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2. Seconde Partie(Panorama des Bus de Terrain)

Panorama de Bus de Terrain- Classification des Bus de Terrain et réseaux industriels- Bus (réseaux) de Capteurs/Actionneurs- Bus de Terrain

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Rappel : Classification des Bus de Terrain

• Le terme «Bus de Terrain» permet de regrouper tous les réseaux de communication industriels

• On peut classer ces réseaux suivant différents critères :

- Topologie, protocoles et méthodes d ’accès au médium,

- Modes de transmission, vitesse et débit maximales,

- Nombre maximum de nœuds sur le réseau,

- …

• On distingue néanmoins :

– Les Réseaux d’Usine : Réseaux Industriels basés sur Ethernet (TCP/IP, Internet)

– Les Bus de Terrain (DeviceBus/Field Bus) pour relier l’équipement +/- « intelligent »

– Les Bus de bas niveau : Capteurs/Actionneurs

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DeviceBus

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Rappel : Classification des Bus de Terrain

Plant/machinesupervision/management

Complexity of application[sensors & actuators]

> 90% Digital

> 20% analogue

Data Pre-processing

> 20% closed loop

Compactmanually operatingworkspaces

AutomationDevices/Cells

Machine/stationorientedProduction linesRobots

Automationplants

Communication

Motion Control

Factory Network : Ethernet TCP/IP, Internet

I/O Bus

FieldBus

Industrial Ethernet

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TERRAIN/MACHINE

(Equipement, E/S)

fonctions élaborés

TERRAIN

(Capteur/Actionneur)

fonctions simples

CELLULE/ LIGNE

Bus de Terrain

(Contrôle/Coordination)

Réseau d’USINE

( Gestion)

( Contrôle Production )

Ouverture vers

le monde

Gestion événements

Lecture/Ecriture E/S

Téléchargement

(plusieurs octets,mots)

Fonctions simples

Lecture/Ecriture

Capteurs/Actionneurs

(bits,octet)

Tâches de Ctrl

Supervision,Config.

Communication

(trames, paquets)

Gestion, Coordination

Messagerie, Routage

Transfert Fichiers et

Programmes

Contrôle Qualité

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Réseaux/Bus de Terrain : La proposition FESTO (Valve Terminals)

MODBUS/TCP

Actor/Sensor (I/O) bus Niveau machine (device) Signaux digitaux (seulement)

Fieldbus/DeviceBusSignaux analogiques et digitauxNiveau machine/cellule de fabrication

Industrial EthernetCommunication rapide et complète Tous les niveaux; de la machine jusqu’à la gestion d’usine

CPX

CTU

CTEL

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Panorama de Bus de Terrain- Classification des Bus de Terrain et réseaux industriels- Bus de Capteurs/Actionneurs- Bus de Terrain

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HART ( Highway Adressable Remote Transducer)

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AS-I(Actuator Sensor Interface)

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Panorama de Bus de Terrain- Classification des Bus de Terrain et réseaux industriels- Bus de Capteurs/Actionneurs- Bus de Terrain (Présentation/comparaison)

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Le choix d’un système Bus de Terrain

• Actuellement, les Réseaux/Bus de Terrain sont présents dans pratiquement toutes installations et/ou machines complexes

• Ils peuvent être

- universelles , utilisables dans n’importe quelle branche industrielle, ou

- spécialisés, dédiés à une branche particulière (process, domotique, stations de mesures, véhicules,…)

• Les Réseaux/Bus de Terrain qui seront présentés ici sont principalement utilisés dans l’industrie manufacturière, et spécialement ceux qui sont intégrés dans nos terminaux distributeurs (VT)

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Le choix d’un système Bus de Terrain (2)

• Le choix d’un Réseaux/Bus de Terrain est rarement basé sur les critères « 100% » techniques

• En pratique, c’est le choix de l’API qui détermine le type du réseau /bus de terrainutilisé dans l’application d’automatisme

• Car, en général, chaque « grand » constructeur de l’API propose aussi une technologie réseaux/bus de terrain préférée

• Ils proposent aussi les outils spécialisés et optimisés (configuration, programmation, diagnostic) qui facilitent la mise en œuvre de «leurs» réseaux avec leurs API’s

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Le choix d’un système Bus de Terrain (3)

Les Réseaux/Bus de Terrain proposés par les constructeurs des API

Constructeur API Réseau « favori » Autre réseau supporté

Siemens PROFIBUS AS-I, HART, IO-Link

Rockwell DeviceNet, ControlNet IO-Link, Sercos

Mitsubishi Electric CC-Link ProfibusDP, Interbus, AS-I

Schneider Electric Modbus, CANopen, AS-I, Interbus, ProfibusDP, Sercos

Phoenix Contact Interbus ProfibusDP

Bosch Rexroth CANopen, Sercos AS-I, Profibus

Omron CompoNet, DeviceNet Profibus

Emerson Fieldbus Foundation, HART Profibus PA

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Comparaison des systèmes Bus de Terrain (1)

• Leur comparaison basé sur les critères techniques n’est pas facile

• Tous les réseaux réalisent les fonctions essentielles, exigées pour assurer une transmission cyclique, fiable et rapide, des données d’Entrées et de Sorties

• Certaines fonctions comme le diagnostic, gestions des alarmes, échanges acycliques « à la demande »,… ne sont pas supportées par tous les bus de terrain

• Et surtout, les Réseaux/Bus de Terrain actuels sont très différents dans les plusieurs aspects comme longueur des câbles, nombre des nœuds supportés, modes et moyens de transmission, le format et le contenu de trames, …

• C’est pourquoi, notre comparaison sera limité aux Réseaux/Bus de Terrain utilisés dans l’industrie manufacturière et intégrés dans nos terminaux distributeurs (VT)

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Comparaison des systèmes Bus de Terrain (2.1)

CANopen CC-Link DeviceNet InterBus ProfibusDP

Principal constructeur API

Schneider Electric, Bosch Rexroth

FESTO, ABB, Eaton

Mitsubishi Electric RockwellOmron,

Schneider Electric

Phoenix Contact,Schneider Electric,Mitsubishi Electric

Siemens,Schneider Electric,Mitsubishi Electric,

Topologie Line Line, Star, Tree Line Ring Line

Nb Max de nœuds 127 64 64 256 126

Support de transmission (câble)

Câble 4 fils(shielded, twisted)

1. Câble 3 fils2. Câble 5 fils (avec

Alim.)

1. Câble 5 fils2. Câble plat 4 fils

Câble 5 fils,Fibres optiques

Câble 2 filsFibre optiques

Méthode de transmission

CAN Bus RS-485 CAN Bus RS-485, fibre optique RS-485, fibre optique, IEC61158-2

Longueur max. (par segment)

100 m (500kBs)1000 m (62,5 kBs)

100 m (10 MBs)1200 m (156 kBs)

500 m (125 kBs) Max. 400 m entre deux nœuds

100 m (12 MBs)1200 m (9,6 kBs)

Alim. nœuds via fieldbus

24 V DC (option) 24 V DC (option) Oui, 24 V DC Non Non pour DPOption pour PA

Utilisation ATEX Non Non Non Non Non : Profibus DPOui : Profibus PA

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Comparaison des systèmes Bus de Terrain (2.2)

CANopen CC-Link DeviceNet InterBus ProfibusDP

Connecteurs conseillés par la spécification

Sub-D (9-pin), Open style,

2xM12 5-pin (M,F)

Sub-D (9-pin), Terminal block

Sub-D (9-pin), Open style,

2xM12 5-pin (M,F)2x Sub-D (9-pin), (M,F) Sub-D (9-pin),

2xM12 5-pin (M,F)

Connecteurs conseillés

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Comparaison des systèmes Bus de Terrain (2.3)

CANopen CC-Link DeviceNet InterBus ProfibusDP

Migrationvers

Ethernet Industriel

Power Link EtherCAT

Varan

CC-Link-IE Ethernet/IP ProfiNet ProfiNet

Remarques -Contrôleur standard,

- low cost

-Très bon pour une transmission rapide des petits blocks de données

- Déterministe- Bon pour Motion Control (une synchro. rapide)

- Version CAN-FD permet de transmettre 64 octets de données dans une seule trame

- Une transmission très rapide et déterministe,

-Très bonne immunité EMC

- Bien implanté en Asie

- Basé sur le principe CIP et une transmission via bus CAN,

-Déterministe

- Une alimentation 24 V DC via le câble réseau est possible

-Très rapide,

-Auto configuration possible,

- Très bonne mécanisme du diagnostic

En déclin, n’est plus supporté par Phoenix Contact

-Réseau universel et déterministe,

-No 1 en Europe

-Transmission rapide

- Existe en plusieurs versions fonctionnelles : DPV1, DPV2, PA

Autres informations

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Fin 2nde Partie (présentation/comparaison BdT)