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1 Ecole de printemps Réseau Ethernet Industriel Réseaux Ethway Coupleur Ethernet sur Automates Programmables Nozar Rafii, Yannick Graton Ecole de printemps réseau Nancy, Mars 2006 2 Ecole de printemps Réseau Plan Contexte Objectif Architecture Modèle OSI Couche basse Couche Transport et Réseau Couche Application Services Service I/O Scanning : – Généralités Performances IO scanning Service de Messagerie READ / WRITE Service Données Globales Travaux Dirigés Travaux Pratiques 3 Ecole de printemps Réseau Contexte Finances Tresorerie Ressources humaines Données techniques ERP Gestion de production Maintenace Suivi de production Traçabilité Procédé Matière Opération Suivi Qualité et Laboratoire Ordonnancement Temps réel Aide à la conduite Pilotage Gestion de batch Supervision Automates SNCC Commande numérique W O R K F L O W R E S E A U X Planification Exécution Contrôle SGDT /GED Retour d’expérience Ethernet TCPIP Ethernet TCPIP ou autre Réseau Automate E t h e r n e t

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1 Ecole de printemps Réseau

Ethernet IndustrielRéseaux Ethway

Coupleur Ethernet sur Automates Programmables

Nozar Rafii, Yannick GratonEcole de printemps réseau

Nancy, Mars 2006

2 Ecole de printemps Réseau

Plan• Contexte • Objectif• Architecture• Modèle OSI

– Couche basse– Couche Transport et Réseau– Couche Application Services

• Service I/O Scanning : – Généralités– Performances IO scanning

• Service de Messagerie– READ / WRITE

• Service Données Globales• Travaux Dirigés• Travaux Pratiques

3 Ecole de printemps Réseau

Contexte

Finances Tresorerie Ressourceshumaines

Donnéestechniques ERP

Gestion de productionMaintenace

Suivi de production

TraçabilitéProcédé Matière Opération

Suivi Qualité et Laboratoire

OrdonnancementTemps réel

Aide à la conduitePilotage

Gestion de batch Supervision

Automates SNCC Commande numérique

WORKFLOW

RESEAUX

Plan

ifica

tion

Exé

cutio

nC

ontr

ôle

SGDT /GED Retour d’expérience

Ethernet TCPIP

Ethernet TCPIPou autre

Réseau Automate

Eth

erne

t

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4 Ecole de printemps Réseau

Objectif

• Faciliter l’accès à l’information à tous les niveaux de l’entreprise en simplifiant les mécanismes d’échange

• Une bonne information, au bon endroit, au bon moment, où qu’elle soit, de façon sécurisée

• Mise à la disposition des données– La Maintenance– Les Méthodes– La Qualité– Le Management– MES– …

5 Ecole de printemps Réseau

Architecture

Ethernet TCP/IP

Application X

Accessibilité des données d’automatisme

Application Y

PasserelleEthernet / Modbus

Tous équipementsModbus

6 Ecole de printemps Réseau

Modèle OSI

Doc Schneider

Couche liaison Ethernet II and 802.3

UDP

E/SDonnéesGlobalesAdmin.

Réseau

AccèsWeb

TCP

HTTP ModbusFTPNDDS DHCPSNMP TFTP

IP

Faulty DeviceReplacement Msg

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7 Ecole de printemps Réseau

Couche basse

EthernetPhysique

Liaison de donnéeRéseau

Transport

Session

Présentation

Application

10 Mbit/s

IEEE : Institute of Electrical andElectronics Enginneers

802.3 : Ethernet CSMA/CD

Standard du réseau local

8 Ecole de printemps Réseau

Couche Transport et Réseau

• Transport Control Protocol• User Datagram Protocol (UDP)

• Adressage MAC• Adressage IP• Adressage X Way

9 Ecole de printemps Réseau

Couche ApplicationServices

• Service I/O Scanning• Service Global Data• Service de messagerie UNI-TE et Modbus Xway sur

TCP/IP.• Service SNMP• Service de notification par messagerie électronique.• Service de synchronisation horaire• Serveur d’adresse• Serveur Web

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10 Ecole de printemps Réseau

Service I/O Scanning : Généralités

• Fonctions Modbus :

– lecture

– écriture

– lecture / écriture

• Nombre maximal d’équipements

scannés: 128Couche liaison Ethernet II and 802.3

UDP

E/SDonnéesGlobales

AdminRéseau

AccèsWeb

TCP

HTTP ModbusFTPNDDS DHCPSNMP TFTP

IP

MIB

Faulty DeviceReplacement Msg

service I/O Scanner

11 Ecole de printemps Réseau

Service I/O Scanning

• Communications périodiques entre un équipement Administrateur et un ensemble d’équipement Agent

• Exemple d’application : scrutation périodique, par un automate, d'équipements cibles sur Ethernet TCP/IP

Lecture / écrituresModbus

Equipements Scanners

Equipements scannés

SCANNER E/S

12 Ecole de printemps Réseau

• Service de communication point / multi-points, entre un administrateur et différents agents

• Informations requises en configuration de la table de scrutation :

– adresse équipement

– période de scrutation

– adresse données cibles

type d’opération (L, E, E/L)

position des données images sur l’administrateur

Opérations exécutées périodiquement

AdministrateurI/O Scanner

S

Equipementsscannés

I/O scanninglectures et écritures Modbus

E

passerelle

Données image deséquipements scannés

Données E/S

ApplicationEquipement

Service I/O Scanning

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13 Ecole de printemps Réseau

Performances I/O scanning

Exemple de temps écoulé entre l’acquisitiond’une entrée et le positionnement d’une sortie

14 Ecole de printemps Réseau

Performances IO scanning

Exemple de temps écoulé entre l’acquisition d’une entrée etle positionnement d’une sortie

15 Ecole de printemps Réseau

Service de Messagerie

• Service en point à point

(égal à égal)en client/serveur

• Basé sur l’ adressage

Xway

EquipementClientApplication

Equipement

TransactionModbus

Initialisation de la requête

Communication

Réception de la RequêtePréparation de la Réponse

EquipementServeur

Exécution de l’action

ApplicationEquipement

Requête Modbus

Réponse Modbus

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16 Ecole de printemps Réseau

READ / WRITE

READ_VAR (ADR #{1.24}SYS, ‘%MW’, 150,1,%MW160 :1,%MW50 :4)

Lecture du mot interne %MW150 de l’automate 24 du réseau 1. La valeur du mot lu est rangée dans le mot %MW 160,

Les paramètres de gestion sont implantés à partir du mot MW50

WRITE_VAR (ADR #{1.24}SYS, ‘%MW’, 150,1,%MW160 :1,%MW50 :4)

17 Ecole de printemps Réseau

Service Données Globales

• Distribution de données haute

performance entre différentes

applications/équipements.

• Equipements regroupés en

groupes de distribution :

échange de variables au sein d’une

base de données distribuée

• Mode Producteur / Consommateur

(Publisher / Subscriber)

Groupe de Distributionmulticast IP 2

Groupe de Distributionmulticast IP 1

Mécanisme producteur/consommateur 64 stations

Une station publie 1 Global Data et souscrit de 1 à 64 Global Data

1 Global Data = 1Ko max. de variables

18 Ecole de printemps Réseau

Service Données Globales

Cons

ImageDonnéesGlobales

ApplicationEquipement

Basede

Données

ProdProd.

Cons.

Cons.

Cons.

Prod.

Prod.

Cons.

EquipementsDonnées Globales

Passerelle

EquipementDonnées Globales

Cons.

• Service Données Globales :

– service de communication de

type un vers plusieurs

– un producteur (publisher)

– plusieurs consommateurs

(subscribers)

– échanges Multicast

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19 Ecole de printemps Réseau

Service Données Globales

Donnée Globale publiée

ID 1

Donnée souscriteID 2

Equipement A

DonnéesGlobalespubliées

distribution de la base de données globale

Equipement B Equipement C Equipement C

Donnée Globale publiée

ID 2

Donnée Globale publiée

ID 3

Donnée Globale publiée

ID 4

DonnéesGlobales

souscritesDonnée souscrite

ID 3

Donnée souscriteID 4

Donnée souscriteID 1

Donnée souscriteID 4

Donnée souscriteID 2

D. sousc. ID 4Donnée souscrite

ID 1

Donnée souscriteID 2

Donnée souscriteID 1

Donnée souscriteID 3

20 Ecole de printemps Réseau

Travaux dirigés

Sur une installation, on dispose de 3 automates de type TSX Premium reliés sur un réseau Ethway.

Les adresses IP des trois automates sont IP4, IP6 et IP22.

3 potentiomètres de consigne (Entrées analogiques) sont reliés sur l’automate IP4. On désire remonter cette information sur les automates IP6 et IP22

- en utilisant les services d’application à application en utilisant la fonction Read et Write

- en utilisant les services Global Data

Donner la programmation de chaque automate pour la partie communication dans les 3 cas.

21 Ecole de printemps Réseau

FIPWAY Write

Automate 6 Automate 22

Automate 4

P1 P2 P3

Automate 6 : rienAutomate 22 : rienAutomate 4

%MW0 = %IW0.0%MW1 = %IW0.1%MW2 = %IW0.2Write_Var (ADR#{5.6}SYS, ‘%MW’,10,3,%MW0:3,%MW50:4}Write_Var (ADR#{5.22}SYS, ‘%MW’,10,3,%MW0:3,%MW50:4}

Réseau 5

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22 Ecole de printemps Réseau

Travaux Pratiques - 1

• Découverte de la plate-forme « Réseau TCP/IPEthway ».

Poste X Poste Y

23 Ecole de printemps Réseau

Travaux Pratiques - 2• Répartition des entrées et des sorties

0

2

1

Dcy + Dcy-déporté

Fdc_d

Fdc_g

DEP_D

DEP_G

TSX Premium TSX Micro

DCYFdc_DFdc_G

DEP_DDEP_G

TSX Micro Dcy_déporté

Réseau TCP/IP Ethway

Poste localPoste distant

21

Global Data

I/O Scanning

24 Ecole de printemps Réseau

Travaux Pratiques - 3

• Mise en œuvre de I/O Scanning

Adresse MAC(Serveur Boot-P)

Verrouillagede l ’adresse IPen modification

par le serveur Web

Nom de l ’équipement(Serveur DHCP)

Adresse IP

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25 Ecole de printemps Réseau

Travaux Pratiques - 4• Mise en œuvre de Global Data

Adresse Multicast

Nom du groupe

26 Ecole de printemps Réseau

Travaux Pratiques – 4 suite

• Mise en œuvre de Global DataIdentificateur de variable

Nom du groupeNature de variable

PUB / SUB

27 Ecole de printemps Réseau

Perspectives

• Observations des trames• …..

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Ecole de printemps Réseau1

Ethernet IndustrielContrôle commande à distance

Coupleur Ethernet surAutomates Programmables

Nozar Rafii, Yannick GratonEcole de printemps réseau

Nancy, Mars 2006

Ecole de printemps Réseau2

Architecture «traditionnelle» de communicationd’un système automatisé de production

Client (Web, Excel, Visual C++, …)

Terrain

Contrôle/Commande

Entreprise

Réseau Automate

Réseau de terrain

Ethernet TCP/IP

Ecole de printemps Réseau3

Avènement d’Ethernet

Ethernet TCP-IP réseau ouvert et un standard de faitLarge choix de produitsLa majorité des PC ont un port Ethernet intégré.De plus en plus de fournisseur propose ce support

Automates, Afficheurs, Capteurs intelligents, Centrale d ’acquisition

Tendance tout Ethernet

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Ecole de printemps Réseau4

Architectures de communication dans SAP :Serveur centralisé – Client/Serveur

Ethernet TCP/IP ou réseau propritaire

Ethernet TCP/IP

Équipements : Automates,

E/S déportées

Bases de données Variables d’automatisme

Client Web

Application VB,C++, …Logiciel de programmation

Serveur centralisé

Client Terminal Serveur

Ecole de printemps Réseau5

Architecture de communication dans SAP :Architecture en râteau

Ethernet TCP/IP

Équipements : Automates,

E/S déportées

Client WebApplication VB, C++,…Logiciel de programmation Client Terminal Serveur

Attention : Séparation des flux – contrainte temps réel

Ecole de printemps Réseau6

Plate-forme de la dérouleuse-Presse

On choisit le type de pièce àfabriquer (aussi appelée cadence) : 3 choix possibles (produit A,B,C) ainsi que le nombre de pièces à fabriquer. Sur appui de DCY , le cycle de fabrication s’enclenche. Suivant le nombre de pièces fabriquées, une bande supplémentaire peut être nécessaire. Pour se faire un changement de bobine s’opère à l’aide du système de croix de malte.

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Ecole de printemps Réseau7

Plate-forme de la dérouleuse-Presse

Ecole de printemps Réseau8

Constituants Ipés & serveur Web embarqué

Automates Premium muni de 2 coupleurs

E/S déportées sur Momentum

Altvar58

Passerelle

Ecole de printemps Réseau9

Constituants Ipés & serveur Web embarqué

Premium1- Echange horizontalhttp, ftp, IO scanning, Global Data …

Premium2- Echange verticalhttp, ftp, plc, base de donnée, calculation, email

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Ecole de printemps Réseau10

Ethernet TCP/IP

Bases de données Variables d’automatisme

AvancePoinçonnage

AccumulationGénération de

défauts

ChangementBobine

Raboutage

AutomatePremium

VariateurAltivar58

Intranet industrielTerminal Serveur

Serveur WebSupervision

Webcam fixe

Vers salle automatisme et réseaux

Architecture RéseauDérouleuse Presse

Réseau de l’IUT

Modbus

PasserelleEthernet-Modbus M1

PC-Derpress

Webcam motorisée

ModiconMicro 612

Ethernet TCP/IP

ACTACT10M100M 1 2 3 4

13 14 15 16

5 6 7 8

17 18 19 20

9 10 11 12

21 22 23 24

UPLINK

1 2 3 4 5 6 7 8 9101112

131415161718192021222324COLCOL

PWR

SWITCH

Switch

Ecole de printemps Réseau11

PlcCréation des variables dans le coupleur associé aux variables d’automate.

Base de donnéeArchivage des variables dans une base de données externes.

EmailEnvoi d’émail sur évènements – Configurable.

calculCalcul sur des variables déclarées dans le service plc.

Services

Ecole de printemps Réseau12

Mise en œuvre d’application de Contrôle/Commande et de supervision industrielle via des interfaces légères implémentées directement dans les coupleurs réseaux des automates programmables

Visualiser et contrôler/commander à distance l’application en paramétrant certaines données clés.

TP-Objectif

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Ecole de printemps Réseau13

Présentation générale de la Dérouleuse Presse.Système de positionnement – Moteur Pas à Pas Système d’avance – Moteur TriphaséGénération de défauts

Observation « directe » de plate-formePrésentielWebcam

TP-Phase découverte -1

Ecole de printemps Réseau14

Architectures du contrôle commande et du réseau informatique

Scanner d’entrées-sorties

Présentation des serveurs webs embarqués dans l’automate : Factory Cast HMI

TP-Phase découverte -1Bis

Ecole de printemps Réseau15

Accès aux objets d’automatisme via un navigateur WEB

Constituants de l’automateStatuts des constituants de l’automatismeBande passante du coupleurService mis en place

TP-Factory Cast HMI -2

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Ecole de printemps Réseau16

TP- Factory Cast HMI –2suite

Accès au DIAGNOSTIC Système:

Ecole de printemps Réseau17

TP- Développement d’une IHM - 3

Editeur graphique intégré à Factory CastPramètrage des objets avec le service plc

Vitesse du moteut triphasé :plc.coupleur.aff_vitesse_tri

Ecole de printemps Réseau18

TP- Développement d’une IHM - 3suite

Développement de page par un éditeur tiers

Utilisation d’un éditeur⌧Front page, Dreamwiver, visual café

Applets Java (Classe Schneider)⌧Développement⌧Paramétrage

Télé-chargement via ftp sur le coupleur

Observation.