les reseaux locaux industriels r.l.i.. la communication
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GJC LES RESEAUX LOCAUX
INDUSTRIELSR.L.I.
La communication
GJC
La CommunicationBesoins en communication
Dans l’entreprise des informations circulent et les besoinsvarient suivant les utilisateurs
Production
Bureau
Gestion
maintenancesurveillance
gestion de production
documentationCAO
développement
comptabilité
La Communication
fichiers
Ordinateur central
Besoins de la Gestion
Partage des ressourcesPuissance centralisée
Réseau de terminaux individuels
La Communication
Répartition des systèmes:- Traitements de textes, rapports- Mise à jour de fichiers décentralisés- Transmission de documents entre services- Stockage, archivage
Besoins du Bureau
La Communication
Partage des ressources et des systèmes
Besoins de la Production
La Communication
Tous ces matériels industriels doivent en permanence échanger desdonnées entre eux grâce aux RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS
Besoins de la Production
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
Comme les besoins des différents services de l’entreprise sont différents,il a fallut concevoir plusieurs types de réseaux locaux.
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
3 NIVEAUX DE RESEAUX DECOMMUNICATION INDUSTRIELLE
Bus de Terrain
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
- A.S.I.- CAN (Bosch)- BITBUS (Intel)- BATIBUS (Merlin Gerin)
Bus de Terrain
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
3 NIVEAUX DE RESEAUX DECOMMUNICATION INDUSTRIELLE
Réseaux d’ateliers,de cellules, d’équipements
Bus de Terrain
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
Réseaux d’ateliers, de cellules, d’équipements
- JBUS (Gould)- PROFIBUS (Siemens)- SYSMAC-WAY (Omron)
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
3 NIVEAUX DE RESEAUX DECOMMUNICATION INDUSTRIELLE
Réseaux d’usine
Bus de Terrain Réseaux d’ateliers,de cellules, d’équipements
La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing
Réseaux d’usine
- ETHERNET- TOKEN RING (IBM)
Architecture des réseaux
GJC
L’architecture d’un réseau comprend deux composantes:
La Topologie ( aspect physique )Elle caractérise la configuration des voies de transmissionexistant entre les différentes stations.
Le Protocole ( aspect logique )Elle définit si toutes les stations ont les mêmes fonctions ousi une remplit le rôle de maître tandis que les autres sont desesclaves.
Architecture des réseaux
L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes:
La ConnectivitéPossibilité que possède une station de pouvoir établir la liaison« le dialogue » avec d ’autres stations.(la connectivité sera totale ou partielle)..
Architecture des réseaux
L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité
La DiffusionPossibilité d’émettre à partir d’une station, un message versl’ensemble des autres stations.
Architecture des réseaux
Architecture des réseaux
L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion
La ReconfigurationPossibilité d’insérer ou de retirer une station du réseau, lareconfiguration pouvant s’effectuer pendant le fonctionnementou non du réseau.
Architecture des réseaux
L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion La Reconfiguration
La Sûreté de fonctionnementDéfinit les conséquences de la défaillance d’une voie de transmission ou d’une station sur le fonctionnement du réseau.
RESEAUX EN BUSAvantages: - réseau homogène, un seul média. - mise en œuvre facile. - reconfiguration facile. - moindre coût en ligne et en coupleurs.
Inconvénients: - nombre de stations limité en fonction de la longueur du support. - conflits d’accès à la voie de transmission vont entraîner des difficultés.
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Architecture des réseauxLa Topologie
Architecture des réseauxLa Topologie
RESEAUX EN ANNEAU
Avantages: - la longueur de l’anneau peut être grande. - la technique d’accès est normalisée « PASSAGE DU JETON ».
Inconvénients: - le nombre des stations par anneau est limité. - l’activité des stations limite la vitesse.
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Accès AléatoireAccès Aléatoire
On laisse les stations entrer en compétition, il existera un risque de conflits.Les différentes méthodes rencontrées se distinguent par la manièrede résoudre les conflits.
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Méthode CSMA / CD
Probabiliste
Architecture des réseauxLe Protocole
aucune synchronisation entre les stations,écroulement du réseau en cas de forte charge.
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Méthode CSMA / DCR
Déterministe
C= collisionE= émissionV= tranche canal vide = stations non autorisées à émettre.
Architecture des réseauxLe Protocole
Contrôleur de réseau
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès ContrôlésAccès Contrôlés
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
Réseau Maître / Esclaves
Je questionne
Je réponds quand on m’interroge
Je réponds quand on m’interroge
Architecture des réseauxLe Protocole
La transmission entre le maître et les esclaves s’effectue en Half-Duplex
Seul le maître peut être à l’initiative d’un échange. Il existe deux types d’échange.
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
Architecture des réseauxLe Protocole
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
Je questionne
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
Question / Réponse
Architecture des réseauxLe Protocole
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITREJe répondquand onm’interroge
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
Question / Réponse
Architecture des réseauxLe Protocole
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
Je questionne
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
Question / Réponse
Architecture des réseauxLe Protocole
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITREJe répondquand onm’interroge
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
Question / Réponse
RESEAUX MAITRE ESCLAVE STRUCTURE D’UNE TRANSACTION
Les temps des échanges supportés parle protocole varient selon la vitesse detransmission sur le médium, le formatdes trames ainsi que le type de requêteeffectué.
TPQ = temps de préparation de la questionTXQ = temps de transmission de la questionTTE = temps de traitement de l'esclaveTXR = temps de transmission de la réponse de l'esclaveTTR = temps de traitement de la réponse par le maîtreTRE = temps de retournement de l'esclave
Architecture des réseauxLe Protocole
Architecture des réseauxLe Protocole
Le poste maître émet une demande à destination du poste esclave de son choix, qui après exécution renvoie une réponse.Entre le maître et un esclave une seule transaction peut être initiée à la fois.Pour émettre la même question à deux esclaves distincts, il est nécessaire d’initier deux transactions.
durée transaction = TPQ + TXQ + TTE + TXR + TTR
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
Je questionne
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITREJe répondquand onm’interroge
Question / Réponse
Architecture des réseauxLe Protocole
DIFFUSION
Le poste maître transmet un ordre à la destination de tous les esclaves connectés au réseau sans distinction.Ces derniers exécutent la demande sans émettre de réponse.
durée transaction = TPQ + TXQ + TTE
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
ESCLAVE 1 ESCLAVE 2
MAITRE
J ’ordonne
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Réseau Maître / Esclaves
Avantages:- simplicité des fonctions à mettre en oeuvre,- respect des contraintes « temps réel ».
Inconvénients:- dépendance vis à vis du maître,- perte de temps lié au mécanisme d’interrogation.
Possibilité detravailler en
Maître flottant
Architecture des réseauxLe Protocole
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès ContrôlésAccès Contrôlés
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Maître/Esclaves
Architecture des réseauxLe Protocole
Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR
Accès ContrôlésAccès Contrôlés
GestionDécentralisée
GestionDécentralisée
Maître/Esclaves
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Architecture des réseauxLe Protocole
Je parle quand c’est mon tour
Poste 3
Poste 2Poste 4
Poste 1
Je parle quand c’est mon tour
Je parle quand c’est mon tour
Je parle quand c’est mon tour
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionDécentralisée
GestionDécentralisée
Réseau à Jeton
La gestion est basée sur la circulation entre lesstations actives d’un droit d’accès à la voie leJETON.
Une station qui reçoit le jeton peut: - passer le jeton immédiatement si elle n’a rien à dire, - émettre une ou plusieurs trames si elle à des informations à transmettre (durée limitée) puis passer le jeton à la station suivante.
Architecture des réseauxLe Protocole
Accès contrôléAccès contrôlé
GestionDécentralisée
GestionDécentralisée
Réseau à Jeton
La station A attends le jeton (droit de parler).
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
J
A
B C
D
P
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
La station A capte le jeton et envoie une trame qui contient son paquet P.
JPA
B C
D
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
La trame circule entre le stations sur la boucle.
J
P
A
B C
D
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
La station C destinataire recopie le paquet et l’acquitte la trame.
JA
B C
D
P
P
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
La trame continue jusque à la station A
J
P
A
B C
D
P
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
RESEAUX A JETON
La station A retire la trame en libère le jeton.
JA
B C
D
La station A veut émettre un paquet P vers la station C.
Architecture des réseauxLe Protocole
Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR
Accès ContrôlésAccès Contrôlés
GestionDécentralisée
GestionDécentralisée
Maître/Esclaves
GestionCentralisée
GestionCentralisée
Accès AléatoireAccès Aléatoire
Jeton tournant
Bus de Terrain
GJC
Introduction
Les bus de terrain permettent de proposer dans le domaine des automatismes distribués des solutions ouvertes, performantes, évolutives et économiques.
IntroductionObjectifs des bus de terrain
- Economie et Simplification :- moins de cartes coupleurs côté système,
Automate avec coupleurs Entrées/Sortieset coupleurs de communication
Automates avec coupleurs de communication
Introduction
Objectifs des bus de terrain
- Economie et Simplification :- moins de cartes coupleurs côté système,- économie du câblage 1 bus au lieu de n liaisons point à point.
n liaisons point à point 1 seul Bus
Introduction
Objectifs des bus de terrain
- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs :
- paramétrage,- maintenance,- surveillance.
Introduction
Objectifs des bus de terrain
- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs,- Accès directs et multiples des informations :
- le capteur fournit ses informations à plusieurs systèmes simultanément,- l’accès aux informations est direct sans le passage par un niveau supérieur.
Introduction
Objectifs des bus de terrain
- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs,- Accès directs et multiples des informations,
- Fiabilité de la transmission :- transmission des données numériquement,- détection et correction possible des erreurs,- transmission sur des supports fiables comme la fibre optique.
Introduction
Objectifs des bus de terrain
Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,
module E/S analogique module entrées TOR
Introduction
Objectifs des bus de terrain
Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d ’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,
Connexion au bus
positionneur pour servomoteurs
Introduction
Objectifs des bus de terrain
Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d ’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,
IntroductionObjectifs des bus de terrain
Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,- des systèmes pneumatiques,
Introduction
Objectifs des bus de terrain
Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,- des systèmes pneumatiques,- des systèmes dédiés.
Détecteur de proximitéAS-I BERO
Introduction
Objectifs des bus de terrain
Le lien entre l’unité de traitement et sa périphérie doit être vue comme une extension du bus interne de l’ API. On ne voit pas de différence en terme de mise en œuvre entre ce qui existe physiquement dans le rack local de l’ API et ce qui est déporté sur le bus de terrain.
La décentralisation de la périphérie favorise :- la réalisation de machines modulaires,- permet d’utiliser des fonctions disponibles sur les capteurs et pré-actionneurs intelligents,- le déport des postes de conduite et de diagnostic là ou ils sont réellement utiles, au cœur de l’installation.
A.S.I.Actuator Sensor Interface
GJC
BUS DE TERRAIN
A.S.I. repose sur la norme internationale CEI, c’est un système decâblage non propriétaire, les produits A.S.I. sont certifiés par des laboratoires indépendants.A.S.I. à été créé en 1991 par un groupe de 11 sociétés spécialistes dansles capteurs/actionneurs.C’est un système d’interconnexion destiné au niveau process, c’est à direau niveau d’automatisation le plus bas. Les faisceaux de câbles rencontrés jusqu’à présent à ce niveau sontremplacés par un seul câble.
Présentation
Présentation
BUS A.S.I.
Architecture
La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre :
- une topologie en arbre,
Maître Alim
Architecture
La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre :
- une topologie en arbre,- une topologie en étoile,
Maître Alim
Architecture
La Topologie est libre et évolutive, le câblage peut suivre :
- une topologie en arbre,- une topologie en étoile,- une topologie en anneau.
Maître Alim
Architecture
Le Média utilisé est :
- un câble standard 2 conducteurs non blindés non torsadés de 1,5 à 2,5 mm2,
- un câble spécial A.S.I. de couleur jaune.
Architecture
Les deux fils supportent l’alimentationdes capteurs et des actionneurs etle transfert des données.
Si la consommation d’un esclave dépasse 100 mA, il faut utiliser une alimentation auxiliaire :
- soit par un câble standard,- soit par un câble spécial A.S.I. de couleur noire.
Architecture
Coupleur A.S.I.Bus A.S.I.
Alimentation auxiliaire
Architecture
Les abonnés peuvent être des composants standards du marché que l’onviendra connecter à l’aide de modules déportés interface A.S.I.
Utilisation de câbles standards
Répartiteurs Actifs
Utilisation des câbles
spécifiques A.S.I.
Dans cette configuration, A.S.I. est équivalent à CompoBus / S !
Architecture
Les abonnés peuvent être des composants spécifiques A.S.I. Ils se montent directement sur le média à l’aide de prises « vampires ».
Moteur avec interface A.S.I. incorporé
Connecteur vampire pour câble A.S.I.
Actionneurs ou Détecteurs A.S.I
Dans cette configuration, A.S.I. est plus performant que CompoBus / S !
Alimentation A.S.I.
MaîtreA.S.I.
Architecture
esclave
Le Protocole est du type Maître / Esclaves, le coupleur maître peutcontrôler:- En version V1.0, 31 esclaves de 4E/4S (124 Entrées /124 Sorties).- En version V2.1, 62 esclaves de 4E/3S (248 Entrées /186 Sorties).
esclave esclave
esclave
MaîtreA.S.I.
Architecture
esclave
Pour 31 esclaves, toutes les 5 ms le maître met à jour l’état des entrées et des sorties du bus. Pour 62 esclaves, toutes les 10 ms le maître met à jour l’état des entrées et des sorties du bus.Travail à 200 Kbps.
esclave esclave
esclave
Alimentation A.S.I.
AlimAlim EsclaveEsclave
Répéteur
Architecture
La longueur d’un segment du bus est de 100 m au maximum,les répéteurspermettent de raccorder les segments en série (2 répéteurs maxi en série).
MaîtreMaîtreAlimAlim EsclaveEsclave
Répéteur
AlimAlim EsclaveEsclave 300 m
Fonctionnement
Le Maître :C’est l’entité intelligente qui gère les échanges sur le bus A.S. I.
Les Esclaves :Ce sont des capteurs, des actionneurs, des répartiteurs ou des constituantsde dialogue ou de signalisation.
Ils échangent des tables d’entrées et/ou de sorties d’une longueur fixe de4 bits avec le maître.
Un esclave = une adresse A.S.I.
Fonctionnement
Chaque esclave est défini par :- un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 0 à Ad = 31.
31 Esclaves
Fonctionnement
Chaque esclave est défini par :- un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 1A à Ad = 31B.
A.S.I. V2.1 62 Esclaves
Fonctionnement
Chaque esclave est défini par : - un code d’identification (numéro d’esclave), - une configuration « profil » :
Il est figé par construction et est défini par deux chiffres Sx.y. le premier «x» spécifie la fonction des 4 bits de données.le deuxième «y» spécifie la fonction des 4 bits de paramètres.
Le profil est la carte d’identité de l’esclave sur le bus, il permetl’interchangeabilité fonctionnelle des produits.
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
Aucun échange sur le bus
P11
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration
Le maître recherche la présence et le profil des esclaves, ceux qui répondent à ces requètes sont mis dans la liste des esclaves connus.
List Detected Slaves
P11
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration
échange des données successivement avec tous les esclaves actifs
Le maître transfère les données successivement avec tous les esclavesactifs sur le bus :
- acquisition des entrées,- affectation des sorties,- paramétrage éventuel (pour un seul esclave seulement).
P11
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration
échange des données successivement avec tous les esclaves actifs
recherche de nouveaux arrivants
Le maître scrute les adresses qui ne figurent pas dans la liste des esclaves actifs LDS pour prendre en compte les stations qui sont raccordées ultérieurement.Scrutation d’une seule adresse par cycle (une nouvelle station ne peut être reconnue qu’après 30 cycles (150 ms) ou 60 cycles (300 ms).
P11
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration
activation des esclaves trouvés
échange des données successivement avec tous les esclaves actifs
recherche de nouveaux arrivants
Le maître met à jour la liste des esclaves List Detected Slaves.
P11
Fonctionnement
Mise sous tension
initialisation de la mémoire image E/S
interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration
activation des esclaves trouvés
échange des données successivement avec tous les esclaves actifs
recherche de nouveaux arrivants
dans la configuration maximale 62 esclaves, un cycle dure 10 ms.
P11
Fonctionnement
Le maître A.S.I. met à disposition toutes les 5 ms (pour 31 adresses),10 ms (pour 62 esclaves) l’état des entrées et des sorties du bus.L’automate programmable considère le coupleur A.S.I. comme des coupleurs Entrées Sorties classiques.
Ne pas confondre temps de cycle A.S.I. et temps de traitement global !
A.S.I. version V1.0
Définition de la mémoire image des entrées et des sorties du BUS A.S.I.
Ne pas utiliser l’adresse 00, la réserver pour la mise en place d’un nouveau esclave !
P11
Maître A.S.IAlim. A.S.I. Répéteur Répartiteur actif Té à prise vampire Détecteur A.S.I. Alim. puissanceDétecteur classique
Exemple de bus A.S.I.
Répartiteur passif
P12
Label de certification A.S.I.
Ce label est une garantie de la compatibilité du constituant certifié.On peut ainsi sans restriction fédérer des appareils certifiés A.S.I.provenant de différents constructeurs.
Moniteur et interface de sécurité A.S.I.
L’intégration de la sécurité sur le bus A.S.I. est réalisée par l’adjonction d’un moniteur de sécurité et d’interfaces de sécurité connectées sur le câble jaune au même titre que les composants standards.L’échange des informations de sécurité se réalise exclusivement entre le moniteur et les interfaces de sécurité. Le moniteur est capable de gérer des fonctions de sécurité jusqu’au niveau 4 de la norme EN-954-1.
Moniteur et interface de sécurité A.S.I.
Interface pour arrêt d’urgence
Interface pour produits M12
Bus A.S.I. en situation
Bus A.S.I. en situation
Réseau d’Atelier
GJC
Réseau d’AtelierIntroduction
Un réseau d’atelier est un système de communication permettant d’interconnecter des A.P. I., des terminaux d’atelier et des calculateurs. Il trouve ces principales applications dans les domaines de la:
- supervision industrielle,- gestion de production,- commande répartie de machines.
Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation
PROFIBUS est un réseau ouvert qui puise ses origines dans une structure associative regroupant une dizaine de constructeur dès 1987.Il respecte les normes CEI 61158 et CEI 61784.Il se prête aussi bien : - aux échanges d’informations volumineuses par PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Spécification). - a la transmission de données exigeant une grande réactivité par PROFIBUS DP (Decentralized Peripherie) proposé aujourd’hui en trois versions DP-V0,DP-V1 et DP-V2.
Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation
PROFIBUS FMS est basé sur un anneau logique à jeton tournant entre des postes de type maître.
Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation
PROFIBUS DP est basé est un réseau de type Maître / Esclaves
Station maître « active »
Stations esclaves « passives »
Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation
Les deux niveaux de communication peuvent coexister.
Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation
Du point de vue utilisateur on dispose de modules orientés:
- communication classique PROFIBUS DP (DP-V0 à V2)
- communication domaine process PROFIBUS PA (DP-V1)
- commande d’axe entraînement PROFIdrive (DP-V2)
- communication gestion de sécurité PROFIsafe (DP-V0 àV2)
Réseau d’Atelier PROFIBUSPROFIsafe
ProfiSafe solution normaliséepour les systèmes de sécuritédécentralisés sur Profibus.
AutomateS7-300
PROFIBUS DP
Réseau d’Atelier PROFIBUS Automate standard et bus de terrain
AutomateS7-300
PROFIBUS DP
Sécurité par câblage, pas de flexibilité !
Relais
Pupitre opérateur
Variateur de vitesse
Réseau d’Atelier PROFIBUS
PROFIBUS DP
Diagnostic/Modification des sécurités maîtriséesfini le câblage des AU en parallèle !
Pupitre opérateur
Variateur de vitesse CPU-F
Module d’entréesde sécurité
Module de sortiesde sécurité
Réseau d’Atelier PROFIBUSPROFIsafe
MasterSlave 1
Slave 1Master
MasterSlave 2
Slave 2Master
MasterSlave 3
Slave 3Master
MasterSlave 4
Slave 4Master
API Maître Standard de Sécurité
PR
OF
Isaf
e
Slave 1Standard
Slave 2Standard
Slave 3Failsafe
Slave 4Standard
PR
OF
IBU
S-D
P a
vec
Réseau d’Atelier PROFIBUSPROFIsafe
Principe
PROFIBUS DP est un protocole maître - esclaves. La station maître réalise des échanges cycliques de données avec des appareils décentralisés « esclaves DP » sans nécessiter de lignes de programmations dans le programme utilisateur. Un esclave DP est une station qui assure la saisie des informations « entrées » et qui délivre des ordres « sorties » vers le processus.
Maître Esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication avec Profibus DP
Principe
Si l’esclave est intelligent « CPU » l’échange des informations s’effectuera par l’intermédiaire de coupleurs d’entrées / sorties « fictifs ».Les deux automates vont communiquer en échangeant des mots situés dans la zone image des entrées - sorties.Les adresses de ces coupleurs d’entrées /sorties « fictifs » ne doivent pas être affectées à des coupleurs réels effectivement présents sur le réseau Profibus.
Maître Esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication avec Profibus DP
Principe
Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.
Zonedes sorties
Maître Esclave
Zonedes entrées
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Zonedes sorties
Zonedes entrées
écriture
lecture
P16
Procédure de communication
E T R T R ES E S
Les configurations du Maître et de l’Esclave effectués correctement, les échanges commencent alors automatiquement en alimentant les deux automates. Le fonctionnement est indépendant du programme utilisateur.Le rafraîchissement de la table est synchrone au cycle du maître.
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
R TS
P16 bas
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On déclare dans le projet les deux C.P.U.
P17
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
CPU 315F-2 PN / DP (Maître)
IM151-7F-CPU (Esclave)P17
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Paramétrage du coupleur de communication du maître
P17
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Réseau Profibus
P17
Paramétrage du coupleur de communication du maître
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Adresse5
P17
Paramétrage du coupleur de communication du maître
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Poste connecté au réseau
P17
Paramétrage du coupleur de communication du maître
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Mot de diagnostic du coupleur
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP
Poste type
Maître
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU
Type de coupleur
Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave
P18
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU
Mot de diagnostic du coupleur
P18
Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU
Réseau Profibus
P18
Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU
Adresse 8
P18
Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU
Poste connecté au réseau
P18
Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maître
Définition des zones d’entrées-sorties échangées
P18
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Du poste maître vers le poste esclaveDéfinition des zones d’entrées-sorties échangées
On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maîtreP18
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Du poste maître vers le poste esclave
P18
Coupleur fictif !
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Du poste esclave vers le poste maître
Définition des zones d’entrées-sorties échangées
On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maîtreP18
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Du poste esclave vers le poste maître
P18
Coupleur fictif !
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de :- 20 pour les entrées,- 20 pour les sorties.
Poste Maître
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Communication entre deux CPU avec Profibus DP
Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de: - 20 pour les entrées,
- 20 pour les sorties.
Poste Esclave
Réseau d’Atelier PROFIBUS
P19
Principe
Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.
AW0 –AW18
Maître Esclave
EW0 – EW18
Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP
AW0 –AW18
EW0 – EW18
écriture
lecture
Maître Esclave
Dans API
Sur Profibus
Réseau Usine
GJC
Introduction
Le réseau ETHERNET à été développé initialement par les constructeursde matériels informatiques :
DIGITAL EQUIPEMENT,INTEL,RANK XEROX .
Ensuite d'autres constructeurs se sont ralliés à ce standard qui a servi de base de définition à la norme IEEE 802.3
Introduction
Conception originale de R. Metcalfe (1976)
Caractéristiques Média
10 BASE T- Paire torsadée blindée,- Segment de 100 m,- Petit réseau (longueur totale 600
m).
Gaine de protection blindage
brins torsadés
Caractéristiques Média
10 BASE 5 - Câble coaxial,- Segment de 500 m,- Réseau fédérateur (longueur totale 2800
m).
Âme en cuivretresse métallique
isolant isolant
Caractéristiques Média
10 Base F- Fibre optique,- Segment de 2000 m,- Liaisons longues distances.
gaine
coeur
Caractéristiques Topologie
Il est organisé en BUS Ethernet est le plus souvent utilisé avec le support 10 BASE 5 : - Il peut être composé de 3 segments de 500 mètres maximum, - Sa longueur maximale est donc de 2800 mètres (avec options), - Il peut supporter dans sa configuration maximum 1023 stations, - On peut interconnecter entre eux jusqu’à 8 réseaux (8184 stations).
A B C
D
BUS
Caractéristiques Principe de fonctionnement
- N stations connectées sur le même support (support partagé),- 1 seule trame sur le réseau à un instant donné,- toutes les stations reçoivent la trame émise,- accès probabiliste CSMA/CD,- réseau égalitaire,- performances variables,- non sécurisé.
Sur Ethernet, la communication s'effectue par liaison série synchrone:
Caractéristiques Trame
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
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Caractéristiques Trame
Séquence de synchronisation des récepteurs
Préambule de 56 bits = 7 X (10101010). Il permet aux
autres stations d'acquérir la synchronisation.
Caractéristiques Trame
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
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Caractéristiques Trame
Séquence de synchronisation trame
(Start Frame Delimiter)
8 bits = 10101011; permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation trame (caractère).
Caractéristiques Trame
Adresse destination : 6 octets
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
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Caractéristiques Trame
Adresse de destination
adresse de la station à qui la trame est envoyée.
Caractéristiques Trame
Adresse destination : 6 octets
Adresse source : 6 octets
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
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Caractéristiques Trame
Adresse source
adresse de la station émettrice.
Caractéristiques Trame
Adresse destination : 6 octets
Adresse source : 6 octetsLongueur données: 2 octets
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
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Caractéristiques Trame
Longueur du champ de données
valeur comprise entre 46 et 1500, indique le nombre d'octets contenus dans le champ suivant.
Caractéristiques Trame
Adresse destination : 6 octets
Adresse source : 6 octetsLongueur données: 2 octets
Données: 0-1500 octets
Bourrage: 0-46 octets
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
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Caractéristiques Trame
Données
Information à transmettreBourrageContenu sans signification complétant à 46 octets la taille
totale d'une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets.Une trame est considérée valide ( non percutée par une collision ) si sa longueur est d'au moins 46 octets.
46 <= (données + bourrage) <= 1500.
Caractéristiques Trame
Adresse destination : 6 octets
Adresse source : 6 octetsLongueur données: 2 octets
Données: 0-1500 octets
Bourrage: 0-46 octets
Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets
Séquence de synchronisation trame : 1 octet
Contrôle: 4 octets
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Caractéristiques Trame
Contrôle
Séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de 32 bits.
CRC (Contrôle de Redondance Cyclique)
Profinet
Domaine temps réel dur
Domaine ouvert TCP/IP
Ethernet InternetInternet
Problème si sur Ethernet on veut faire du temps réel
(Sur Profinet réponse < 1ms a + 1µS)
Ethernet et temps réel
PROFINET
Communication Temps-réel
_
Profinet
PROFINET
Communication Temps-réel
EthernetIT-services
<1ms<10ms<100ms
InternetInternet • Factory Automation • Motion Control
TCP/IP
IT-services TCP/IPRT temps réelIRT temps réel isochrone
Ethernet et temps réel
IRTRT
PLC IO MotionControl
Synchronisation APIGestion d’E/S Contrôle d’axe
Swith industriel SCALANCE
Ethernet et temps réel
ASIC ERTEC
PROFINET
Communication Temps-réel
Pour faire du temps réel il faut utiliser du matériel spécifique !
Données: 0-1500 octets
Frame ID Process DataStatus
Information
Allocation des données « gestion de 7 niveaux de priorités »:- transmission de données process,- transmission de données évènementielles.
Ethernet et temps réelP28
Données: 0-1500 octets
Frame ID Process DataStatus
Information
Données
Ethernet et temps réelP28
Données: 0-1500 octets
Frame ID Process DataStatus
Information
Status Information: état des données et de la station (Run, Stop, Error, ….)
Ethernet et temps réelP28
Principe du Temps Réel
Organisation de l’autoroute des données– Une voie est réservée pour IRT,– RT est prioritaire sur TCP/IP,– Les propriétées Real-time sont garanties indépendamment de la charge
réseau.
Reservé pour IRT
TCP/IP
TCP/IP
TCP/IP
RT RT
RT
RT TCP/IP
Bouchon
TCP/IP TCP/IP
TCP/IP TCP/IP
RT RT
IRTIRTIRTIRTIRTIRT
Ethernet et temps réel
Gestion des adresses
Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses:
Gestion des adresses Adresse M A C
Adresse M A C ( adresse machine)
Cette adresse est unique pour chaque coupleur ETHERNET, elle estdéfinie en usine par le constructeur du coupleur (6 octets).L'organisme IEEE réserve des tranches d'adresses pour les constructeurs:
00:00:0C:XX:XX:XX Cisco
08:00:20:XX:XX:XX Sun
08:00:09:XX:XX:XX HP
Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses:
Gestion des adresses Adresse I P
Adresse I PPour chaque coupleurs, cette adresse aussi doit être unique. Elle est définie sur 32 bits (4 octets).
XXXY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY
Classe du réseau
Identificateur réseau et identificateur machine
Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses:
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Gestion des adresses Adresse I P
0YYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY
Classe du réseau
Classe A
Identificateur réseau Identificateur machine
La classe A s’adresse à des réseaux de grande envergure jusqu’ à16 777 214 stations connectées.
Gamme de 0.0.0.0 à 127.255.255.255
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Gestion des adresses Adresse I P
10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY
Classe du réseau
Classe B
Identificateur réseau Identificateur machine
La classe B s’adresse à des réseaux de moyenne envergure jusqu’à65 534 stations connectées.
Gamme de 128.0.0.0 à 191.255.255.255
P22
Gestion des adresses Adresse I P
110Y YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY
Classe du réseau
Classe C
Identificateur réseau Identificateur machine
La classe C s’adresse à des réseaux de petite envergure jusqu’à254 stations connectées.
Gamme de 192.0.0.0 à 223.255.255.255
P22
Gestion des adresses Masques
L’administrateur local a la possibilité de gérer plusieurs sous réseaux en décomposant l’identificateur machine en:
- un identifiant sous-réseau,- un identifiant machine.
Identificateur réseau Identifiant machine
10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY
Classe BIdentifiant sous-réseau
P23
Gestion des adresses Masque
Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication.
1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001Adresse IP (128.168.1.1)
1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 Masque (255.255.0.0)
Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.X.X
128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3
128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2
P23
Gestion des adresses Masque
Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication.
1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001Adresse IP (128.168.1.1)
1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 Masque (255.255.255.0)
Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.1.X
128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3
128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2
P23
Réseau EthernetGestion par un API d’Entrées Sorties déportées
API CPU315-2 PN/DP
IM 151- Ethernet IM 151- Ethernet
Réseau Ethernet
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
API CPU315-2 PN/DP
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
API CPU315-2 PN/DP
UC
Alimentation
Coupleur d’entrées TOR
Coupleurs de sorties TOR
Adresse Ethernet: 6
P24
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
IM 151- EthernetAdresse Ethernet: 9
Coupleur de communication
Alimentation
Coupleursd’entrées TOR
Coupleursd’entrées TOR
Coupleursd’entrées TOR
CoupleursDe sorties TOR
P24
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
IM 151- EthernetAdresse Ethernet: 7
Coupleur de communication
Alimentation
Coupleursd’entrées TOR
Coupleursd’entrées TOR
Coupleursd’entrées TOR
CoupleursDe sorties TOR
P25
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées
Sur Ethernet
Dans API
P25
Dans API
Sur Ethernet
Caractéristiques Réalisation
Extension de réseau
Répéteur « DEREP »Interconnecte 2 segments
Amplificateur
Caractéristiques Réalisation
Extension de réseauRépéteur multiport
Hub
Hub 4 voies 10 Base T
Amplificateur
Caractéristiques Réalisation
Extension de réseau
Hub Multi-média
10 Base 5
10 Base T
10 Base F
Mini hubs ( Hewleet Packard )
Caractéristiques Réalisation
Interconnexion de réseauxPont
Amplification et filtrage du trafic
Caractéristiques Réalisation
Filtrage du traficPont multiport
Swith
Amplification et filtrage du trafic
Caractéristiques Réalisation
Régulation du traficRouteur
Régulation du trafic par le choix du meilleur chemin
CaractéristiquesEthernet sans fils
Communication mobile industrielle SCALANCE W « Siemens »
Fin