ethernet/ TCP RS422/4851983 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/IPModbus 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 BusEthernet TCP/IP- WEBServer (embedded)Modbus (TCP/RTU)Industrial Ethernet- EtherCAT- POWERLINK- Ethernet/IP- PROFINET IO- SERCOS III- CC-Link IE- FF HSEFieldBus-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
WirelessHART
Wireless Networks - wirelessHART, - ISA100WirelessE/S déportées,
Architectures distribuées
Réseaux/Bus de Terrain
Ethernet Industriel
Réseaux sans fil
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Evolution de la communication industrielle (migration vers Ethernet RT)
Source:SERCOS International
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Evolution de la communication industrielle pour E-drives (Motion Control)
Source:SERCOS International
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Réseaux/Bus de terrain et les principaux constructeurs des API
Nouveaux arrivants
Et encore :
Supporté principalement par :- BOSCH REXROTH,- Schneider Electric,- Rockwell,- Siemens,- FESTO,- ABB,- …
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Réseaux/Bus de terrain : Le bilan pour 2014
• L’évolution des solutions « Bus de Terrain, Réseaux » n’a pas amené des nouveaux acteurs sur le marché de produits d ’automatisme
• Malgré l’existence des organisations « du support » (+/- ouvertes), le marché Réseaux/Bus de terraine reste dominé par des grands constructeurs des API, – Profibus/ProfiNET Siemens– FF/FF-HSE, HART Emerson, Siemens, Schneider– DeviceNet/ControlNet/EthernetIP Rockwell (AB), Schneider, OMRON– Interbus S, ProfiNET Phoenix Contact– CC-Link/CC-Link-IE Mitsubishi Electric– CANopen Schneider– AS-I Siemens, Schneider, Mitsubishi– SERCOS/SERCOS III Bosch, Rockwell, Siemens, Schneider, ABB
• Seulement pour des solutions propriétaires, basées sur Ethernet Industriel, les deux nouveaux constructeurs se sont imposés, dans le domaine « Motion Control »
• EtherCAT développé par la Sté Beckhoff (D)
• Ethernet Power Link , développé par la Sté B&R (A)
• Par contre, le nombre de fournisseurs d’équipement « périphérique » pour des Réseaux/Bus de Terrain (E/S, l’équipement spécialisé, la connectique, …) a explosé …
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Première Partie
Réseaux/Bus de Terrain
et
les architectures des systèmes d’automatisme
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Bus de Terrain et les architectures des systèmes d’automatisme
Architecture centralisée
- Liaisons E/S « fil-à-fil »
- Liaisons séries dédiées
- Cartes d’interface E/S spéciales (RFID,
IHM,..;)
Bus de Terrain
- Tous les composants connectés à
une carte d’interface « Réseau »
Source Schneider Electric, CT N°197
Les technologies « Réseaux/bus de terrain »
ont complètement changé les architectures de systèmes
d'automatisation :
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Réseaux/Bus de Terrain et les architectures des systèmes d’automatisme
L’impacte des Réseaux/bus de terrain sur l’architecture de systèmes d'automatisation :
• Le remplacement du câblage filaire traditionnel des entrées/sorties
• Une réduction radicale (voir suppression) des cartes et des câbles d’entrées/sorties
• Une disparition des interfaces E/S spécialisées (RFID, motorisation, IHM,…)
• La disparition des liaisons série dédiées (le paramétrage, diagnostique, dialogue HM, …)
• Une décentralisation du traitement et une répartition de l’intelligence (la modularité, communication inter-automates, les performances, la réactivité et la robustesse accrues,…)
• La standardisation de l’intégration des composants hétérogènes et spécifiques (RFID, variateurs de vitesse, IHM, analyseurs, pesage, vision,…)
• L’implémentation des nouvelles technologies (« Safety », OPC, Internet, …) au cœur du système d’automatisme
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Réseaux/Bus de Terrain et les coûts d’une installation automatisée (1)
Les technologies réseaux/bus de terrain ont réduit considérablement les coûts d’une installation automatisée à chaque étape de son existence, depuis sa conception jusqu’à son démantèlement :
• Les coûts de la conception :• La modularité et la standardisation des composants,
• La simplicité de connexions à réaliser (par rapport au câblage traditionnel)
• le nombre de câbles et de répartiteurs nécessaires diminue, de même que le volume des armoires
• Les coûts de la réalisation (fourniture, installation et mise en œuvre)
• La réduction du câblage et une suppression de certain équipement dédié (p.ex. liaisons séries)
• Une simplification des travaux de câblage (les câbles et les connecteurs)
• Une meilleure modularité et l’uniformisations des composants
• Simplification des paramétrages, réglages, des tests et du diagnostic
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Réseaux/Bus de Terrain et les coûts d’une installation automatisée (2)
• Les coûts d’exploitation • Une meilleure modularité et l’uniformisation des composants améliore la robustesse et facilite le diagnostic
• Une meilleure robustesse réduit le nombre et les coûts des pannes
• Le meilleur diagnostic réduit les temps et les coûts d’arrêts de production
• Les coûts d’évolution, de rénovation et/ou du démantèlement• Le remplacement d’un composant et/ou la mise à niveau de l’installation sont considérablement simplifiés
• Une réduction des coûts du « câblage/ dé-câblage »
• Les meilleurs possibilités de réutilisation du matériel
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Réseaux/Bus de Terrain : les contreparties et les contraintes (1)
Les technologies réseaux/bus de terrain ont aussi apporté quelques problématiques nouvelles qu’il faut toujours prendre en compte dans la conception d’un système d'automatisme :
• Les contraintes de performance :
• Les contraintes liées à l’environnement de l’application
• Les nombre des appareils et l’alimentation des équipements raccordés
• Les contraintes topologiques , les distances requises, la qualité des raccordements
• Le milieu de travail (les perturbations EM, l’étanchéité, le milieu agressif, explosif,…)
• Les contraintes d’exploitation• La fiabilité et tolérance aux pannes : une défaillance du bus peut bloquer la totalité de l’application
• La stratégie de maintenance et du diagnostic (démarches, équipements d’infrastructure, outils)
• Les contraintes temporelles• Le temps cycle du réseau
• Le temps de réponse maximal en fonction du nombre des E/S
• Les vitesses de transmission et les débits des données nécessaires à l’application
• Le déterminisme et la synchronisation d’équipements
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Réseaux/Bus de Terrain : les contreparties et les contraintes (2)
• Les limites technologiques et organisationnelles
• Le choix de la technologie « Réseau » (p.ex. le
comportement « temps réel » est différent dans chaque réseau)
• Les problèmes de cyber sécurité (le virus, les intrusions, une malveillance,…)
• Les investissements nécessaires et la disponibilité (des équipements gérés)
• La pérennité et la maturité du réseau: • La standardisation d’équipement et son conformité aux normes,
• l’interopérabilité et l’interchangeabilité des composants
• La notoriété et les garanties d’un constructeur (fournisseur)
• Les compétences nécessaires et les besoins en formation
Quel réseau
pour mon projet
?
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Bus de terrain et les réseaux industriels : Première Partie
Classification des Bus de Terrain
et
la pyramide C.I.M.
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (1)
Niveau 0Outillage, équipement de production
Capteurs/Actionneurs
Niveau 1Machine
Ilots /drives/robot/IHM/RFID
Niveau 2Atelier de production
Contrôleurs, SCADA
Niveau 3 Entreprise
M.E.S
SensorBus : Bus Capteur/Actionneurs
DeviceBus : Bus de Terrain 1 : Bus d’équipement périphérique
FieldBus : Réseau/Bus de Terrain 2: Echange données
DataNetwork : Réseau Informatique/Ethernet
• Une proposition de classification des solutions réseau peut être associée à la pyramide C.I.M.
• Elle propose
• les familles de réseaux (les classes de bus)
• leur position dans une architecture typique de l’usine et du système d’automatisme
• Elle permet de rapidement identifier :
- la zone où le bus de terrain assure le fonctionnement optimal du système d’automatisme,
- les besoins qu’il faut mettre en avant pendant le choix d’un bus et de ses architectures
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (2)
Niveau 0Outillage, équipement de production
Capteurs/Actionneurs
Niveau 1Machine
IIlots /drives/robot/IHM/RFID
Niveau 2Atelier de production
Contrôleurs, SCADA
Niveau 3 Entreprise
M.E.S
SensorBus : Bus Capteur/Actionneurs
DeviceBus : Bus de Terrain 1 : Bus d’équipement périphérique
FieldBus : Réseau/Bus de Terrain 2: Echange données
DataNetwork : Réseau Informatique/Ethernet
Sensor (Actor) Bus
• Un réseau (bus) du bas niveau, au plus près des capteurs et d’actionneurs
• Un bus aux temps de réponse très courts (ne peut pas dépasser quelques millisecondes)
• Le volume des données échangées est faible, limité aux strict minimum
• Fiabilité optimale; le réseaux doit bien fonctionner même dans les conditions les plus difficiles
• Echanges, le plus souvent cycliques, limitées aux données les plus élémentaires telles que les états des entrées (Capteurs) ou des sorties (Actionneurs)
• Paramétrage à distance possible
• Exemple : AS-I, HART, CompoBus, IO-Link (?)
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (3)
DeviceBus
• Réseau/Bus d’équipement périphérique d’automatismes qui couvre le domaine de la production, et de la communication du bas niveau (précédemment couvert par le concept de FieldBus). • Les DevicesBus sont des réseaux de haute vitesse etdéterministe.• Un réseau (bus) du type Master-Slave, au temps de réponse très courts avec des trames allant de quelques dizaines d’octets jusqu’à 256 octets
• Echanges le plus souvent cycliques ou événementiels, pour des données « process » avec le volume des données échangées relativement faible
• Le paramétrage et diagnostic à distance possible (de façon acyclique)
• Exemple : DeviceNet, Profibus DP, CANopen, CC-Link, SERCOS et aussi ProfiNetRT, EtherCat, PowerLink
Niveau 0Outillage, équipement de production
Capteurs/Actionneurs
Niveau 1Machine
Ilots /drives/robot/IHM/RFID
Niveau 2Atelier de production
Contrôleurs, SCADA
Niveau 3 Entreprise
M.E.S
SensorBus : Bus Capteur/Actionneurs
DeviceBus : Bus de Terrain 1 : Bus d’équipement périphérique
FieldBus : Réseau/Bus de Terrain 2: Echange données
DataNetwork : Réseau Informatique/Ethernet
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (4)
FieldBus
• Réseau/Bus de communication entre unités «intelligentes» des machines/cellules (API, SCADA, CNC, Robots,…), qui coopèrent dans l’exécution de processus • Les échanges sont principalement événementiels pour des données « process » et le traitement des alarmes, ou acycliques pour le paramétrage, le téléchargement de programmes, … •Les volumes de données échangés peuvent être assez importants (les débits importants)• Exemples : ControlNet, Modbus+, Ethernet TCP(actuellement remplacés par des solutions Real-Time Ethernet)
Note :• Les FieldBus sont souvent orientés « procédés continus » à basse vitesse.•Exemples : Prifibus PA, FieldBus Foundation, Modbus TCP…
Niveau 0Outillage, équipement de production
Capteurs/Actionneurs
Niveau 1Machine
Ilots /drives/robot/IHM/RFID
Niveau 2Atelier de production
Contrôleurs, SCADA
Niveau 3 Entreprise
M.E.S
SensorBus : Bus Capteur/Actionneurs
DeviceBus : Bus de Terrain 1 : Bus d’équipement périphérique
FieldBus : Réseau/Bus de Terrain 2: Echange données
DataNetwork : Réseau Informatique/Ethernet
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (5)
DataNetwork
• Réseau/Bus informatique qui permet le transfert de fichiers et de grands volumes de données (entre la supervision et le système d’information du site de production).
• Ce réseau assure aussi la messagerie ainsi qu’un passage vers l’Internet et multimédia.
• Les échanges sont principalement événementiels et des temps de réponse non-critiques .
• Dans la majorité des cas, il s’agit de réseaux informatiques du type Ethernet, plutôt que de réseaux d’automatismes.
Niveau 0Outillage, équipement de production
Capteurs/Actionneurs
Niveau 1Machine
Ilots /drives/robot/IHM/RFID
Niveau 2Atelier de production
Contrôleurs, SCADA
Niveau 3 Entreprise
M.E.S
SensorBus : Bus Capteur/Actionneurs
DeviceBus : Bus de Terrain 1 : Bus d’équipement périphérique
FieldBus : Réseau/Bus de Terrain 2: Echange données
DataNetwork : Réseau Informatique/Ethernet
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie05/02/2015
Rappel : Classification des Bus de Terrain (2)
DeviceBus
Plant/machinesupervision/management
Complexity of application[sensors & actuators]
> 90% Digital
> 20% analogue
Data Pre-processing
> 20% closed loop
Elect/MecManually OperatingWorkspaces
AutomationDevices/Cells
Machine/stationorientedProduction linesRobots
Automationplants
Communication
Motion Control
I/O Bus
FieldBus
Industrial Ethernet (RTE)
Factory Network : Ethernet TCP/IP, Internet
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie05/02/2015
TERRAIN/MACHINE
(Equipement, E/S)
fonctions élaborés
TERRAIN
(Capteur/Actionneur)
fonctions simples
CELLULE/ LIGNE
Bus de Terrain
(Contrôle/Coordination)
Réseau d’USINE
( Gestion)
( Contrôle Production )
Ouverture vers
le monde
Gestion événements
Lecture/Ecriture E/S
Téléchargement
(plusieurs octets, mots)
Fonctions simples
Lecture/Ecriture
Capteurs/Actionneurs
(bits,octet)
Tâches de Ctrl
Supervision,Config.
Communication
(trames, paquets)
Gestion, Coordination
Messagerie, Routage
Transfert Fichiers et
Programmes
Contrôle Qualité
Classification des Bus de Terrain (3)
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Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. (4, un autre point de vue)
Source : Texas-Instrument : Industrial Communication Solutions Guide 2013
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Classification des Bus de Terrain et la pyramide C.I.M. ( 5, un autre point de vue)
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Industrie 4.0 / Internet of Things
Bus de Terrain/ la pyramide CIM : une vision obsolète ?
• À l'heure actuelle, la communication industrielle dans des systèmes d'automatisation est organisée de manière hiérarchique (CIM), des appareils du terrain jusqu'à l'ERP.
• Ces structures hiérarchiques de réseaux actuels sont optimisées pour répondre aux besoins de chaque couche en matière du volume de données échangées, du déterminisme, de sécurité, des conditions environnementales, etc…
• Le concept de technologie « INDUSTRIE 4.0 » est basé sur l‘Internet des objets (IdO, Internet
of Things) qui représente les réseaux de plusieurs dispositifs intelligents interconnectés;où le maillage horizontal entre les systèmes est dominant.
la pyramide CIM : une vision obsolète ?
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Industrie 4.0 / Internet of Things
Bus de Terrain / la pyramide CIM : une vision obsolète ?
• Le principe « INDUSTRIE 4.0 » est basé sur
1) l’individualisation des produits (le suivi « à vie »)
2) la modularisation, décentralisation et la virtualisation des moyens de production.
• Ceci suppose :
- une disponibilité continue des moyens de production
- une flexibilité; une capacité du changement des structures de production pour fabriquer les produits différents (selon le plan de production en cours).
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Industrie 4.0 / Internet of Things
Bus de Terrain / la pyramide CIM : une vision obsolète ?
• Industrie 4.0 : Les structures hiérarchiques de communication deviennent obsolètes.
• Les exigences de l’INDUSTRIE 4.0 ne sont pas compatibles avec l’approche hiérarchique et rigide proposée par la pyramide CIM.
• Ce qui est nécessaire est un système sans hiérarchies qui permet à tous les participants d’ accéder à toutes les informationspertinentes.
• Cela nécessite un réseau qui permet l'échange d'informations entre les appareils connectés, partout et à chaque instant; un réseau basés sur le TCP / IP : Internet (Real Time).
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Structures du réseau pour l‘INDUSTRIE 4.0 doivent être optimisés pour supporter
- les systèmes flexibles de production
- les configurations changeantes (topologies, données échangées) de contrôle-commande
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Factory Automation:
• Implémentation de la technologie numérique au niveau du terrain est forte
• Les réseaux (bus) de terrain « classiques » seront encore présents quelques années
• Mais, ils seront remplacés par des solutions Ethernet Industriel qui proposent actuellement toutes les fonctions relatives aucontrôle-commande et l’intégration dans le monde IT
• les challenges majeures :- une forte densité d’équipement hétérogène dans les espaces limités- une forte demande d’ouverture de l'automatisation aux échanges de données typiquepour ces systèmes hétérogènes avec les systèmes IT (Internet)- l’environnement à risque d’accident (p.ex. en présence des humains)
• Il faut aussi attendre le développement des solutions sans fil (wireless)
Exemple : ProfiNet WSAN-FA = IEEE 802.15.1 = WISA
Field Level : IEEE 802.11 = BlueTooth
Réseaux/Bus de terrain : Le bilan pour 2014 : remarques personnelles (1)
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie05/02/2015
39
L'utilisation exclusive d'Ethernet Industriel pour toutes les fonctions relatives au contrôle-commande peut poser quelques problèmes:
• Les composants de bas niveau (p.ex. les terminaux pneumatique, les régulateurs PID, les stations distantes d'E/S) ont généralement un petit processeur incapable de gérer le trafic élevé sur le réseau. (En particulier, pour tous qui concerne le transfert de fichiers ou le broadcasting (trafic de diffusion)).
• La communication TCP/IP (Internet) n’est pas 100% déterministe, (Cela peut entraîner des problèmes de synchronisation lorsque de la mise en œuvre d’une solution d’automatisme où le temps cycle assez court est demandé ).
• Il y a un risque que les protocoles de communication de différents participants peuvent être incompatibles, malgré interopérabilité théorique/annoncée. (p.ex. API-API, API-IHM, API-edrive).
C’est pourquoi, une forte croissance des solutions avec IO-Link qui permettent de connecter l’équipement de bas niveau et d’assure une transmission numérique des données hétérogènes (digitales, numériques et analogiques) aux stations réseau
Réseaux/Bus de terrain : Le bilan pour 2014 : remarques personnelles (2)
Factory Automation
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Réseaux/Bus de terrain : Le bilan pour 2014 : remarques personnelles (3)
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie05/02/2015
Process Automation:
• Les réseaux (bus) de terrain « classiques » seront encore présents sur le marché dans les 5 années suivantes.
• Implémentation de la technologie numérique au niveau du terrain reste encore assez faible;
• les obstacles majeures :- l’équipement hétérogène, géographiquement dispersé (les distances)- une forte présence des données analogiques- l’environnement à risque (p.ex. le milieu explosif)
• C’est pourquoi, une forte présence des solutions HART qui permettent une transmission numérique et analogique de données de processus
• Il faut aussi attendre le développement des solutions sans fil (wireless)
Exemple : ProfiNet WSAN-PA = IEEE 802.15.4 = Wireless HART
Réseaux/Bus de terrain : Le bilan pour 2014 : remarques personnelles (4)
WGOM/F-FR Réseaux Industriels/Bus de Terrain 1ère Partie
Fin
Première Partie