Ethernet Industriel Réseaux Ethway Coupleur Ethernet …ebajic.free.fr/Ecole Printemps Reseau Mars...
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1
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
2
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
3
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
4
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
5
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
6
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
7
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
8
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
9
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• …..
1
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
2
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.
3
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
4
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
5
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
6
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.