LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS R.L.I.. La communication.

GJC LES RESEAUX LOCAUX

INDUSTRIELSR.L.I.

La communication

GJC

La CommunicationBesoins en communication

Dans l’entreprise des informations circulent et les besoinsvarient suivant les utilisateurs

Production

Bureau

Gestion

maintenancesurveillance

gestion de production

documentationCAO

développement

comptabilité

La Communication

fichiers

Ordinateur central

Besoins de la Gestion

Partage des ressourcesPuissance centralisée

Réseau de terminaux individuels

La Communication

Répartition des systèmes:- Traitements de textes, rapports- Mise à jour de fichiers décentralisés- Transmission de documents entre services- Stockage, archivage

Besoins du Bureau

La Communication

Partage des ressources et des systèmes

Besoins de la Production

La Communication

Tous ces matériels industriels doivent en permanence échanger desdonnées entre eux grâce aux RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS

Besoins de la Production

La CommunicationLe concept Computer Integrated Manufacturing

Comme les besoins des différents services de l’entreprise sont différents,il a fallut concevoir plusieurs types de réseaux locaux.


3 NIVEAUX DE RESEAUX DECOMMUNICATION INDUSTRIELLE

Bus de Terrain


- A.S.I.- CAN (Bosch)- BITBUS (Intel)- BATIBUS (Merlin Gerin)

Bus de Terrain



Réseaux d’ateliers,de cellules, d’équipements

Bus de Terrain


Réseaux d’ateliers, de cellules, d’équipements

- JBUS (Gould)- PROFIBUS (Siemens)- SYSMAC-WAY (Omron)



Réseaux d’usine

Bus de Terrain Réseaux d’ateliers,de cellules, d’équipements


Réseaux d’usine

- ETHERNET- TOKEN RING (IBM)

Architecture des réseaux

GJC

L’architecture d’un réseau comprend deux composantes:

La Topologie ( aspect physique )Elle caractérise la configuration des voies de transmissionexistant entre les différentes stations.

Le Protocole ( aspect logique )Elle définit si toutes les stations ont les mêmes fonctions ousi une remplit le rôle de maître tandis que les autres sont desesclaves.


L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes:

La ConnectivitéPossibilité que possède une station de pouvoir établir la liaison« le dialogue » avec d ’autres stations.(la connectivité sera totale ou partielle)..


L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité

La DiffusionPossibilité d’émettre à partir d’une station, un message versl’ensemble des autres stations.



L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion

La ReconfigurationPossibilité d’insérer ou de retirer une station du réseau, lareconfiguration pouvant s’effectuer pendant le fonctionnementou non du réseau.


L’architecture d’un réseau détermine les caractéristiques suivantes: La Connectivité La Diffusion La Reconfiguration

La Sûreté de fonctionnementDéfinit les conséquences de la défaillance d’une voie de transmission ou d’une station sur le fonctionnement du réseau.

RESEAUX EN BUSAvantages: - réseau homogène, un seul média. - mise en œuvre facile. - reconfiguration facile. - moindre coût en ligne et en coupleurs.

Inconvénients: - nombre de stations limité en fonction de la longueur du support. - conflits d’accès à la voie de transmission vont entraîner des difficultés.

•

•

•

•

•

Architecture des réseauxLa Topologie

Architecture des réseauxLa Topologie

RESEAUX EN ANNEAU

Avantages: - la longueur de l’anneau peut être grande. - la technique d’accès est normalisée « PASSAGE DU JETON ».

Inconvénients: - le nombre des stations par anneau est limité. - l’activité des stations limite la vitesse.

Architecture des réseauxLe Protocole

Accès AléatoireAccès Aléatoire


On laisse les stations entrer en compétition, il existera un risque de conflits.Les différentes méthodes rencontrées se distinguent par la manièrede résoudre les conflits.



Méthode CSMA / CD

Probabiliste


aucune synchronisation entre les stations,écroulement du réseau en cas de forte charge.


Méthode CSMA / DCR

Déterministe

C= collisionE= émissionV= tranche canal vide = stations non autorisées à émettre.


Contrôleur de réseau



Probabiliste CSMA/CDDéterministe CSMA/DCR


Accès ContrôlésAccès Contrôlés

GestionCentralisée

GestionCentralisée



Accès contrôléAccès contrôlé

GestionCentralisée

GestionCentralisée

ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

Réseau Maître / Esclaves

Je questionne

Je réponds quand on m’interroge

Je réponds quand on m’interroge


La transmission entre le maître et les esclaves s’effectue en Half-Duplex

Seul le maître peut être à l’initiative d’un échange. Il existe deux types d’échange.



GestionCentralisée

GestionCentralisée


ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE


ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

Je questionne


GestionCentralisée

GestionCentralisée


Question / Réponse


ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITREJe répondquand onm’interroge


GestionCentralisée

GestionCentralisée


Question / Réponse


ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

Je questionne


GestionCentralisée

GestionCentralisée


Question / Réponse


ESCLAVE 1 ESCLAVE 2



GestionCentralisée

GestionCentralisée


Question / Réponse

RESEAUX MAITRE ESCLAVE STRUCTURE D’UNE TRANSACTION

Les temps des échanges supportés parle protocole varient selon la vitesse detransmission sur le médium, le formatdes trames ainsi que le type de requêteeffectué.

TPQ = temps de préparation de la questionTXQ = temps de transmission de la questionTTE = temps de traitement de l'esclaveTXR = temps de transmission de la réponse de l'esclaveTTR = temps de traitement de la réponse par le maîtreTRE = temps de retournement de l'esclave



Le poste maître émet une demande à destination du poste esclave de son choix, qui après exécution renvoie une réponse.Entre le maître et un esclave une seule transaction peut être initiée à la fois.Pour émettre la même question à deux esclaves distincts, il est nécessaire d’initier deux transactions.

durée transaction = TPQ + TXQ + TTE + TXR + TTR

ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

Je questionne

ESCLAVE 1 ESCLAVE 2


Question / Réponse


DIFFUSION

Le poste maître transmet un ordre à la destination de tous les esclaves connectés au réseau sans distinction.Ces derniers exécutent la demande sans émettre de réponse.

durée transaction = TPQ + TXQ + TTE

ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

ESCLAVE 1 ESCLAVE 2

MAITRE

J ’ordonne


GestionCentralisée

GestionCentralisée


Avantages:- simplicité des fonctions à mettre en oeuvre,- respect des contraintes « temps réel ».

Inconvénients:- dépendance vis à vis du maître,- perte de temps lié au mécanisme d’interrogation.

Possibilité detravailler en

Maître flottant




GestionCentralisée

GestionCentralisée



Maître/Esclaves




GestionDécentralisée


Maître/Esclaves

GestionCentralisée

GestionCentralisée



Je parle quand c’est mon tour

Poste 3

Poste 2Poste 4

Poste 1







Réseau à Jeton

La gestion est basée sur la circulation entre lesstations actives d’un droit d’accès à la voie leJETON.

Une station qui reçoit le jeton peut: - passer le jeton immédiatement si elle n’a rien à dire, - émettre une ou plusieurs trames si elle à des informations à transmettre (durée limitée) puis passer le jeton à la station suivante.





Réseau à Jeton

La station A attends le jeton (droit de parler).


RESEAUX A JETON

J

A

B C

D

P

La station A veut émettre un paquet P vers la station C.


RESEAUX A JETON

La station A capte le jeton et envoie une trame qui contient son paquet P.

JPA

B C

D



RESEAUX A JETON

La trame circule entre le stations sur la boucle.

J

P

A

B C

D



RESEAUX A JETON

La station C destinataire recopie le paquet et l’acquitte la trame.

JA

B C

D

P

P



RESEAUX A JETON

La trame continue jusque à la station A

J

P

A

B C

D

P



RESEAUX A JETON

La station A retire la trame en libère le jeton.

JA

B C

D







Maître/Esclaves

GestionCentralisée

GestionCentralisée


Jeton tournant

Bus de Terrain

GJC

Introduction

Les bus de terrain permettent de proposer dans le domaine des automatismes distribués des solutions ouvertes, performantes, évolutives et économiques.

IntroductionObjectifs des bus de terrain

- Economie et Simplification :- moins de cartes coupleurs côté système,

Automate avec coupleurs Entrées/Sortieset coupleurs de communication

Automates avec coupleurs de communication

Introduction

Objectifs des bus de terrain

- Economie et Simplification :- moins de cartes coupleurs côté système,- économie du câblage 1 bus au lieu de n liaisons point à point.

n liaisons point à point 1 seul Bus

Introduction


- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs :

- paramétrage,- maintenance,- surveillance.

Introduction


- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs,- Accès directs et multiples des informations :

- le capteur fournit ses informations à plusieurs systèmes simultanément,- l’accès aux informations est direct sans le passage par un niveau supérieur.

Introduction


- Economie et Simplification ,- Accroissement des possibilités d’administration des capteurs,- Accès directs et multiples des informations,

- Fiabilité de la transmission :- transmission des données numériquement,- détection et correction possible des erreurs,- transmission sur des supports fiables comme la fibre optique.

Introduction


Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,

module E/S analogique module entrées TOR

Introduction


Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d ’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,

Connexion au bus

positionneur pour servomoteurs

Introduction


Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d ’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,

IntroductionObjectifs des bus de terrain

Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,- des systèmes pneumatiques,

Introduction


Dans un bus de terrain, le contrôleur d’automatisme pilote :- des concentrateurs d’entrées/sorties,- des variateurs de vitesse,- des systèmes de régulation,- des systèmes pneumatiques,- des systèmes dédiés.

Détecteur de proximitéAS-I BERO

Introduction


Le lien entre l’unité de traitement et sa périphérie doit être vue comme une extension du bus interne de l’ API. On ne voit pas de différence en terme de mise en œuvre entre ce qui existe physiquement dans le rack local de l’ API et ce qui est déporté sur le bus de terrain.

La décentralisation de la périphérie favorise :- la réalisation de machines modulaires,- permet d’utiliser des fonctions disponibles sur les capteurs et pré-actionneurs intelligents,- le déport des postes de conduite et de diagnostic là ou ils sont réellement utiles, au cœur de l’installation.

A.S.I.Actuator Sensor Interface

GJC

BUS DE TERRAIN

A.S.I. repose sur la norme internationale CEI, c’est un système decâblage non propriétaire, les produits A.S.I. sont certifiés par des laboratoires indépendants.A.S.I. à été créé en 1991 par un groupe de 11 sociétés spécialistes dansles capteurs/actionneurs.C’est un système d’interconnexion destiné au niveau process, c’est à direau niveau d’automatisation le plus bas. Les faisceaux de câbles rencontrés jusqu’à présent à ce niveau sontremplacés par un seul câble.

Présentation

Présentation

BUS A.S.I.

Architecture

La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre :

- une topologie en arbre,

Maître Alim

Architecture

La Topologie n’impose aucune contrainte, le câblage peut suivre :

- une topologie en arbre,- une topologie en étoile,

Maître Alim

Architecture

La Topologie est libre et évolutive, le câblage peut suivre :

- une topologie en arbre,- une topologie en étoile,- une topologie en anneau.

Maître Alim

Architecture

Le Média utilisé est :

- un câble standard 2 conducteurs non blindés non torsadés de 1,5 à 2,5 mm2,

- un câble spécial A.S.I. de couleur jaune.

Architecture

Les deux fils supportent l’alimentationdes capteurs et des actionneurs etle transfert des données.

Si la consommation d’un esclave dépasse 100 mA, il faut utiliser une alimentation auxiliaire :

- soit par un câble standard,- soit par un câble spécial A.S.I. de couleur noire.

Architecture

Coupleur A.S.I.Bus A.S.I.

Alimentation auxiliaire

Architecture

Les abonnés peuvent être des composants standards du marché que l’onviendra connecter à l’aide de modules déportés interface A.S.I.

Utilisation de câbles standards

Répartiteurs Actifs

Utilisation des câbles

spécifiques A.S.I.

Dans cette configuration, A.S.I. est équivalent à CompoBus / S !

Architecture

Les abonnés peuvent être des composants spécifiques A.S.I. Ils se montent directement sur le média à l’aide de prises « vampires ».

Moteur avec interface A.S.I. incorporé

Connecteur vampire pour câble A.S.I.

Actionneurs ou Détecteurs A.S.I

Dans cette configuration, A.S.I. est plus performant que CompoBus / S !

Alimentation A.S.I.

MaîtreA.S.I.

Architecture

esclave

Le Protocole est du type Maître / Esclaves, le coupleur maître peutcontrôler:- En version V1.0, 31 esclaves de 4E/4S (124 Entrées /124 Sorties).- En version V2.1, 62 esclaves de 4E/3S (248 Entrées /186 Sorties).

esclave esclave

esclave

MaîtreA.S.I.

Architecture

esclave

Pour 31 esclaves, toutes les 5 ms le maître met à jour l’état des entrées et des sorties du bus. Pour 62 esclaves, toutes les 10 ms le maître met à jour l’état des entrées et des sorties du bus.Travail à 200 Kbps.

esclave esclave

esclave

Alimentation A.S.I.

AlimAlim EsclaveEsclave

Répéteur

Architecture

La longueur d’un segment du bus est de 100 m au maximum,les répéteurspermettent de raccorder les segments en série (2 répéteurs maxi en série).

MaîtreMaîtreAlimAlim EsclaveEsclave

Répéteur

AlimAlim EsclaveEsclave 300 m

Fonctionnement

Le Maître :C’est l’entité intelligente qui gère les échanges sur le bus A.S. I.

Les Esclaves :Ce sont des capteurs, des actionneurs, des répartiteurs ou des constituantsde dialogue ou de signalisation.

Ils échangent des tables d’entrées et/ou de sorties d’une longueur fixe de4 bits avec le maître.

Un esclave = une adresse A.S.I.

Fonctionnement

Chaque esclave est défini par :- un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 0 à Ad = 31.

31 Esclaves

Fonctionnement

Chaque esclave est défini par :- un code d’identification (numéro d’esclave) : Il est modifiable par l’utilisateur de Ad = 1A à Ad = 31B.

A.S.I. V2.1 62 Esclaves

Fonctionnement

Chaque esclave est défini par : - un code d’identification (numéro d’esclave), - une configuration « profil » :

Il est figé par construction et est défini par deux chiffres Sx.y. le premier «x» spécifie la fonction des 4 bits de données.le deuxième «y» spécifie la fonction des 4 bits de paramètres.

Le profil est la carte d’identité de l’esclave sur le bus, il permetl’interchangeabilité fonctionnelle des produits.

Fonctionnement

Mise sous tension

initialisation de la mémoire image E/S

Aucun échange sur le bus

P11

Fonctionnement

Mise sous tension


interrogation des esclaves présents sur le busreconnaissance de la configuration

Le maître recherche la présence et le profil des esclaves, ceux qui répondent à ces requètes sont mis dans la liste des esclaves connus.

List Detected Slaves

P11

Fonctionnement

Mise sous tension



échange des données successivement avec tous les esclaves actifs

Le maître transfère les données successivement avec tous les esclavesactifs sur le bus :

- acquisition des entrées,- affectation des sorties,- paramétrage éventuel (pour un seul esclave seulement).

P11

Fonctionnement

Mise sous tension




recherche de nouveaux arrivants

Le maître scrute les adresses qui ne figurent pas dans la liste des esclaves actifs LDS pour prendre en compte les stations qui sont raccordées ultérieurement.Scrutation d’une seule adresse par cycle (une nouvelle station ne peut être reconnue qu’après 30 cycles (150 ms) ou 60 cycles (300 ms).

P11

Fonctionnement

Mise sous tension



activation des esclaves trouvés



Le maître met à jour la liste des esclaves List Detected Slaves.

P11

Fonctionnement

Mise sous tension



activation des esclaves trouvés



dans la configuration maximale 62 esclaves, un cycle dure 10 ms.

P11

Fonctionnement

Le maître A.S.I. met à disposition toutes les 5 ms (pour 31 adresses),10 ms (pour 62 esclaves) l’état des entrées et des sorties du bus.L’automate programmable considère le coupleur A.S.I. comme des coupleurs Entrées Sorties classiques.

Ne pas confondre temps de cycle A.S.I. et temps de traitement global !

A.S.I. version V1.0

Définition de la mémoire image des entrées et des sorties du BUS A.S.I.

Ne pas utiliser l’adresse 00, la réserver pour la mise en place d’un nouveau esclave !

P11

Maître A.S.IAlim. A.S.I. Répéteur Répartiteur actif Té à prise vampire Détecteur A.S.I. Alim. puissanceDétecteur classique

Exemple de bus A.S.I.

Répartiteur passif

P12

Label de certification A.S.I.

Ce label est une garantie de la compatibilité du constituant certifié.On peut ainsi sans restriction fédérer des appareils certifiés A.S.I.provenant de différents constructeurs.

Moniteur et interface de sécurité A.S.I.

L’intégration de la sécurité sur le bus A.S.I. est réalisée par l’adjonction d’un moniteur de sécurité et d’interfaces de sécurité connectées sur le câble jaune au même titre que les composants standards.L’échange des informations de sécurité se réalise exclusivement entre le moniteur et les interfaces de sécurité. Le moniteur est capable de gérer des fonctions de sécurité jusqu’au niveau 4 de la norme EN-954-1.

Moniteur et interface de sécurité A.S.I.

Interface pour arrêt d’urgence

Interface pour produits M12

Bus A.S.I. en situation

Réseau d’Atelier

GJC

Réseau d’AtelierIntroduction

Un réseau d’atelier est un système de communication permettant d’interconnecter des A.P. I., des terminaux d’atelier et des calculateurs. Il trouve ces principales applications dans les domaines de la:

- supervision industrielle,- gestion de production,- commande répartie de machines.

Réseau d’Atelier PROFIBUSPrésentation

PROFIBUS est un réseau ouvert qui puise ses origines dans une structure associative regroupant une dizaine de constructeur dès 1987.Il respecte les normes CEI 61158 et CEI 61784.Il se prête aussi bien : - aux échanges d’informations volumineuses par PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Spécification). - a la transmission de données exigeant une grande réactivité par PROFIBUS DP (Decentralized Peripherie) proposé aujourd’hui en trois versions DP-V0,DP-V1 et DP-V2.


PROFIBUS FMS est basé sur un anneau logique à jeton tournant entre des postes de type maître.


PROFIBUS DP est basé est un réseau de type Maître / Esclaves

Station maître « active »

Stations esclaves « passives »


Les deux niveaux de communication peuvent coexister.


Du point de vue utilisateur on dispose de modules orientés:

- communication classique PROFIBUS DP (DP-V0 à V2)

- communication domaine process PROFIBUS PA (DP-V1)

- commande d’axe entraînement PROFIdrive (DP-V2)

- communication gestion de sécurité PROFIsafe (DP-V0 àV2)

Réseau d’Atelier PROFIBUSPROFIsafe

ProfiSafe solution normaliséepour les systèmes de sécuritédécentralisés sur Profibus.

AutomateS7-300

PROFIBUS DP

Réseau d’Atelier PROFIBUS Automate standard et bus de terrain

AutomateS7-300

PROFIBUS DP

Sécurité par câblage, pas de flexibilité !

Relais

Pupitre opérateur

Variateur de vitesse

Réseau d’Atelier PROFIBUS

PROFIBUS DP

Diagnostic/Modification des sécurités maîtriséesfini le câblage des AU en parallèle !

Pupitre opérateur

Variateur de vitesse CPU-F

Module d’entréesde sécurité

Module de sortiesde sécurité


MasterSlave 1

Slave 1Master

MasterSlave 2

Slave 2Master

MasterSlave 3

Slave 3Master

MasterSlave 4

Slave 4Master

API Maître Standard de Sécurité

PR

OF

Isaf

e

Slave 1Standard

Slave 2Standard

Slave 3Failsafe

Slave 4Standard

PR

OF

IBU

S-D

P a

vec


Principe

PROFIBUS DP est un protocole maître - esclaves. La station maître réalise des échanges cycliques de données avec des appareils décentralisés « esclaves DP » sans nécessiter de lignes de programmations dans le programme utilisateur. Un esclave DP est une station qui assure la saisie des informations « entrées » et qui délivre des ordres « sorties » vers le processus.

Maître Esclave

Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication avec Profibus DP

Principe

Si l’esclave est intelligent « CPU » l’échange des informations s’effectuera par l’intermédiaire de coupleurs d’entrées / sorties « fictifs ».Les deux automates vont communiquer en échangeant des mots situés dans la zone image des entrées - sorties.Les adresses de ces coupleurs d’entrées /sorties « fictifs » ne doivent pas être affectées à des coupleurs réels effectivement présents sur le réseau Profibus.

Maître Esclave

Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication avec Profibus DP

Principe

Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.

Zonedes sorties

Maître Esclave

Zonedes entrées

Réseau d’Atelier PROFIBUSCommunication entre deux CPU avec Profibus DP

Zonedes sorties

Zonedes entrées

écriture

lecture

P16

Procédure de communication

E T R T R ES E S

Les configurations du Maître et de l’Esclave effectués correctement, les échanges commencent alors automatiquement en alimentant les deux automates. Le fonctionnement est indépendant du programme utilisateur.Le rafraîchissement de la table est synchrone au cycle du maître.


R TS

P16 bas


On déclare dans le projet les deux C.P.U.

P17


CPU 315F-2 PN / DP (Maître)

IM151-7F-CPU (Esclave)P17


On paramètre sur la CPU 315F le port de communication MPI / DP

Paramétrage du coupleur de communication du maître

P17



Réseau Profibus

P17




Adresse5

P17




Poste connecté au réseau

P17




Mot de diagnostic du coupleur



Poste type

Maître


On paramètre ensuite le ET 200S , IM 151-7F-CPU

Type de coupleur

Coupleur Profibus Paramétrage du coupleur de communication de l’esclave

P18



Mot de diagnostic du coupleur

P18




Réseau Profibus

P18




Adresse 8

P18




Poste connecté au réseau

P18



On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maître

Définition des zones d’entrées-sorties échangées

P18


Du poste maître vers le poste esclaveDéfinition des zones d’entrées-sorties échangées

On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maîtreP18


Du poste maître vers le poste esclave

P18

Coupleur fictif !


Du poste esclave vers le poste maître

Définition des zones d’entrées-sorties échangées

On défini les zones d’entrées et de sorties qui seront échangées avec le maîtreP18


Du poste esclave vers le poste maître

P18

Coupleur fictif !


Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de :- 20 pour les entrées,- 20 pour les sorties.

Poste Maître

P19

Communication entre deux CPU avec Profibus DP

Les adresses des coupleurs doivent commencer à partir de: - 20 pour les entrées,

- 20 pour les sorties.

Poste Esclave

Réseau d’Atelier PROFIBUS

P19

Principe

Les échanges sont à l’initiative du poste Maître, Il recopie : - sa zone des sorties vers la zone des entrées de l’esclave, - la zone des sorties de l’esclave vers sa zone des entrées.

AW0 –AW18

Maître Esclave

EW0 – EW18


AW0 –AW18

EW0 – EW18

écriture

lecture

Maître Esclave

Dans API

Sur Profibus

Réseau Usine

GJC

Introduction

Le réseau ETHERNET à été développé initialement par les constructeursde matériels informatiques :

DIGITAL EQUIPEMENT,INTEL,RANK XEROX .

Ensuite d'autres constructeurs se sont ralliés à ce standard qui a servi de base de définition à la norme IEEE 802.3

Introduction

Conception originale de R. Metcalfe (1976)

Caractéristiques Média

10 BASE T- Paire torsadée blindée,- Segment de 100 m,- Petit réseau (longueur totale 600

m).

Gaine de protection blindage

brins torsadés


10 BASE 5 - Câble coaxial,- Segment de 500 m,- Réseau fédérateur (longueur totale 2800

m).

Âme en cuivretresse métallique

isolant isolant


10 Base F- Fibre optique,- Segment de 2000 m,- Liaisons longues distances.

gaine

coeur

Caractéristiques Topologie

Il est organisé en BUS Ethernet est le plus souvent utilisé avec le support 10 BASE 5 : - Il peut être composé de 3 segments de 500 mètres maximum, - Sa longueur maximale est donc de 2800 mètres (avec options), - Il peut supporter dans sa configuration maximum 1023 stations, - On peut interconnecter entre eux jusqu’à 8 réseaux (8184 stations).

A B C

D

BUS

Caractéristiques Principe de fonctionnement

- N stations connectées sur le même support (support partagé),- 1 seule trame sur le réseau à un instant donné,- toutes les stations reçoivent la trame émise,- accès probabiliste CSMA/CD,- réseau égalitaire,- performances variables,- non sécurisé.

Sur Ethernet, la communication s'effectue par liaison série synchrone:

Caractéristiques Trame

Séquence de synchronisation des récepteurs : 7 octets

P28


Séquence de synchronisation des récepteurs

Préambule de 56 bits = 7 X (10101010). Il permet aux

autres stations d'acquérir la synchronisation.



Séquence de synchronisation trame : 1 octet

P28


Séquence de synchronisation trame

(Start Frame Delimiter)

8 bits = 10101011; permet aux autres stations d'acquérir la synchronisation trame (caractère).


Adresse destination : 6 octets



P28


Adresse de destination

adresse de la station à qui la trame est envoyée.



Adresse source : 6 octets



P28


Adresse source

adresse de la station émettrice.



Adresse source : 6 octetsLongueur données: 2 octets



P28


Longueur du champ de données

valeur comprise entre 46 et 1500, indique le nombre d'octets contenus dans le champ suivant.




Données: 0-1500 octets

Bourrage: 0-46 octets



P28


Données

Information à transmettreBourrageContenu sans signification complétant à 46 octets la taille

totale d'une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets.Une trame est considérée valide ( non percutée par une collision ) si sa longueur est d'au moins 46 octets.

46 <= (données + bourrage) <= 1500.





Bourrage: 0-46 octets



Contrôle: 4 octets

P28


Contrôle

Séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de 32 bits.

CRC (Contrôle de Redondance Cyclique)

Profinet

Domaine temps réel dur

Domaine ouvert TCP/IP

Ethernet InternetInternet

Problème si sur Ethernet on veut faire du temps réel

(Sur Profinet réponse < 1ms a + 1µS)

Ethernet et temps réel

PROFINET

Communication Temps-réel

_

Profinet

PROFINET


EthernetIT-services

<1ms<10ms<100ms

InternetInternet • Factory Automation • Motion Control

TCP/IP

IT-services TCP/IPRT temps réelIRT temps réel isochrone


IRTRT

PLC IO MotionControl

Synchronisation APIGestion d’E/S Contrôle d’axe

Swith industriel SCALANCE


ASIC ERTEC

PROFINET


Pour faire du temps réel il faut utiliser du matériel spécifique !


Frame ID Process DataStatus

Information

Allocation des données « gestion de 7 niveaux de priorités »:- transmission de données process,- transmission de données évènementielles.

Ethernet et temps réelP28



Information

Données




Information

Status Information: état des données et de la station (Run, Stop, Error, ….)


Principe du Temps Réel

Organisation de l’autoroute des données– Une voie est réservée pour IRT,– RT est prioritaire sur TCP/IP,– Les propriétées Real-time sont garanties indépendamment de la charge

réseau.

Reservé pour IRT

TCP/IP

TCP/IP

TCP/IP

RT RT

RT

RT TCP/IP

Bouchon

TCP/IP TCP/IP

TCP/IP TCP/IP

RT RT

IRTIRTIRTIRTIRTIRT


Gestion des adresses

Un coupleur sur ETHERNET possède plusieurs adresses:

Gestion des adresses Adresse M A C

Adresse M A C ( adresse machine)

Cette adresse est unique pour chaque coupleur ETHERNET, elle estdéfinie en usine par le constructeur du coupleur (6 octets).L'organisme IEEE réserve des tranches d'adresses pour les constructeurs:

00:00:0C:XX:XX:XX Cisco

08:00:20:XX:XX:XX Sun

08:00:09:XX:XX:XX HP


Gestion des adresses Adresse I P

Adresse I PPour chaque coupleurs, cette adresse aussi doit être unique. Elle est définie sur 32 bits (4 octets).

XXXY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY

Classe du réseau

Identificateur réseau et identificateur machine


P22


0YYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY

Classe du réseau

Classe A

Identificateur réseau Identificateur machine

La classe A s’adresse à des réseaux de grande envergure jusqu’ à16 777 214 stations connectées.

Gamme de 0.0.0.0 à 127.255.255.255

P22


10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY

Classe du réseau

Classe B


La classe B s’adresse à des réseaux de moyenne envergure jusqu’à65 534 stations connectées.

Gamme de 128.0.0.0 à 191.255.255.255

P22


110Y YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY

Classe du réseau

Classe C


La classe C s’adresse à des réseaux de petite envergure jusqu’à254 stations connectées.

Gamme de 192.0.0.0 à 223.255.255.255

P22

Gestion des adresses Masques

L’administrateur local a la possibilité de gérer plusieurs sous réseaux en décomposant l’identificateur machine en:

- un identifiant sous-réseau,- un identifiant machine.

Identificateur réseau Identifiant machine

10YY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY YYYY

Classe BIdentifiant sous-réseau

P23

Gestion des adresses Masque

Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication.

1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001Adresse IP (128.168.1.1)

1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 Masque (255.255.0.0)

Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.X.X

128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3

128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2

P23

Gestion des adresses Masque

Le masque permet de filtrer les stations avec lesquelles on peut entrer en communication.

1000 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001Adresse IP (128.168.1.1)

1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 Masque (255.255.255.0)

Ici on peut communiquer avec toutes les stations du réseau 128.168.1.X

128.168.1.1 128.168.1.2 128.168.2.1 128.168.2.3

128.168.1.4 128.168.2.4 128.168.1.3 128.168.2.2

P23

Réseau EthernetGestion par un API d’Entrées Sorties déportées

API CPU315-2 PN/DP

IM 151- Ethernet IM 151- Ethernet

Réseau Ethernet

Gestion par un API d’Entrées Sorties déportées

API CPU315-2 PN/DP


API CPU315-2 PN/DP

UC

Alimentation

Coupleur d’entrées TOR

Coupleurs de sorties TOR

Adresse Ethernet: 6

P24


IM 151- EthernetAdresse Ethernet: 9

Coupleur de communication

Alimentation

Coupleursd’entrées TOR



CoupleursDe sorties TOR

P24


IM 151- EthernetAdresse Ethernet: 7

Coupleur de communication

Alimentation




CoupleursDe sorties TOR

P25


Sur Ethernet

Dans API

P25

Dans API

Sur Ethernet

Caractéristiques Réalisation

Extension de réseau

Répéteur « DEREP »Interconnecte 2 segments

Amplificateur


Extension de réseauRépéteur multiport

Hub

Hub 4 voies 10 Base T

Amplificateur


Extension de réseau

Hub Multi-média

10 Base 5

10 Base T

10 Base F

Mini hubs ( Hewleet Packard )


Interconnexion de réseauxPont

Amplification et filtrage du trafic


Filtrage du traficPont multiport

Swith

Amplification et filtrage du trafic


Régulation du traficRouteur

Régulation du trafic par le choix du meilleur chemin

CaractéristiquesEthernet sans fils

Communication mobile industrielle SCALANCE W « Siemens »

LES RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS R.L.I.. La communication.

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