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MAINTENANCE 4.0 Département Génie Électrique Filière Ingénieur : GEM – MSEI MOD

MAINTENANCE 4.0 Département Génie Électrique Filière Ingénieur : GEM – MSEI MODULE GESTION DE LA MAINTENANCE INDUSTRIELLE Prof. ©R. MAJDOUL ENSAM Casablanca Chapitre 3 IO-LINK pour la Mise en place d’une structure de capteurs connectés pour la Maintenance 4.0 ENSAM - GE 2 Plan Capteurs connectés Introduction au Système de communication IO-Link ©©R. MAJDOUL Protocole et Échanges de Données IO-Link IO-Link : Caractéristiques et performances principales Architecture du système IO-Link Mise en œuvre IO-Link : IODD & software d’ingénierie Résumé des avantages clés de l’IO-Link ENSAM - GE • Les capteurs intelligents et communicants de dernière génération peuvent avoir un impact positif sur les stratégies de maintenance prédictive pour les applications industrielles • Stimulée par l'émergence de l‘industrie 4.0 et de technologies sophistiquées plus intelligentes, la maintenance 4.0 ne nécessitera probablement pas des investissements lourds supplémentaires à engager. ©R. MAJDOUL Capteurs connectés ENSAM - GE • Bien sûr, le choix d'un capteur compatible avec Industrie 4.0 est une chose, mais la possibilité de son interopérabilité avec d'autres périphériques de ce type en est une autre. • Pour cette raison, il est impératif de sélectionner des fournisseurs de capteurs qui utilise une stratégie centralisée pour s'assurer que ses périphériques et sous-systèmes intelligents partagent des normes de communication ouvertes. ©R. MAJDOUL Capteurs connectés ENSAM - GE • En effet, la valeur de toute solution numérique connectée est directement proportionnelle à son interopérabilité. • Il n'y a pas de place pour des solutions propriétaires. • Une architecture ouverte, basée sur l'échange, qui permet l'interopérabilité avec des produits, des applications et des plates-formes tierces est essentielle. ©R. MAJDOUL Capteurs connectés ENSAM - GE 6 Plan Capteurs connectés Introduction au Système de communication IO-Link ©©R. MAJDOUL Protocole et Échanges de Données IO-Link IO-Link : Caractéristiques et performances principales Architecture du système IO-Link Mise en œuvre IO-Link : IODD & software d’ingénierie Résumé des avantages clés de l’IO-Link ENSAM - GE • IO-Link est la première technologie d'E/S adoptée en tant que norme internationale (IEC 61131-9) capable de communiquer avec des capteurs et des actionneurs. • Ce protocole ouvert amène le monde de l'industrie 4.0 au niveau des composants et s'avère essentiel pour garantir l'interopérabilité entre plusieurs technologies et fabricants. ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE • IO-Link peut offrir une communication économique avec les périphériques de bas niveau, en les connectant tout d'abord à des contrôleurs intermédiaires puis à un réseau d'usine et enfin, si nécessaire, au cloud. • «IO-link» est une interface standard de communication point à point destinée au monde de l'automatisation industrielle pour dialoguer au plus bas niveau de terrain avec les capteurs et les actionneurs. ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE • Un des principaux objectifs d'IO-link est de simplifier, de faciliter, d'uniformiser et de normaliser l'accès à des capteurs et à des actionneurs programmables (dits «intelligents» ou «smart» !) pour leur permettre une plus grande diffusion. • Cela permettra une plus grande souplesse d'exploitation aux utilisateurs et aux équipes de maintenance, tout en réduisant les coûts dès la conception. ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link • Fondamentalement, un système «IO-link» est composé d'instruments «IO-link», d'au moins un module maître IO-link et de câbles de liaison standards 2 ou 3 fils pour effectuer les liaisons en point à point entre le module maître et les appareils. • IO-Link comprend les composants systèmes suivants : o Maître IO-Link o Périphérique IO-Link o Ligne standard 3 fils non blindée o Outil d'ingénierie pour configurer et paramétrer IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE • «IO-link» n'est pas un bus de terrain ni un réseau de capteurs et d'actionneurs, mais plutôt un complément qui comble un manque entre les réseaux de communication industriels et les entrées/sorties. • L'interface apporte des fonctions supplémentaires telles que des fonctions de diagnostic ou des fonctions de réglage (à distance) avec les appareils au plus bas niveau de terrain tout en bénéficiant d'un environnement standard commun. ©R. MAJDOUL Introduction au Système de communication IO-Link ENSAM - GE 16 Plan Capteurs connectés Introduction au Système de communication IO-Link ©©R. MAJDOUL Protocole et Échanges de Données IO-Link IO-Link : Caractéristiques et performances principales Architecture du système IO-Link Mise en œuvre IO-Link : IODD & software d’ingénierie Résumé des avantages clés de l’IO-Link ENSAM - GE • Une installation industrielle automatisée profite de toutes les capacités de l’IO-ink lorsque l’IO-link est utilisé conjointement avec des capteurs ou des actionneurs qui disposent d'une interface IO-link (relativement aux fonctions implémentées par le constructeur de l'équipement). • Cependant «IO-link» est compatible avec n'importe quel capteur standard non «IO-link», afin de laisser une grande souplesse à la gestion du parc des équipements, des systèmes et des réseaux de communication ainsi qu'aux opérations de maintenance. ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE • Ceci permet une migration progressive vers le système «IO-link» en permettant l'utilisation simultanée d'instruments IO-link et non IO-link au sein d'un même système. • IO-link est compatible avec n'importe quel équipement standard (détecteurs 2 fils ou 3 fils) en mode SIO (mode «standard IO» c'est à dire en mode «entrées sorties standard». ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE • IO-link est compatible avec les réseaux industriels, les bus de terrain ou les réseaux de capteurs et actionneurs les plus répandus. • IO-link permet de communiquer avec les équipements au plus bas niveau de terrain. • Les signaux sont transmis par modulation de tension à travers une interface de communication asynchrone standard (UART) sur des câbles non blindés. ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales Exemple simple d’une installation avec architecture IO-Link ENSAM - GE ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE • Les échanges de données sont robustes. La communication se fait en point à point entre un maître IO-link et chaque capteur ou actionneur. • Une procédure de détection et de transmission des erreurs de communication est disponible en standard. ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE • Plusieurs vitesses de transmission (4.8, 38.4 ou 230.4 kbauds) sont disponibles pour une distance maximum de l'ordre de 20 mètres. • Le temps de cycle moyen est d'environ 2.3 ms. • La transmission des données combine les signaux analogiques et binaires. ©R. MAJDOUL IO-Link : Caractéristiques et performances principales ENSAM - GE 24 Plan Capteurs connectés Introduction au Système de communication IO-Link ©©R. MAJDOUL Protocole et Échanges de Données IO-Link IO-Link : Caractéristiques et performances principales Architecture du système IO-Link Mise en œuvre IO-Link : IODD & software d’ingénierie Résumé des avantages clés de l’IO-Link ENSAM - GE L'exploitation de IO-link nécessite fondamentalement de disposer d’ : • Un «instrument» (un capteur ou un actionneur standard, ou bien un capteur ou un actionneur proposant des fonctions IO-link). • Un «module maître IO-link» (qui fait aussi office de passerelle avec un automate programmable ou un réseau de communication industriel). ©R. MAJDOUL Architecture du système IO-Link ENSAM - GE L'exploitation de IO-link nécessite fondamentalement de disposer d’ : • Un «câble standard» non blindé 2 fils ou 3 fils, selon la technologie de l'instrument connecté, pour le raccorder au module maître IO-link. • Un «fichier de description de l'équipement (IODD)» à fournir au module maître pour qu'il puisse connaître les caractéristiques et exploiter pleinement les instrument connectés qui respectent ce standard. ©R. MAJDOUL Architecture du système IO-Link ENSAM - GE Le module maître IO-Link assume principalement deux fonctions. 1. Il gère la communication et les échanges de données entre chacun de ses ports et chaque instrument connecté. 2. Il assure la fonction de passerelle pour s'interfacer avec des systèmes de plus haut niveau (automate programmable, bus de terrain, réseau de capteurs et actionneurs, Ethernet, etc …). ©R. MAJDOUL Architecture du système IO-Link 1. 2. Ports de communications ENSAM - GE • Un module maître IO-link peut être une carte d'extension d'un automate programmable industriel (API) raccordée directement à son bus système, à l'instar d'une carte d'entrées / sorties classique. (Exemple : SIMATIC ET 200SP maître IO-Link CM 4xIO-Link) • Dans ce cas, il sert d'interface entre le processeur de l'automate et chaque instrument. • Pour chaque type de capteur ou d'actionneur connecté compatible IO- link, il faudra fournir les fichiers de description des équipements (IODD) aux environnements de développement et aux logiciels applicatifs. ©R. MAJDOUL Architecture du système IO-Link ENSAM - GE • Dans le cadre d'entrées / sorties distribuées, le module maître IO-link peut être connecté à un bus de terrain (ModBus TCP, Profibus), à un réseau de capteurs et d'actionneurs (ASI, Interbus, DeviceNet) ou à un réseau industriel (ethernet). • Le module uploads/Industriel/ chap-3-mise-en-place-d-x27-un-reseau-de-capteurs-connectes-majdoul-mai2020.pdf