Descriptif des principaux réseaux locaux industriels

P&T - GPS - Formation PhW - Descrip_RLI_fr 30-08-04

Diapositive 1 / 121

Descriptif des principauxréseaux locaux industriels

Chapitre 1 : ASi

Chapitre 4 : Ethernet - TCP/IP - Modbus

Chapitre 3 : DeviceNet

Chapitre 2 : CANopen

Chapitre 5 : Profibus-DP


Diapositive 2 / 121

Chapitre 7 : Interbus

Chapitre 8 : Modbus

Chapitre 9 : Tableau comparatif

Descriptif des principauxréseaux locaux industriels

Chapitre 6 : FIPIO


Diapositive 3 / 121

ASi

Chapitre 1 : ASi

Historique

ASi et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison

La couche application

Les profils

Points forts- points faibles


Diapositive 4 / 121

Chapitre 1 : ASi

1990 :

11 sociétés et 2 universités majoritairement allemandes créent le consortium ASi afin de définir une interface « low cost » pour raccorder des capteurs et actionneurs

HistoriqueHistorique

1992 :

Premiers chips disponiblesCréation de l ’association ASi internationale : http://www.as-interface.net/ basée en Allemagne. Schneider entre dans l ’association.

1995 :

Création d ’associations nationales de promotion (France, Pays Bas, UK)

2001 :

Spécifications ASi V2 : 62 esclaves, support de produits analogiques, diagnostic amélioré.

Intégration de produits de sécurité : « Safety at work »


Diapositive 5 / 121

Chapitre 1 : ASi

ASi et le modèle ISOASi et le modèle ISO

VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

Maître / esclave

Alimentation et communication sur le même support

InterfacesE/S TOR

génériquesCapteurs TOR Départ moteurs

E/Sanalogiques

etc...

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

PHYSIQUE

7

6

5

4

3

2

1

3 couches utilisées +

des profils

Client / Serveur via requêtes


Diapositive 6 / 121

Chapitre 1 : ASi

Medium : Câble plat jaune 2 fils avec détrompagePossibilité utilisation câble rond non blindé

Topologie : Libre

Pas de fin de lignes

Distance maximum : 100 m sans répéteur500 m avec répéteurs(2 répéteurs max entre le maître et l ’esclave le plus éloigné)

Débit : 167 Kbits/s

1 transaction (data exchange) dure 150 micro-sec.

Temps de cycle = 5 ms pour 31 esclaves 10 ms pour 62 esclaves

Nbre max équipements : ASi V1 : 1 maître + 31 esclavesASi V2 : 1 maître + 62 esclaves A/B

La couche physiqueLa couche physique


Diapositive 7 / 121

Chapitre 1 : ASi

4 types de raccordement définis dans la charte ASi Schneider

Les types de raccordementLes types de raccordement

Bornier à visou à ressort

ASI+

ASI-

Prise vampire

ASI-

ASI+

Connecteur débrochable

jaune 2 points

5

2

34

1

Prise M12 (mâle sur produit)

IP20 IP65


Diapositive 8 / 121

Chapitre 1 : ASi

Exemple d ’architectureExemple d ’architecture

Micro

Quantum

Alimentationdouble Asi-24 V

Bus ASi (câble jaune)

24 V (câble noir)Alimentation

Répartiteur passif

Répartiteur actif

Répéteur

Alimentation ASi

Conversioncâble plat - câble rond

Départ-moteur coffret

TéBoîte à boutons

SEGMENT 2

SEGMENT 1

Premium


Diapositive 9 / 121

Chapitre 1 : ASi

Méthode d ’accès au médium : Maître / Esclave

Taille maxi des données utiles : 4 bits de sorties pour une requête

(3 bits pour en ASi V2 pour les esclaves A/B)

4 bits d ’entrées pour une réponse

La couche liaisonLa couche liaison

Sécurité de transmission : Nombreux contrôles aux niveaux bits et tramesDélimiteur start bit, alternance des pulses,

longueur pause entre 2 bits,

parité en fin de trame, délimiteur end bit,

longueur de la trame


Diapositive 10 / 121

Chapitre 1 : ASi

Une douzaine de requêtes standardisées pour :

1 . Administration du réseau : adressage, identification, paramétrage, reset.

2 . Echanges cyclique des entrées - sorties : Data exchanges

4 bits de sorties maximum les esclaves standards, 3 pour les esclaves A/B

4 bits d ’entrées maximum pour tous les esclaves

Temps de cycle : 5 ms max pour 31 esclaves, 10 ms pour 62

3 . Surveillance cyclique du réseau : Read Status

Remontée des défauts périphériques des esclaves ASi V2

Temps de cycle : 155 ms pour 31 esclaves, 310 ms pour 62 esclaves

4 . Transmission des données de paramétrage : Write Parameter Par programmation requête Write Parameter

4 bits de sorties maximum les esclaves standards, 3 pour les esclaves A/B

155 ms maximum pour 31 esclaves, 310 ms pour 62

La couche applicationLa couche application



Chapitre 1 : ASi

Les profilsLes profils

Pour garantir l ’interchangeabilité des produits, chaque esclave ASi est identifié et défini par un profil figé gravé dans le silicium (Read only).

Le profil des esclaves ASi V1 est défini par 2 digits hexa-décimaux.

Le profil des esclaves ASi V2 est défini par 4 digits hexa-décimaux.



Chapitre 1 : ASi


ASi V1 : 2 digits

Profil = IO_code . ID_code

IO_code = indique le nombre d’entrées et sorties de l’équipement (0 to F)

ID_code = indique le type d’équipement (0 to F)

ASi V2 : 4 digitsProfil = IO_code . ID_code . ID1_code . ID2_code

IO_code = indique le nombre d’entrées et sorties de l’équipement (0 to F)

ID_code = indique le type d’équipement (0 to F)

ID1_code = utilisé pour la personnalisation client du produit (0 to F)

ID2_code = indique le sous type du produit (0 to F)



Chapitre 1 : ASi

Points forts - points faiblesPoints forts - points faibles

Points forts

Temps de cycle rapide et déterministe

Facilité de câblage

Simplicité d ’utilisation car très bien

intégré dans PL7

Evolution de l ’architecture aisée

Points faibles

Quelques bits échangés

Nombre d ’esclaves maximum

Longueur du bus : 100 m



CANopen


Historique

CANopen et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils





1980-1983 :

Création de CAN à l ’initiative de l ’équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l ’industrie automobile.CAN ne définit qu ’une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO.


1983-1987 :

Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile

1991 :

Naissance du CIA = CAN in Automation : http://www.can-cia.de/ pour promouvoir les applications industrielles




1995 :

Publication par le CiA du profil de communication DS-301 : CANopen

2001 :

Publication par le CIA de la DS-304 permettant d ’intégrer des composants

de sécurité de niveau 4 sur un bus CANopen standard (CANsafe).


1993 :

Publication par le CiA des spécifications CAL = CAN Application Layer qui décrit des mécanismes de transmission sans préciser quand et comment les utiliser.




CANopen et le modèle ISOCANopen et le modèle ISO

CiA DS-301 = Communication profile

VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2

ISO 11898 + DS-102

Device ProfileCiA DSP-401I/O modules

Device ProfileCiA DSP-402

Drives

Device ProfileCiA DSP-404

Measuring devices

Device ProfileCiA DSP-4xx

CAL= CAN Application Layer APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

PHYSIQUE

7

6

5

4

3

2

1

CANopen s ’appuie sur CAL




Medium : Paire torsadée blindée2 ou 4 fils (si alimentation)

Topologie : Type bus

Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne 120 ohms

Distance maximum : 1000 m

Débit : 9 débits possibles de 1Mbits/s à 10 Kbit/sFonction de la longueur du bus et de la nature du

câble : 25 m à 1 Mbits/s, 1000 m à 10Kbits/s :

Nbre max équipements : 128

1 maître et 127 esclaves





Le CiA fournit dans sa recommandation DR-303-1 une liste de connecteurs utilisables classée en 3 catégories avec la description de leur brochage.

Mâle coté produit

SUB D 9 points DIN 41652

RJ45

Open style

5-pins Micro-Style = M12ANSI/B93.55M-1981

La connectiqueLa connectique




Exemple d ’architectureExemple d ’architecturePremium

ATV58ATV58

TEGO POWER

FTB1CN FTB1CN

TEGO POWER

Résistancefin de ligne

Résistancefin de ligne (120 )





Méthode d ’accès au médium : CSMA/CAChaque équipement peut émettre dès que le bus est libre.

Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d ’une collision un arbitrage bit à bit non destructif.

La priorité d ’un message est donné par la valeur de l’identifieur : l ’identifieur de valeur la plus faible est prioritaire.

Modèle de communication : Producteur / ConsommateurUn identifieur codé sur 11 bits et situé en début de message renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message, chaque récepteur décide de

consommer ou non les données.

Ce concept autorise de multiples modèles de communication :

Emission sur changement d’état, cyclique, ou signal SYNC, système Maître_esclave.




Structure d’une trame CANStructure d’une trame CAN


Séquence deCRC

Début de trame SOF

Indentifieur

Bit RTR RemoteTransmission

Request

Champ dedonnées

Délimit.CRC

SlotACK

1 11 6 0 à 64 15 71 111

Délimit.ACK

Fin detrameEOF

Champd ’arbitrage

Champ decommande :compatibilitéet longueur

Taille de la trame sans bit stuffing : 47 à 111 bits



Bits dominants et récessifsBits dominants et récessifs

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0SO

F

RT

R Controlfield

Identifier

Station 1

Station 2

Station 3

D

R

S1 S2 S3

Station 2perd l’arbitrage

Station 1perd l’arbitrage

Bus






Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame

Sécurité de transmission :

Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industrielsDe nombreux dispositifs de signalisation et de détections d ’erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission.




4 types de services standardisés :

1 . Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître-esclaves)

2 . Transmission de données de process de faible taille (<= 8octets) en temps réel : PDO = Process Data Object (producteur-consommateur)Les PDO peuvent être transmis sur changement d ’état, cycliquement, sur réception du message SYNC, ou demande du maître.

3 . - Transmission de données de paramétrage de grande taille (> 8 octets) par segmentation sans contrainte de temps : SDO = Service Data Object (client-serveur)

4 . Messages prédéfinis pour gérer les synchronisation (SYNC), références temporelles, erreurs fatales : SFO = Special Function Object





Dans le but de réduire la phase de configuration du réseau un système obligatoire d ’allocation des identifieurs par défaut est défini.

Cette allocation est effective dans l ’état « Pre operational » juste après la phase d ’initialisation.

Elle est basée sur un partage de l ’identifieur COB-ID en 2 parties :

Function code permet le codage de 2 PDO en réception, 2 PDO en émission, 1 SDO, 1 EMCY object, 1 Node Guardind Identifier, 1 SYNC object, 1 Time Stamp obect.

Node ID correspond à l ’adresse du produit codée par exemple par des DIP switchs.

Allocation par défaut des identifieursAllocation par défaut des identifieurs

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Function Code Node ID




Objets en diffusion général

Objet Function Code Bin COB-ID Hex COB-ID DecNMT 0000 0x000 0

SYNC 0001 0x080 128

TIME STAMP 0010 0x100 256

Objets en diffusion point à point

Objet Function Code Bin COB-ID Hex COB-ID DecEmergency 0001 0x081à 0x0FF 129 à 255

PDO 1 en émission 0011 0x181 à 0x1FF 385 à 511

PDO 1 en réception 0100 0x201 à 0x27F 513 à 639







SDO en seveur 1011 0x581 à 0x5FF 1409 à 1535

SDO en client 1100 0x601 à 0x67F 1537 à 1663

NODE GUARD 1110 0x701 à 0x77F 1793 à 1919

Allocation par défaut des identifieursAllocation par défaut des identifieurs

L ’allocation par défaut des identifieurs n ’est utilisable que pour les

produits utilisantles 4 premiers PDO(Le cinquième PDO recouvre la zone

réservée aux SDO)

10

24

id

en

tifi

eu

rsm

ax

imu

m

r és

ers

vé

s p

ou

r le

s P

DO





Les profils CANopen sont basés sur le concept de dictionnaire d ’objet :

Device Object Dictionnary (OD).

Le CANopen Object Dictionary est un groupement ordonné d ’objets accessibles par un index de 16 bits et éventuellement un sub-index sur 8 bits.

Chaque nœud du réseau a un OD qui est matérialisé par un fichier

EDS : Electronic Data Sheet de type ASCII (spécification DSP 306).

Ce dictionnaire contient tous les éléments décrivant le nœud ainsi que son comportement sur le réseau.





Index (hexa) Object

0000 Reserved

0001 – 009F Data Types Area

00A0 – 0FFF Reserved

1000 – 1FFF Communication profile Area

2000 – 5FFF Manufacturer Specific Profile Area

6000 – 9FFF Standardised Device Profile Area

A000 – FFFF Reserved

Structure du dictionnaire d ’objet





CANopen définit 2 types de profiles :

Le profil de communication DS-301 :

Décrit la structure générale de l ’OD, et des objets se trouvant dans la zone « Communication profile area ». Il s ’applique à tous les produits CANopen.

Les profils équipements DSP-4xx :

Décrit pour les differents types de produit (modules E/S TOR, drives, appareil de mesures) les différents objets standards associés.

Certains objets sont obligatoires, d ’autres optionnels, certains sont accessibles en lecture, d ’autres en lecture et écriture.





Points forts

Coût du point de connexion

Grand choix de drivers

Robustesse dans environnement

perturbés

Protocole ouvert

Points faibles

Longueur du bus à 1 Mbit/s = 25 m

Niveau d ’intégration dans PL7

Offre Schneider actuelle

Non déterministe



DeviceNet


Historique

DeviceNet et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils

Points forts - points faibles




1980-1983 :

Création de CAN à l ’initiative de l ’équipementier allemand BOSCH pour répondre à un besoin de l ’industrie automobile.CAN ne définit qu ’une partie des couches 1 et 2 du modèle ISO.


1983-1987 :

Prix des drivers et micro-contrôleurs intégrant CAN très attractifs car gros volume consommé par l ’automobile

1993-1994 :

Développement et commercialisation par Allen Bradley (groupe Rockwell Automation) de produits DeviceNet.




1997 :

L ’association comporte environ 200 sociétés membres et offrent une centaine de produits différents.

2002 :

ODVA amorce le développement de spécifications pour intégrer des composants de sécurité..


1995 :

Création de l ’ODVA = Open DeviceNet Vendor Association : http://odva.org/ pour promouvoir et supporter techniquement les spécification DeviceNet.




DeviceNet et le modèle ISODeviceNet et

le modèle ISO


VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2


PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

7

6

5

4

3

2

DeviceNet Specifications Volume 1

EMPTY

EMPTY

EMPTY

EMPTY

CAN 2.0 A and B + ISO 11898

CAN 2.0 A and B = ISO 11898-1 and 2

DeviceNet Specifications Volume 1

AC Drives HMICommunication

adapterEtc...

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

NETWORK

LINK = LLC + MAC

PHYSICAL

7

6

5

4

3

2

1




Medium : 2 paires torsadées blindées2 fils pour la communication et 2 fils pour l ’alimentation


Avec dérivations courtes et résistance fin de ligne 120 ohms

Distance maximum : 1000 m

Débit : 3 débits possibles : 125, 250 ou 500 Kbits/s

Fonction de la longueur du bus et de la

nature du câble et de la consommation des produits

Nbre max équipements : 64 nœuds maître (scanner) compris





ConnecteursConnecteurs

Tous les connecteurs doivent être équipés de 5 broches.

Les connecteurs suivant sont préconisés :

1 V- black

2 CAN_L blue

3 drain bare

4 CAN_H white

5 V+ red

Network Connector (Female Contacts)

1 2 3 4 5

Device Connector (Male Contacts)

5

4

3

2

1

1 - drain bare2 - V+ red3 - V- black4 - CAN_H white5 - CAN_L blue

Male (pins) Female (sockets)

1

2

3

4

5

Phoenix Combicon Connecteur Mini Style

ANSI/B93.55M 1981MSTB 2.5/5 ST 5.08 AU : coté câble réseauMSTBA 2.5/5 G 5.08 AU : coté produit pins horizontalesMSTBVA 2.5/5 G 5.08 AU : coté produit pins verticales




ConnecteursConnecteurs

1 - Drain bare2 - V+ red3 - V- black4 - CAN_H white5 - CAN_L blue

Male (pins) Female (sockets)

1

4 3

2

5

2

3 4

1

5

Connecteur Micro Style (M12)

Style Lumberg RST 5 56/xm ou équivalent




Taps IP20Taps IP20

For use as open tap with zero length drop line or for daisy-chain drop line

Open tap with drop line (up to 6 m/20 ft.)

Drop

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Drop Lines

Drop Lines

Multi-port tap

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Daisy chain drop line

Screw connector as shown inFigure 9.17 in Section 9.3.7.2

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line




Taps IP65Taps IP65

Sealed mini-style

Junction box (with cord grips)

Sealed multi-port tap

with connectors for four drop lines

"T" Tap

Cordgrips

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Drop line

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line

Trunk ordrop line





Quantum

ATV58 TEGO POWER

ATS48ATV28

Modbus

LUF PTesys modèle U

Alim. 24 V

FTB FTB

AutomateAllen Bradley


Thincable





Méthode d ’accès au médium : CSMA/CAChaque équipement peut émettre dès que le bus est libre.

Un principe de bits dominants ou récessifs permet lors d ’une collision un arbitrage bit à bit non destructif.

La priorité d ’un message est donné par la valeur de l’identifieur : l ’identifieur de valeur la plus faible est prioritaire.

Modèle de communication : Producteur / ConsommateurUn identifieur codé sur 11 bits et situé en début de message renseigne les récepteurs sur la nature des données contenues dans chaque message, chaque récepteur décide de consommer

ou non les données.

Ce concept autorise de multiples modèles de communication :

Emission sur changement d’état, cyclique, ou signal Strobe, système Maître_esclave.






Taille maxi des données utiles : 8 octets par trame

Fragmentation possible si plus de 8 octets

Sécurité de transmission :

Parmi les meilleurs sur les réseaux locaux industrielsDe nombreux dispositifs de signalisation et de détections d ’erreurs permettent de garantir une grande sécurité de transmission.




3 types de services standardisés :

1 . Administration du réseau : paramétrage, démarrage, surveillance (maître-esclaves)

2 . Transmission de données de process de faible taille en temps réel :

I/O messages

Les I/O messages peuvent être transmis sur changement d ’état, cycliquement, ou sur réception du message Strobe ou par polling du maître..

3 . - Transmission de données de paramétrage de grande taille (> 8 octets) par segmentation sans contrainte de temps : Explicit messages en mode client-serveur.





Allocation des identifiersAllocation des identifiers

IDENTIFIER BITS DESCRIPTION10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 Source MAC ID Group 1 Messages

0 1 1 1 0 Source MAC ID Slave's I/O Bit-Strobe Response Message

0 1 1 1 1 Source MAC ID Slave's I/O Poll Response Message

Group 2Message ID1 0 MAC ID Group 2 Messages

1 0 Source MAC ID 0 0 0Master's I/O Bit-Strobe Command Message

1 0 Source MAC ID 0 0 1Reserved for Master's Use -- Use is TBD

1 0 Source MAC ID 0 1 0Master'sChg of state/cyclic acknowledge msgs

1 0 Source MAC ID 0 1 1Slave's Explicit Response Messages

1 0 Destination MAC ID 1 0 0Master's Connected Explicit Request Messages

1 0 Destination MAC ID 1 0 1Master's I/O Poll Cmd/Chg of State/Cyclic Msgs

1 0 Destination MAC ID 1 1 0Group 2 Only Unconnected Explicit Req.. Msgs1 0 Destination MAC ID 1 1 1Duplicate MAC ID Check Messages

Group 1Message ID

0 1 1 0 1 Source MAC ID Slave's I/O Change of State or CyclicMessage





DeviceNet utilise une modélisation de type objet pour décrire :

La liste des service de communication disponibles

Le comportement de l ’équipement

Un moyen standard de décrire comment accéder à des variables internes d ’un produit.

Un nœud DeviceNet est modélisé comme une collection d ’objet.




Adressage des objetsAdressage des objets

DeviceNet utilise une méthode d ’adressage à 4 niveaux :

MAC ID

Class ID

Instance ID

Attribute ID

DeviceNet Link

MAC ID #1 MAC ID #2

MAC ID #3

MAC ID #4

MAC ID #4:Object Class #5:Instance #2:Attribute #1

Object Class #5

Object Class #7

Instance #1

Instance #2

Instance #1

Object Class #5

Instance #1

Attribute #1

Attribute #2

Les variables d ’un nœud sont accessibles par un Path qui est composé de :

Class ID

Instance ID

Attribute ID




Fichier EDSFichier EDS

La matérialisation d ’un profil DeviceNet se fait par un fichier EDS Electronic Data Sheet livré avec le produit.

Ce fichier fournit dans un format précis la description de tous les objets constituant le produit.

Device

DeviceNet

Network

Data

Information

Configuration Tool Device

Electronic Data

Sheet

Configuration

ApplicationObjects




Extrait du fichier EDS DeviceNet passerelle LUFP9Extrait du fichier EDS DeviceNet passerelle LUFP9

$ DeviceNet Manager Generated Electronic Data Sheet

[File]

DescText = "LUFP9 Gateway";

CreateDate = 12-08-98;

CreateTime = 10:31:30;

ModDate = 10-07-2002;

ModTime = 16:39:54;

Revision = 1.02;

[Device]

VendCode = 90; $ Vendor Code

ProdType = 12; $ Product Type

ProdCode = 60; $ Product Code

MajRev = 1; $ Major Rev

MinRev = 3; $ Minor Rev

VendName = "Schneider Electric Gateways";

ProdTypeStr = "Communications Adapter";

ProdName = "LUFP9";

Catalog = "LUFP9";

$ Parameter Class Section

[ParamClass]

MaxInst = 29; $ Max Instances - total # configuration parameters

Descriptor = 0x00; $ Parameter Class Descriptor - No parameters

CfgAssembly = 0x00; $ The config assembly is not supported.

[Params]$ ****************************************************************************$ Polled production$ **************************************************************************** Param1= 0, $ parameter value slot 6, "20 05 24 00 30 64", 0x0002, $ descriptor (Scaling) 8, 1, $ USINT, 4 bytes "Polled production", $ parameter name "", $ units string "", 0, 5, 0, $ min, max, default (0) 0, 0, 0, 0, $ mult, div, base, offset scaling , , , , $ scaling links not used

0; $ decimal places$ ****************************************************************************$ Polled consumtion$ **************************************************************************** Param2= 0, $ parameter value slot 6, "20 05 24 00 30 65", 0x0002, $ descriptor (Scaling) 8, 1, $ USINT, 4 bytes

"Polled consumption", $ parameter name "", $ units string "", 0, 5, 0, $ min, max, default (0) 0, 0, 0, 0, $ mult, div, base, offset scaling , , , , $ scaling links not used

0; $ decimal places





Points forts

Coût du point de connexion

Grand choix de drivers

Robustesse dans environnement

perturbés

Souplesse de paramétrage

Points faibles

Longueur du bus à 500 Kbits/s

= 100m

Offre Schneider

Protocole marqué Allen Bradley

Non déterministe et compliqué à mettre en oeuvre



Ethernet TCP/IP Modbus

Chapitre 4 : Ethernet TCP/IP Modbus

Historique

Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils

Points forts - points faibles





Le DoD finance un projet sur la

''commutation de paquets' ’

Concrétisation par le réseau ARPANET (IBM )

Démarrage d ’ INTERNET: Les protocoles

TCP /IP ont leur formes actuelles

TCP/IP devient le standard des réseaux

longues distances

Taux de croissance de 15%

Taux de croissance de 60 %

Version expérimentale d ’ Ethernet définis par XEROX

Principes d’Ethernet définis par XEROX

Première spécification d ’Ethernet par

XEROX, DEC et INTEL

Version 2 des spécifications d ’Ethernet

Normalisation IEEE 802.3 des réseaux

CSMA/CD

1960

1970

1975

1980

1982

1983

1985

1987

1996

1999

EthernetTCP - IP

Modbus

Schneider Transparent factory

http://www.transparentfactory.com/




Ethernet TCP/IP Modbus et le modèle OSIEthernet TCP/IP Modbus et le modèle OSI

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

7

6

5

4

3

2

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

NETWORK

LINK = LLC + MAC

PHYSICAL

7

6

5

4

3

2

1

VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2

Modbus

VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CSMA/CD

Ethernet V2 ou 802.3

Ethernet ne couvre que les 2 premières couches du modèle OSI

HTTP FTP BootP

DHCP---

TCP

IP





Topologie : LibreBus, étoile, arbre, ou anneau

Distance maximum : Fonction du médium et du débit

Minimum : 200 m en 100 base TX

Maximum : 40 000 m en 10 base F

Débit : 10 Mbits/s - 100 Mbits/s - 1 Gbits/s1 Gbits/s utilisé en bureautique

Nbre max équipements : Fonction du médiumMinimum : 30 par segment sur 10 base 2

Maximum : 1024 sur 10 base T ou 10 base F




Ethernet est disponible sur trois types de médium :

Nom Description Débit Long.maxi

Nbre maxstations/segment

10 base 5 Thick Ethernet 10 Mb/s 500 m 100Câble

coaxial 10 base 2 Thin Ethernet 10 Mb/s 185 m 30

10 base T Twisted pair 10 Mb/s 100 m 1024Pairetorsadéeblindée 100 base TX Twisted pair

cat. 5100 Mb/s 100 m ? ? ?

10 base F 2 fibres 10 Mb/s 2000 m 1024Fibre

optique 100 base FX 2 fibres 100 Mb/s 2000 m ? ? ?

Supports de transmissionSupports de transmission



De plus en plus utilisée même en 100 Mbps

UTP - Paires isolées de fils de cuivre réunis en torsade. Multiples paires à codage couleur, enrobées dans une chemise en plastique

Plus rapide que le câble coaxial

STP - Paires indissociables enveloppées dans unblindage avec feuille d’alu

Catégorie 5 (Cat 5) - La plus courante dans les réseaux informatiques

Cat 5 = 100 Mbps (en cours de spécification)Cat 3 = 10 Mbps

La paire torsadéeLa paire torsadée


Utilise la connectique RJ45




Comprend trois parties :

Coeur - Support du trajet de la lumière verre ou plastique

Gaine - Tube en verre qui ramène par réflexion toute lumière parasite dans le coeur

Revêtement protecteur - Protège le cœur et la gaine optique

La fibre multimode est la plus utilisée car moins couteuse, et

plus facile à mettre en œuvre.

La fibre optiqueLa fibre optique

La fibre optique est appréciée pour son aspect sécuritaire (absence de courants électriques), son faible encombrement et son immunité aux bruits et aux interférences électromagnétiques.

Elles permettent d’avoir des plus grandes longueurs de segment (max 2 km)

Servent souvent d’artères





Quantum Momentum Magelis Momentum Altivar 58 Altistart 48 Altivar 38 Momentum Altivar 58

Quantum

Anneau optique redondant 200 M bits/s Full-duplex

Switch Switch SwitchPremium

Boucle optique

Hub

Hub

Transceiver

Transceiver

Fibre optique




Méthode d ’accès au médium : CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection

Les stations sont à l ’écoute du support de transmission et attendent qu ’il soit libre pour émettre.

Si une collision est détectée, chaque station continue à émettre pour que la collision soit vue par l ’ensemble du réseau.

Les stations réémettent leur message après un temps de durée aléatoire.

Déterminisme : Résolu par segmentationTaux de charge < 10%

Méthode de transmission : Par paquetsou datagrammes IP de 64 à 1500 octets

Taille maxi des données utiles : 1442 octets par paquet (APDU)

Sécurité de transmission : CRC32 au niveau couche liaison.Accusé réception niveau couche TCPRéponse au niveau application

(UNITE/Modbus)

Couches liaison réseau transportCouches liaison réseau transport




HTTP : HyperText Transfer Protocol = WebTransfert de fichiers au format HTML

FTP : File Transfer ProtocoleTransfert de fichiers suivant modèle client serveur

SNMP : Simple Network Management ProtocolGestion de réseau : configuration, surveillance, administration

DNS : Domain Name ServiceTraduit le nom symbolique d’un nœud de réseau en une adresse

IP

Les principaux protocoles applicationLes principaux protocoles application




Protocoles applicationProtocoles application

BOOTP : Protocol bootstrapAffectation adresse IP par un serveur

TELNET : Interfaçage de terminaux avec des équipements en half duplex

Format ASCII englobé

UNITE : Protocole basé sur le modèle client serveur créé par Telemecanique

MODBUS : Protocole basé sur le modèle client serveur créé par Modicon

I/O scanning : E/S périodiques rafraichies par envoi automatique de requêtes Modbus.




Les classe d ’implémentation Transparent ReadyLes classe d ’implémentation Transparent Ready

Les classes d ’implémentation définissent une liste de services à implémenter pour garantir une interopérabilité des produits Schneider Transparent Ready.

Ces classes sont définies pour 4 familles d ’équipements :

Controllers : Automate, commandes numériques…

Devices : Variateurs, démarreurs moteur, robots, E/S déportées Passerelles : HMI / SCADA

Les classes d ’implémentation sont identifiées par

une lettre A à Z concernant les services WEB

suivi d ’un nombre 00 à 99 concernant les services utilisateurs et communication

et d ’un suffixe ASCII concernant la couche physique.




Les classe d ’implémentationLes classe d ’implémentation

01 : modbus Basic access 05 : modbus Regular access

10 : modbus on TCP-IP basic access 20 : modbus on TCP-IP management access 30 : modbus on TCP-IP added values access 40 : distributed control on TCP-IP

A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed

A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed server client

00 : without Modbus

Web

serv

ices level

User

& c

om

mu

nic

ati

on

level serv

icesm

Examples : A10-Eth10/100 Modbus on Ethernet TCP-IP (10/100 Mbs), no Web A05-SL-RS485 Modbus on RS485, no Web A00-Can for Can Open : profiles to be defined C30-Eth100 Modbus on Ethernet TCP-IP (100 Mbs) + com & Web services

Canopen

Ethernet and IEEE 802.3 layer

UDPUDP

Global

data

Net.

Mangt

Web

TCPTCP

HTTPHTTPModbusModbusFTPFTPNDDSNDDSDHCPDHCPSNMPSNMP TFTPTFTP

IPIP

MIBMIB

Faulty devicereplacement

HTTPSMTP

50 80 502

Example of Implementation Class:

serv

ices

pro

toco

ls

Modbus

RS485 Can

TR Gateway functions

A05

I/O scanner

A10A00

^

Web services

User services




Services WebServices Web

optional mandatory

Doc B R

Web

Maintenance B R

MonitoringB R E

Diag B R E

Conf B

Web level A

Web level B

Web level D

Web level C

Server Client

Web level Z

Web level Y

Web level X

Web level A

Client A : without Web Z : Web Basic Y : Web Regular X : Web Active W : Web Distributed

Server A : without Web B : Web Basic C : Web Configurable D : Web Active E : Web Distributed




Services utilisateurs et communicationServices utilisateurs et communication

Net Mgt(Modbus)

B

ModbusMessagingB R E

FDR B R E

Glob Data B R

User & Communication with TCP-IP

Communication level 10



Bd. Mgt B R

optional mandatory



ModbusMessagingB R E

ComwithoutTCP-IP

Net Mgt(Modbus)B

Net Mgt(SNMP) B R

IOScan B





Points forts

Ouverture vers clients standards

Offre Schneider


Points faibles

Accessoires raccordement chers

Pas de possibilité raccordement

produits de sécurité

Cout d ’intégration



Profibus-DP


Historique

Profibus-DP le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils






En 1987, le ministère fédéral allemand pour la recherche et le développement technologique crée un groupe de travail "Field Bus" fédérant 13 entreprises dont SIEMENS et 5 instituts de recherche.

Naissance de Profibus (PROcess FIeld BUS).

PROFIBUS est géré par une association d'utilisateurs qui regroupe des constructeurs, des utilisateurs et des chercheurs : le CLUB PROFIBUS.

Les clubs d'utilisateurs dans 20 des plus grands pays industrialisés offrent le support dans la langue du pays. Ces centres de compétences sont fédérés par l'organisation "PROFIBUS International" (PI) qui compte plus de 750 membres.

http://www.profibus.com/




Les 3 versions de ProfibusLes 3 versions de Profibus

Profibus-PAProfibus-PA

Profibus-DPProfibus-DP

ProfiNetProfiNet




Profibus et le modèle ISOProfibus et le modèle ISO

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1 FDL = Fieldbus data linkFDL = Fieldbus data link

RS485 ou fibre optiqueRS485 ou fibre optique

Fonctions DPFonctions DP

Profiles DPProfiles DP

FMS = Fieldbus message specif.

ProfilesProfiles

FMS FMS





Topologie : Bus avec terminaisons de ligne actives

Distance maximum : Dépend du medium et du débit

Minimum : 100 m à 12 Mbits/s sans répéteur

Maximum : 4800 m à 9.6 kbits/s avec 3 repeteurs

Débit : 9,6 Kbits/s à 12 Mbits/s

Nbre maxi. Stations : 32 sans répéteurs

122 avec 3 repeaters





IP20 IP65

A A B B

Sub D 9 points

Femelle coté produit avec terminaison de

ligne ou pas

5

2

34

1

Prise M12

Femelle coté produit

Han-Brid

Préconisation DESINA





Quantum

Premium

ATV58TEGO POWER

Momentum

Répéteur

FTB1DP FTB1DP FTB1DP

Fins de ligne

Fin de ligne

Fin de ligne




PROFIBUS utilise une méthode d’accès hybride La communication entre stations actives est basée sur le concept d’anneau à jeton. Les stations passives (esclaves) utilise le concept maître-esclave.

Stations actives = équipements maîtres

Stations passives = équipements esclaves

Couche liaisonCouche liaison




Anneau à jetonAnneau à jeton

Le concept d ’anneau à jeton garantit que l ’accès au bus est donné à chaqueéquipement maître dans une fenêtre de temps prédéfinie.

Le jeton est un télégramme particulier émis par un maître qui doit circulé vers les autres maîtres de l ’anneau dans un temps maximum configurable.

Maître - EsclaveMaître - Esclave

Le concept maître-esclave permet au maître en possession du jeton d ’accéderaux esclaves qui lui sont assignés (les stations passives) ainsi qu ’aux autres maîtres (messagerie FMS).

Les messages émis à destination des esclaves et leurs réponses associées sont appelés PPO : Parameter Process Object.

Profibus-DP peut fonctionner avec un seul maître (mono master mode).

Le coupleur maître Profibus-DP Premium ne supporte pas la communication maître à maîttre (FMS).



Description du PPODescription du PPOLe maître émet une requête cyclique à l’esclave Le maître reçoit une réponse cyclique de de l’esclave

PZD

1er mot 1er mot

PKE

PWE

PZD1

PZD2

PZD3

PZDn

Dernier mot

Zone

échangesapériodiquesoptionnelle

CO

MM

AN

De

DU

MA

ITR

E

PZD

PKE

PWE

PZD1

PZD2

PZD3

PZDn

RE

PO

NS

E E

T S

TA

TU

S D

E L

’ES

CL

AV

E

Tous les mots sont échangés cycliquement, mais les échanges apériodiques sont utilisés quand nécessaire.

PKW = Parameter - Kennung - Wert = Paramètre - Adresse - ValeurPKE = Parameter - Kennung = Adresse du paramètre PWE = Parameter - Wert = Valeur du paramètre dont l’adresse est contenue dans PKEPZD = Prozeßdaten = Données de process

PKW PKW

Dernier mot


Zone

échangesapériodiquesoptionnelle

Zone

échangespériodiques

Zone

échangespériodiques



Utilisation des PKWUtilisation des PKW

PKW DescriptionWord 1 Sortie PKEWord 2 Sortie R/W outputWord 3 0Word 4 Sortie

Données de sortie

Sortie PKE : Bits 0 à E : Adresse de la variableBit F : = 0 Ecriture ou lecture unique

= 1 Ecriture ou lecture permanenteSortie R/W :

= 16#0052 = Read = 16#0057 = Write

Sortie PWE : = Si écriture : Valeur à écrire

Entrée PKE : Copie de la valeur de sortie PKEEntrée R/W/N :

= 16#0052 Lecture correcte = 16#0057 Ecriture correcte = 16#004E Erreur de lecture ou d ’écriture

Entrée PWE : : Si lecture correcte valeur de la variable : Si écriture correcte copie de la valeur sortie PWE : Si erreur

= 0 : adresse incorrecte = 1 : écriture refusée

PKW DescriptionWord 1 Entrée PKEWord 2 Entrée R/W/NWord 3 0Word 4 Entrée PWE

Données d'entrée






Echanges des données : Process : échanges cycliquesParamètres, diagnostic : apériodiques (PKW)

Taille maxi des données : 244 octets de PPO

Interopérabilité : Produits certifiés par l’organisation Profibus

Interchangeabilité : Profils de communication et d’application



Profils de communication DPProfils de communication DP

Trois types de stations sont définis :

DP master class 1 (DPM1) : Controleur programmables comme automates, PC...

DP master class 2 (DPM2) : Outil de développement ou de diagnostic

DP slave : Equipement périphérique réalisant des échanges

cycliques avec “sa” station active.

Le module Profibus-DP TSX PBY 100 Premium est un sous ensemble de DPM1




Profils application DPProfils application DP

Les profils application complétent le standard pour un champ d’appication donné.

Exemples :

Commandes numériques et robots

Basé sur des diagrammes séquentiels, les mouvements et les commandes sont décrits sous l’angle de l’automatisme.

Codeurs

Basé sur le raccordement des codeurs rotatifs, angulaires et linéaires, et basé sur la définition de fonctions (mise à l’échelle, diagnostics, etc.).

PROFIDRIVE variateurs de vitesse

Basé sur les fonctions de base du variateur :les commandes et états variateurs sont décrits.

Contrôle de process et supervision (HMI)

Il spécifie la liaison des équipements de conduite (et supervision) avec des constituants d’automatismes de niveau supérieur. Il utilise les fonctions étendues de PROFIBUS-DP concernant la communication.




Fichiers GSDFichiers GSD

Les caractéristiques d ’un équipement PROFIBUS sont décrites sous la forme d ’une« electronic device data sheet » (GSD) dans un format prédéfini.

Les fichiers GSD doivent être fournis par tous les fabricants d ’équipements PROFIBUS.

Spécifications généralesCette section contient des informations sur le fabricant, le nom du produit, les versions hardwareet software, les débits supportés, etc...

Spécifications relatives aux maîtresCette section contient tous les paramètres relatifs aux maîtres, comme le nombre maximum d ’esclaves,les options de chargement déchargement. Cette section n ’existe pas pour les équipements esclaves.

Spécifications relatives aux esclavesCette section contient les spécifications relatives aux esclaves comme le nombre et le type de variables d ’E/S, les textes de diagnostic, les informations sur les modules présents pour les produits modulaires...





Points forts

Nombre d ’équipements connectés

dans le monde

Facilité d ’utilisation des variables

périodiques et apériodiques

Facilité d ’intégration (fichier GSD)

Diagnostic

Points faibles

Faible distance à haut débit

Système PKW ne permet d ’atteindre qu ’un seul paramètre à la fois

Nécessité d ’utiliser un configurateur externe : Sycon

Déconnexion des produits en fin de ligne peut perturber tous le bus.




FIPIO

Chapitre 6 : FIPIO

Historique

FIPIO et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils




Chapitre 6 : FIPIO


A l’origine, on trouve un groupe de travail piloté par la Mission Scientifique et Technique du Ministère de l’Industrie et de la Recherche comprenant les constructeurs TELEMECANIQUE, MERLIN GERIN, CGEE, ALSTHOM et CSEE.

Ce groupe a travaillé durant les années 1983-1985 à la spécification de FIP.

L ’association de constructeurs et d ’utilisateurs WorldFIP a été créée en 1987 sous le nom de CLUB FIP.

http://www.worldfip.org/

WorldFIP est conforme aux standards EN 50170 et IEC 61158.



Chapitre 6 : FIPIO

FIPIO et le modèle ISOFIPIO et le modèle ISO


VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2


PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

7

6

5

4

3

2

Canal données processus + messagerie PCP

EMPTY

EMPTY

EMPTY

EMPTY

Maître esclave avec trame unique (registre à décalage)

RS 485

VariateursDRIVECOM

HMIMMI COM

Séquenceursde soudage

Etc...

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

NETWORK

LINK = LLC + MAC

PHYSICAL

7

6

5

4

3

2

1



Chapitre 6 : FIPIO


Medium : Paire torsadée blindée ou fibre optique

Topologie : Type busAvec raccordement par chaînage ou dérivations +terminaisons de fin de ligne

Distance maximum : 1000 m pour un segment électrique3000 m pour un segment optique15 000 m avec répéteurs électriquesNbre répéteurs¨+ Nbre stations =< 36Nbre répéteurs x 0,5 + somme des longueurs en Km < 22

Débit : 1Mbits/sQuelle que soit la longueur du câble

Nbre max équipements : 1271 maître et 126 esclaves32 équipements max par segment



Chapitre 6 : FIPIO

Connectique SUBD-9 points standardiséeConnectique SUBD-9 points standardisée

SUBD-9pointsmâle coté produit

Vers câble FIPIO principal ou vers boitier

de dérivation



Chapitre 6 : FIPIO


ATS48ATV28

Modbus

LUFP1Démarreurs-contrôleurs modèle U

Premium

MagelisE/SMomentum

MicroPasserelle ASi

TBX IP20

TBX IP67

Fin de ligne

24 V

24 V

Fin de ligneFin de ligne

ASi

Convertisseursélectique-optique

Fin de ligne



Chapitre 6 : FIPIO


Méthode d ’accès au médium : Maître / esclaves (arbitre de bus)La configuration du système indique à l ’arbitre de bus la liste des variables (identifieurs) à scruter ainsi que leur périodicité (informations contenues dans le profil des équipements)

Modèle de communication :

Echanges périodiques : Producteur / ConsommateurLorsque l ’arbitre de bus demande la diffusion d ’une variable (identifieur) le producteur unique de cette variable se reconnaît et la diffuse.

Le ou les stations consommatrices la captent, l ’arbitre de bus passe à l ’identifieur suivant.

Echanges apériodiques : Client / ServeurAprès traitement des échanges périodiques, l ’arbitre de bus traite les requêtes apériodiques stockées dans une file d ’attentes dédiée (liste d ’identifieurs).



Chapitre 6 : FIPIO


cycleélemn°1

cycleélemn°2

cycleélemn°3

cycleélemn°4

cycleélemn°5

cycleélemn°6

cycleélemn°7

cycleélemn°8

FEDCBA A

EDBA

CA A

FEDCBA

EDBA A

Occupationbande passante

100 %

Echanges Apériodiques

Variables Cycliques

t

Chaque variable est scrutée à son propre rythme sans perturbation par les échanges apériodiques.

Macro-cycle1 Macro-cycle2



Chapitre 6 : FIPIO

Les familles de profilsLes familles de profils

FSD P : FIPIO Simple Device Profile

3 familles de profils sont définis :

FRD = FIPIO Reduced Device Profile

FSD = FIPIO Standard Device Profile

FED = FIPIO Extended Device Profile

Le choix du profil est fonction :

du nombre de variables cycliques à échanger

du nombre de variables de configuration

du nombre de variables de réglage

du nombre de variables de diagnostic

de la structure de l ’équipement



Chapitre 6 : FIPIO

Répartition des profilsRépartition des profils

Profil standard

Variables cycliquesAcquisition des entréesPilotage des sorties

Variables de configurationVariables de réglageCommandes

Commande spécifiqueDiagnostic

Validité des entréesStatus spécifique

FRD

2 mots2 mots

--

-

1 octet-

FSD

8 mots8 mots

16 mots32 mots

-

1 octet-

FED

32 mots32 mots30 mots30 mots

8 mots

1 octet8 mots



Chapitre 6 : FIPIO

Syntaxe de dénomination des profilsSyntaxe de dénomination des profils

4 champs permettent d ’identifier un profil :

FSD C8 PFamille

Structure Nbre E/S

Possibilité Paramétrage

FRD Reduced

FSD Standard

FED Extended

C Compact

M Modulaire

2 Mots

8 Mots32 Mots

P Possibilité paramétrage

- Pas de paramètrage




Points forts

Longueur du bus : 15 km à 1Mbits/s

Connexion par chaîne ou dérivation

Facilité d ’utilisation


Points faibles

Peu de produits disponibles

Pas de modification possible de la

taille des variables cycliques

Système de messagerie UNITE non

standardisé

Chapitre 6 : FIPIO



Interbus


Historique

Interbus et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils






Spécifications du protocole

par Phoenix Contact

Commercialisation premiers produits

Création de l ’association

internationale Interbus Club

Premiers prototypes

Premiers profils

Homologation EN 50254 350 000 réseaux installés 4 millions de nœuds connectés 2700 produits

1983

1985

1987

1990

1993

2001




Interbus et le modèle ISOInterbus et le modèle ISO


VIDE

VIDE

VIDE

VIDE

CAN 2.0 A et B + ISO 11898

CAN 2.0 A et B = ISO 11898-1 et 2


PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON = LLC + MAC

7

6

5

4

3

2

Canal données processus + messagerie PCP

EMPTY

EMPTY

EMPTY

EMPTY

Maître esclave avec trame unique (registre à décalage)

RS 485

VariateursDRIVECOM

HMIMMI COM

Séquenceursde soudage

Etc...

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

NETWORK

LINK = LLC + MAC

PHYSICAL

7

6

5

4

3

2

1




Medium : Double paire torsadée blindée1 paire pour la réception, 1 paire pour l ’émission

Topologie : Type anneau

Ressemble vu de l ’extérieur à une topologie bus le câble de

connexion contenant l ’aller et le retour du signal.

Distance maximum : 400 m entre 2 équipements12,8 km au total

Débit : 500 Kbits/s






Les différents type de busLes différents type de busBus local

( Local Bus TTL )( conçu pour une installation économique d'une sous station déportée dans une armoire )- 8 équipements maxi- 1,5 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 10m- courant maxi: 800 mA

Interbus sensor loop( raccordement direct des capteurs numériqueset analogiques sur Interbus-S parl'intermédiaire d'une tête de station )- 1 paire non blindée + 24 V- 32 équipements maxi- 10 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 100 m

Tête de station IP20pour bus local

Tête de station IP 65pour bus installation- Régénère les données- fournit le 24 V / 4,5 ATête de station : 170 ENO 396 00 (IP65)

Bus Installation( Installation bus )

( variante du bus inter station + tension d'alimentation des capteurs )- RS 485- Avec alim. 24 V, 4,5 A maxi- 40 modules E/S max.- 50 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 50 m

Bus interstation( remote bus ):

( Bus principal )- RS 485 point à point- 256 équipements maxi- 400 m maxi entre 2 équipements - Long totale: 12,8 Km

Bus inter station en dérivation( remote bus )

Tête de station : 170 BNO 671 00 (IP20)

Pas d'équipements Schneider sur bus local ni sur "sensor loop"





IP20 IP65

5

2

34

1

Prise M12 IN

Mâle coté produit

5

1

43

2

Prise M12 OUT


Sub D 9 points IN

Sub D 9 points OUT

Mâle coté produit


1 5

6 9

5 1

9 6





Premium

TEGO POWER

FTB

ATV50

FTB

400 m max

FTB FTB

Tête de station

Tête de station

24 V

24 VOUTIN

50 m maxi.

50 m maxi.OUTIN

Bus inter stations

Bus installation

Bus installation

400 m max entre chaque produits

Bus inter stations





Méthode d ’accès au médium : Maître / esclavesTransmission d ’une trame unique dans la quelle les données capteurs (entrées) et les données actionneurs (sorties) sont réunies.

Cette trame unique est gérée comme un registre à décalage de 256 mots maximum. Chaque esclave (station) est un élément du registre.

La structure de la trame est hybride : elle assure le support de 2 classes de données (32 mots maximum par équipement) :

les données cycliques du processus (mots périodiques d'entrée/sortie de l'esclave),

et les données acycliques de paramétrage (espace mémoire fixe).




Les échanges acycliques

Les échanges acycliques

Les données acycliques sont transmises par le protocole PCP.

PCP = Peripherals Communication Protocol

qui fragmente les données de paramétrage.





Les profils Interbus définissent pour une famille de produits :

la reconnaissance de l ’équipement par son code d ’identification

le format des informations de commandes (sorties) et des mots d ’état (entrées) échangées

le graphe d ’état

L ’intégration d ’un nouvel équipement dans l ’outil de configuration réseau CMD Tool ne peut se fait par enrichissement d ’une base de données gérée par PHOENIX CONTACT (pas d ’EDS file).




Points forts

Très bonne utilisation de la bande

passante

Localisation des défauts

Interopérabilité garantie car outil de

configuration unique (CMD Tool).

Points faibles

Echanges acyclique très lent.

Pas de diffusion

Pas de mode dégradé : en cas de

défaut d ’un équipement, tous les

échanges s ’arrêtent.




Modbus

Chapitre 8 : Modbus

Historique

Modbus et le modèle ISO

La couche physique

La couche liaison


Les profils




Chapitre 8 : Modbus


Le protocole MODBUS est une structure de messagerie créée par MODICONen 1979 pour connecter des automates à des outils de programmation.

Ce protocole est de nos jours largement utilisé pour établir des communicationsde type maître/client vers esclaves/serveurs entre équipements intelligents.

MODBUS est indépendant de la couche physique.

Il peut être implémenté sur des liaisons RS232, RS422, ou RS485 ainsi que

sur une grande variété d ’autres médias (ex : fibre optique, radio, etc...).



Chapitre 8 : Modbus

Modbus liason série et le modèle ISOModbus liason série et le modèle ISO

MODBUS sur liaison série fonctionnant de 1200 à 56 Kbits/s avec une méthode d ’accès maître/esclave.

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

65

4

3

2

1

Maître / EsclaveMaître / Esclave

Modbus

RS485RS485



Chapitre 8 : Modbus

Modbus Plus et le modèle ISO Modbus Plus et le modèle ISO

MODBUS PLUS est un bus fonctionnant à 1 Mbit/s basé sur une méthode d ’accès par anneau à jeton qui utilise la structure de messagerie MODBUS.

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

802.4 Anneau à jeton802.4 Anneau à jeton

Modbus

RS485RS485



Chapitre 8 : Modbus

Ethernet TCP/IP MODBUS utilise TCP/IP et Ethernet 10 Mbit/s ou 100 Mbits/s pour porter la structure de messagerie MODBUS.

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

CSMA / CDCSMA / CD

ETHERNET V2 ou 802.3ETHERNET V2 ou 802.3

Modbus

TCP

IP

Ethernet TCP/IP Modbus Ethernet TCP/IP Modbus



Chapitre 8 : Modbus

Medium : Paire torsadée blindée


Avec dérivations et terminaisons de fin de ligne

Distance maximum : 1300 m sans répéteur

Débit : 19 200 bits/s (56 Kbits/s sur certains produits)


1 maître et 31esclaves

La couche physique RS485La couche physique RS485



Chapitre 8 : Modbus

Mâle coté produit

TIA/EIA-485 / SUB-D 9 pointsTIA/EIA-485 / RJ45

Connectiques préconisés par SchneiderConnectiques préconisés par Schneider

Femelle coté produitFemelle coté produit



Chapitre 8 : Modbus


MicroQuantum

Premium

ATS48ATV28

Départs moteurs Tesys U

ATV58Tesys U

TéFin

de ligne

RépartieurModbus

Fin de ligne

Boîtier de dérivation



Chapitre 8 : Modbus

Méthode d ’accès au médium : Maître / esclave

Méthode de transmission : Client / serveurLe maître est client, l ’esclave est serveur.L ’échande de données entre esclaves se faitpar programme applicatif

Taille maxi des données utiles : 120 mots automate

Sécurité de transmission : LRC ou CRC

Délimiteurs start et stop

Bit de parité

Flux continu




Chapitre 8 : Modbus

Modbus ASCII et Modbus RTUModbus ASCII et Modbus RTU

Le protocole MODBUS existe en 2 versions :

Mode ASCIIChaque octet de la trame est transmis sous la forme de 2 caractèresASCII.

Mode RTUChaque octet de la trame est transmis sous la forme de 2 caractèreshexadécimaux de 4 bits.

Le principal avantage du mode RTU est qu ’il transmet plus rapidement les informations.

Le mode ASCII permet d ’avoir un intervalle de temps d ’une seconde entre 2 caractères sans générer d ’erreur de transmission.



Chapitre 8 : Modbus

Structure d ’une trame ModbusStructure d ’une trame Modbus

Adresse ChecksumDataFonction

La structure d ’une trame Modbus est la même pour les requêtes (message du maître vers l ’esclave) et les réponses (message de l ’esclave vers le maître).

Modbus ASCII

Modbus RTU

: CR LF

3A Hex 0D Hex 0A Hex

Adresse ChecksumDataFonctionsilence silence

Silence >= 3,5 characters



Chapitre 8 : Modbus

Requête :

Exemple de trame en mode RTUExemple de trame en mode RTU

Code Fonction = 3 : Read n words

AdresseEsclave

CRC16Adresse 1er mot

CodeFonct.= 3

Nombre de mots à lire

1 octet 1 octet 2 octets 2 octets 2 octets

Réponse :

AdresseEsclave

CRC16Nombre

d’octets lusCode

Fonct.= 3Valeur du 1er mot

1 octet 1 octet 2 octets 2 octets 2 octets

Valeur dudernier mot

2 octets



Chapitre 8 : Modbus

Les classes d ’implémentationLes classes d ’implémentation

Les classes d ’implémentation de la messagerie Modbus sont un sous ensemble du projet Transparent Ready qui définit une liste de services à implémenter pour garantir une interopérabilité des produits Schneider.

Pour la famille des équipements serveurs (variateurs, démarreurs moteurs, E/S déportées, etc…) 3 classes sont définies.

Les classes correspondent à une liste de requêtes Modbus à supporter.

Basic : Accès mots et identification Regular : Basic + accès bits + diagnostic réseau Extended : Regular + autres accès




Points forts

Faible coût d ’implémentation

Offre Schneider


Points faibles

Necessité d ’écrire du programme pour

accéder à une variable.

Relativement lent

Pas de communication directe

d ’esclave à esclave.

Chapitre 8 : Modbus



Chapitre 9 : Tableau comparatif des différents réseaux

Comparaison au niveau physiqueComparaison au niveau physique

ASi CANopen DeviceNetEthernet

TCP/IP ModbusProfibus-DP FIPIO Interbus Modbus

Médium

Câble plat jauneCâble rond non

blindéCâble rond

blindé

Paire torsadée blindée

Double paires torsadées blindées

Cable coaxial:10 base 2 - 10 base 5

Paire torsadée blindée:10 base T - 10 base TX

Fibre optique10 base F - 10 base FX


Fibre optique


Fibre optique

Double paires torsadées blindées


Longueur maxi sans répéteur

100 m

Suivant débit :25 m à 1 Mbits/s

1 km à 10 Kbits/s

Suivant débit :100m à 500 Kbits/s500m à 125 Kbits/s

Paire torsadée 100mFibre optique 2000m

Suivant débit :100m à 12 Mbits/s1,2km à 10 Kbits/s

1000 m en paire torsadée

3000 m en fibre optique

400 m 1000 m

Longueur maxi avec répéteurs

300 mFonction du type

de répéteurFonction du type

de répéteur10km fibre optique

400 à 4800 m suivant débit

15 km 12,8 kmFonction du type

de répéteur

Débit 166 Kbits/s9 débits possiblesde 10 Kbits/s à 1

Mbits/s

125, 250 ou 500 Kbits/s

10/100Mbits/s9,6 Kbits/s à 1

Mbits/s1 Mbits/s 500 Kbits/s

jusqu'à 19200 bits/s

Nombre maxi d'équipements

ASi V1 : 1 maître + 31 escl.

ASi V2 : 1 maître + 62 escl.

1281 maître et 127

esclaves

641 maître et 63

esclaves

64Limitation

I/O scanning et Modbus

Mono ou Multi-maîtres

126 équipements

maxi

1 gestionnaire+ 126 équipements

51232

1 maître et 31 esclaves

122127

équipementsavec le maître



Chapitre 9 : Tableau comparatif des différents réseaux

Comparaison au niveau liaison et applicationComparaison au niveau liaison et application

ASi CANopen DeviceNetEthernetTCP/IP

ModbusProfibus-DP FIPIO Interbus Modbus

Méthode d'accès au

médium

Maître Esclaves

CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CD

Multi-maîtreToken ring entre

maîtres+ maître/esclave

Gestionnaire de bus

Maître Esclaves

Trame unique

Maître Esclaves

Type et taille des données échangées

ASi V1 :Cycliques: 4 bits E 4 bits SAcycliques: 4 bits P

ASi V2 :Cycliques: 4 bits E 3 bits SAcycliques: 3 bits P

E/S cycliques : PDO8 octets E8 octets S

Acycliques : SDOParam./réglage>8 octets par

fractionnementdes informations

E/S cycliques :I/O messages

8 octets E8 octets Sou >8 si

fragmentation

Acycliques :Explicit messages

Param./réglage >8 octets par fractionnement

des informations

E/S cycliques :I/O scanning125 mots E125 mots S

Acycliques :Param./réglagepar messagerie

asynchrone 507mots

E/S cycliques :PZD

244 mots E244 mots S

Possibilité indexagepar PKW

E/S cycliques :32 mots E32 mots S

Acycliques :Param.= 30 motsRégla. = 30 mots

E/S cycliques :256 mots E/S

Acycliques :256 mots par fragmentation

Variables acycliques =Messagerie

1920 bits120 mots

Descriptif des principaux réseaux locaux industriels

Documents

Transcript of Descriptif des principaux réseaux locaux industriels