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Industrial Automation - Customer View - Services - Formation PhW - Intro_RLI_fr - 09 / 2003
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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
Chapitre 1 : Notions de base
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
Coupleur de communication
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Les techniques de transmissionLes techniques de transmission
Chapitre 1 : Notions de base
Les informations peuvent être transmises sous forme analogique :évolution continue de la valeur
Ou sous forme numérique :évolution discontinue de la valeur (échantillonnage)
0
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Les types de transmissionLes types de transmission
Chapitre 1 : Notions de base
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
Chapitre 1 : Notions de base
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
Chapitre 1 : Notions de base
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
Chapitre 1 : Notions de base
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
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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
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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
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Les principaux supports utilisés
Quelques standards électriques en paire torsadée
Les différentes topologies
Les supports physiques
Chapitre 4 : Les supports physiques
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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 :
Chapitre 4 : Les supports physiques
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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.
Chapitre 4 : Les supports physiques
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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)
Chapitre 4 : Les supports physiques
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Maître - Esclave
Anneau à jeton
Accès aléatoire
Les principaux moyensd ’accès au médium
Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium
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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
Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium
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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
Se situe au niveau de l ’accès au médium
Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium
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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
Se situe au niveau de l ’accès au médium
Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium
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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
Chapitre 5 : Les principaux moyens d ’accès au médium
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Client - Serveur
Producteur - Consommateur
Types de traffic
Notion de profil
Les concepts utilisésau niveau application
Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application
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Chapitre 6 : Les concepts utilisés au 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)
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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
Chapitre 6 : Les concepts utilisés au niveau application
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
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
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c P
L7
et
co
nfi
gu
rate
ur PL7 est le logiciel de programmation
des automates Micro et Premium
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
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
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
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…)
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
Objets implicitesObjets implicites
Asynchronisme
Zone%I ou %IW
Zone%Q ou %QW
Zone%IMod
Processeur automate
Infos diagnostic
Zone mémoiredes entrées
Zone mémoiredes sorties
Coupleur de communication
Temps de cycle
automate
Echangescycliques
automatiques
Equipement 1
Equipement 2
Equipement n
Bus
Temps de cycle
réseau
Echangescycliques
automatiques
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
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
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Chapitre 18 : La fonction communication traitée par PL7
Fonctions de communicationFonctions de communication
Equipement 1
Equipement 2
Equipement n
Processeur automate
Coupleur de communication
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.