{"id":52162,"date":"2019-11-02T00:00:00","date_gmt":"2019-11-01T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki"},"modified":"2020-02-18T13:59:50","modified_gmt":"2020-02-18T10:59:50","slug":"obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/fr\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"Aper\u00e7u des protocoles modernes dans les syst\u00e8mes d'automatisation industrielle","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Aper\u00e7u
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Dans la publication pr\u00e9c\u00e9dente<\/a><\/noindex> nous avons expliqu\u00e9 comment fonctionnent les bus et les protocoles dans l'automatisation industrielle. Cette fois-ci, nous allons nous concentrer sur des solutions de travail modernes : nous examinerons les protocoles utilis\u00e9s dans les syst\u00e8mes du monde entier. Nous \u00e9tudierons les technologies des entreprises allemandes Beckhoff et Siemens, de l'autrichienne B&R, de l'am\u00e9ricaine Rockwell Automation et de la russe Fastwel. Nous d\u00e9couvrirons aussi des solutions universelles qui ne sont pas li\u00e9es \u00e0 un fabricant sp\u00e9cifique, comme EtherCAT et CAN.\u00a0<\/p>\n

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\u00c0 la fin de l'article, il y aura un tableau comparatif des caract\u00e9ristiques des protocoles EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP et ModbusTCP.<\/p>\n

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Nous n'avons pas inclus dans notre examen les protocoles PRP, HSR, OPC UA et d'autres, car il existe d\u00e9j\u00e0 d'excellents articles de nos coll\u00e8gues ing\u00e9nieurs sur Habr, qui s'occupent du d\u00e9veloppement de syst\u00e8mes d'automatisation industrielle. Par exemple, \u00ab Protocoles de sauvegarde \u201csans couture\u201d PRP et HSR \u00bb<\/a><\/noindex> et \u00ab Passerelles pour protocoles industriels sous Linux. Assemble-le toi-m\u00eame \u00bb<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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Pour commencer, d\u00e9finissons la terminologie : Industrial Ethernet = r\u00e9seau industriel, Fieldbus = bus de terrain. Dans l'automatisation industrielle russe, il y a souvent une confusion sur les termes concernant le bus de terrain et le r\u00e9seau industriel de bas niveau. Souvent, ces termes sont regroup\u00e9s en un concept flou unique \u00ab bas niveau \u00bb, qui est d\u00e9sign\u00e9 \u00e0 la fois comme bus de terrain et bus de bas niveau, bien que cela puisse ne pas \u00eatre un bus du tout. <\/p>\n

Pourquoi cela ?<\/b>Cette confusion est probablement li\u00e9e au fait que dans de nombreux contr\u00f4leurs modernes, la connexion des modules d'entr\u00e9e-sortie est souvent r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l'aide d'un panneau de connexion (angl. backplane) ou d'un bus physique. En d'autres termes, certains contacts de bus et connecteurs sont utilis\u00e9s pour rassembler plusieurs modules en une seule unit\u00e9. Mais ces unit\u00e9s, \u00e0 leur tour, peuvent \u00eatre reli\u00e9es entre elles par un r\u00e9seau industriel ou un bus de champ. Dans la terminologie occidentale, il y a une distinction claire : un r\u00e9seau est un r\u00e9seau, un bus est un bus. Le premier est d\u00e9sign\u00e9 par le terme Industrial Ethernet, le second par Fieldbus. Dans cet article, nous proposons d'utiliser le terme \u00ab r\u00e9seau industriel \u00bb pour ces concepts et le terme \u00ab bus de terrain \u00bb respectivement.<\/p>\n

La norme de r\u00e9seau industriel EtherCAT, d\u00e9velopp\u00e9e par la soci\u00e9t\u00e9 Beckhoff<\/h2>\n

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Le protocole et le r\u00e9seau industriel EtherCAT sont sans doute l'un des moyens les plus rapides de transmission de donn\u00e9es dans les syst\u00e8mes d'automatisation. Le r\u00e9seau EtherCAT est utilis\u00e9 avec succ\u00e8s dans des syst\u00e8mes d'automatisation distribu\u00e9s, o\u00f9 les n\u0153uds interagissants sont \u00e9loign\u00e9s les uns des autres.<\/p>\n

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Le protocole EtherCAT utilise des trames Ethernet standard pour transmettre ses t\u00e9l\u00e9grammes, ce qui permet la compatibilit\u00e9 avec tout \u00e9quipement Ethernet standard et, en essence, la r\u00e9ception et la transmission de donn\u00e9es peuvent \u00eatre organis\u00e9es sur n'importe quel contr\u00f4leur Ethernet, \u00e0 condition de disposer du logiciel appropri\u00e9.<\/p>\n

\"Aper\u00e7u
\nContr\u00f4leur Beckhoff avec un ensemble de modules d'entr\u00e9e-sortie. Source : www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

La sp\u00e9cification du protocole est ouverte et disponible, mais uniquement dans le cadre de l'association de d\u00e9veloppement \u2014 EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

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Voici comment fonctionne EtherCAT (le spectacle est fascinant, comme jouer \u00e0 Zuma Inca) :<\/p>\n

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\r\n \"Lire\r\n
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La vitesse \u00e9lev\u00e9e d'\u00e9change dans ce protocole \u2014 il peut s'agir d'unit\u00e9s de microsecondes \u2014 est r\u00e9alis\u00e9e gr\u00e2ce au fait que les d\u00e9veloppeurs ont abandonn\u00e9 l'\u00e9change via des t\u00e9l\u00e9grammes envoy\u00e9s directement \u00e0 un appareil sp\u00e9cifique. Au lieu de cela, un seul t\u00e9l\u00e9gramme est envoy\u00e9 dans le r\u00e9seau EtherCAT, adress\u00e9 \u00e0 tous les appareils simultan\u00e9ment, chaque n\u0153ud subordonn\u00e9 de collecte et de transmission d'informations (souvent appel\u00e9 UCO \u2014 appareil de communication avec l'objet) r\u00e9cup\u00e8re \u00ab \u00e0 la vol\u00e9e \u00bb les donn\u00e9es qui lui \u00e9taient destin\u00e9es et ins\u00e8re dans le t\u00e9l\u00e9gramme les donn\u00e9es qu'il est pr\u00eat \u00e0 fournir pour l'\u00e9change. Apr\u00e8s cela, le t\u00e9l\u00e9gramme est envoy\u00e9 au n\u0153ud subordonn\u00e9 suivant, o\u00f9 la m\u00eame op\u00e9ration se produit. Apr\u00e8s avoir parcouru tous les UCO, le t\u00e9l\u00e9gramme revient au contr\u00f4leur principal, qui, sur la base des donn\u00e9es re\u00e7ues des appareils subordonn\u00e9s, r\u00e9alise la logique de contr\u00f4le, \u00e0 nouveau en interagissant par le biais du t\u00e9l\u00e9gramme avec les n\u0153uds subordonn\u00e9s qui fournissent un signal de contr\u00f4le \u00e0 l'\u00e9quipement.<\/p>\n

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Le r\u00e9seau EtherCAT peut avoir n'importe quelle topologie, mais en substance, ce sera toujours un anneau \u2014 en raison de l'utilisation du mode full duplex et de deux ports Ethernet. Ainsi, le t\u00e9l\u00e9gramme sera toujours transmis cons\u00e9cutivement \u00e0 chaque appareil sur le bus.<\/p>\n

\"Aper\u00e7u
\nRepr\u00e9sentation sch\u00e9matique du r\u00e9seau EtherCAT avec plusieurs n\u0153uds. Source : realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

D'ailleurs, la sp\u00e9cification EtherCAT ne comporte pas de restrictions de couche physique 100Base-TX, ce qui permet la mise en \u0153uvre du protocole sur la base de liaisons gigabit et optiques.<\/p>\n

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R\u00e9seaux industriels ouverts et normes PROFIBUS\/NAM de Siemens<\/h2>\n

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Le conglom\u00e9rat allemand Siemens est bien connu pour ses contr\u00f4leurs logiques programmables (PLC) qui sont utilis\u00e9s partout dans le monde.<\/p>\n

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L'\u00e9change de donn\u00e9es entre les n\u0153uds d'un syst\u00e8me automatis\u00e9 contr\u00f4l\u00e9 par l'\u00e9quipement Siemens s'effectue \u00e0 la fois via le bus de terrain, appel\u00e9 PROFIBUS, et dans le r\u00e9seau industriel PROFINET.<\/p>\n

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Le bus PROFIBUS utilise un c\u00e2ble sp\u00e9cial \u00e0 deux fils avec des connecteurs DB-9. Chez Siemens, il est violet, mais nous avons rencontr\u00e9 d'autres couleurs en pratique :). Pour connecter plusieurs n\u0153uds, le connecteur peut relier deux c\u00e2bles. Il dispose \u00e9galement d'un interrupteur pour la r\u00e9sistance terminale. La r\u00e9sistance terminale doit \u00eatre activ\u00e9e sur les appareils aux extr\u00e9mit\u00e9s du r\u00e9seau, signalant ainsi qu'il s'agit du premier ou du dernier appareil, et qu'ensuite il n'y a rien, juste l'obscurit\u00e9 et le vide (tous les RS485 fonctionnent ainsi). Si une r\u00e9sistance est activ\u00e9e sur un connecteur interm\u00e9diaire, alors la section qui suit sera d\u00e9connect\u00e9e.<\/p>\n

\"Aper\u00e7u
\nC\u00e2ble PROFIBUS avec connecteurs. Source : VIPA ControlsAmerica<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Dans le r\u00e9seau PROFINET, un c\u00e2ble de type paire torsad\u00e9e est utilis\u00e9, g\u00e9n\u00e9ralement avec des connecteurs RJ-45, le c\u00e2ble \u00e9tant color\u00e9 en vert. Si la topologie PROFIBUS est en bus, la topologie du r\u00e9seau PROFINET peut \u00eatre n'importe quoi : un anneau, une \u00e9toile, un arbre, ou m\u00eame une combinaison de tout cela.<\/p>\n

\"Aper\u00e7u
\nContr\u00f4leur Siemens avec c\u00e2ble PROFINET connect\u00e9. Source : w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

Il existe plusieurs protocoles d'\u00e9change sur le bus PROFIBUS et dans le r\u00e9seau PROFINET.<\/p>\n

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Pour PROFIBUS :<\/p>\n

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  1. PROFIBUS DP \u2014 la mise en \u0153uvre de ce protocole implique une communication avec des appareils esclaves distants, pour PROFINET, le protocole correspondant est PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA \u2014 est essentiellement le m\u00eame que PROFIBUS DP, mais utilis\u00e9 pour des transmissions de donn\u00e9es et d'alimentation en environnements explosifs (\u00e9quivalent de PROFIBUS DP avec d'autres propri\u00e9t\u00e9s physiques). Actuellement, il n'existe pas de protocole PROFINET pour les environnements explosifs en parall\u00e8le avec PROFIBUS.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS \u2014 est destin\u00e9 \u00e0 l'\u00e9change de donn\u00e9es avec des syst\u00e8mes d'autres fabricants qui ne peuvent pas utiliser PROFIBUS DP. Le protocole correspondant \u00e0 PROFIBUS FMS dans le r\u00e9seau PROFINET est PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

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    Pour PROFINET :<\/p>\n

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    1. PROFINET IO;<\/li>\n
    2. PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

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      Le protocole PROFINET IO est divis\u00e9 en plusieurs classes :<\/p>\n

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