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Les réseaux locaux industriels Chap 1 : Généralités Définition Un RLI est un R

Les réseaux locaux industriels Chap 1 : Généralités Définition Un RLI est un Réseau de communications numérique reliant entre eux, des ordinateurs et différents types d’équipements d’automatismes sur un espace géographique limité pour faire communiquer les processus distants d’une application industrielle qui s’exécute sur ces équipements, Qu’est ce qu’un équipement d’automatismes ? Rappel Tout dispositif ou système utilisé pour la réalisation d’un automatisme. Exemples d’équipements d’automatismes Automates programmables Machine à commande numérique (CNC) Capteurs : par exemple pour la mesure de température, de pression, …..etc. Actionneurs : par exemple four, chauffage, moteur, …etc. Modules d’entrées/sorties intelligents Pré-actionneurs : par exemple relais, interrupteurs Qu’est ce qu’un automatisme? rappel  Ensemble d’actions ou opérations accomplies sans intervention humaine pouvant être matérialisé ou réalisé à l’aide d’une logique câblée, ou logique microprogrammée . Exemples d’automatismes: Exemple 1 : démarrage/arrêt automatiquement , d’une pompe pour remplir un réservoir. Exemple 2: Arrosage automatique d’un terrain Electrovanne Tuyau Plantes Sonde d’humidité Arroseur Programmateur d’arrosage automatique Eau Logique cablée et logique microprogrammée? rappels Logique câblée : On utilise des circuits intégrés tels que les opérateurs logiques, les opérateurs arithmétiques, les multiplexeurs et démultiplexeurs, les sélecteurs, les compteurs, les registres, etc... pour réaliser l’automatisme. Logique microprogrammée : on utilise un microprocesseur (des microprocesseurs) ou un microcontrôleur (des microcontrôleurs) pour réaliser l’automatisme. Exemples de domaines d’utilisations des RLI  Dans les industries manufacturières  Dans les industries des procédés continus  Dans la gestion de bâtiments/Habitations ou domotique/immotique  Avec les systèmes embarqués dans les véhicules  La gestion du transport des personnes dans les véhicules Les industries de procédés continus ? On appelle industrie de procédés continues, une industrie dans laquelle, le processus de production est constitué par une séquence de réactions physico-chimiques se déroulant de manière continue. Exemple d’entreprises de procédés continus Les raffineries de pétrole, les usines chimiques, les usines de production de papier. Exemple de réseau utilisé dans les entreprises de procédés continus Foundation Fieldbus (FF) Les industries manufacturières On appelle industrie manufacturière, une industrie dans laquelle le processus de production est généralement discontinu et est constitué d’une succession d'opérations de mise en forme et d'assemblage réalisées à l'aide de machines. Exemple d’entreprises manufacturière : Les entreprises de fabrications de produits mécaniques, électriques et électroniques . Exemple de réseau utilisé dans les entreprises de manufacturières BUS ASI (Actuator Sensor Interface), BUS CAN (Controller Area Network) Ce type d’application couvre la surveillance des bâtiments, le contrôle d’accès, la climatisation, la gestion des appareils électroménagers, la gestion de fluides … etc. La gestion de bâtiments : domotique et immotique Exemple de réseau utilisé dans la domotique  Le réseau EIB/KNX (European Installation Bus /Konnex) Les systèmes embarqués dans les véhicules Exemple de réseau utilisé avec les systèmes embarqués Ces applications ont pour objectif d’assister le conducteur dans le pilotage ou la conduite du véhicule (automobile, train, avion...), et d’automatiser complètement certaines fonctions comme :  le réseau CAN (Controller Area Network)  La gestion et optimisation de la consommation d’énergie.  Le changement automatique des vitesses  Le contrôle de la direction  La gestion des phares, ….. Etc. Ces applications sont réparties sur plusieurs équipements qui doivent donc être reliés par un réseau embarqué. Le transport des personnes par des véhicules Exemple de réseau utilisé dans ce domaine Dans ce domaine on fait entre autres, et grâce aux RLI, la gestion d’un réseau de chemin de fer, la surveillance d’une autoroute … etc.  Le réseau Modbus Naissance des réseaux locaux industriels :  Les RLI firent leur première apparition dans l’industrie des procédés continus (le réseau WDPF) et dans l’industrie manufacturière de l’automobile (le bus CAN).  Dans l’industrie des procédés continus, ils sont nés du besoin d’améliorer la productivité et de faire baisser les couts de production.  Dans l’industrie manufacturière de l’automobile, ils sont nés du besoin de diminuer le câblage entre les systèmes embarqués dans les voitures..  Ensuite leurs utilisations se sont étendues à d’autres domaines comme : - La domotique et l’ immotique - Le transport des personnes - Le transport d’énergies et de fluides - La production d’énergies.  Dans la domotique, l’utilisation des RLI est due au besoin de surveiller du mieux possible une habitation ou un bâtiment, d’en contrôler l’accès, la climatisation, la gestion des appareils électroménagers et de gérer les fluides.  Dans le domaine du transport des personnes, l’utilisation des RLI est due au besoin de télé- conduire un trafic, de gérer un réseau de chemin de fer, et de surveiller une autoroute.  Dans le domaine du transport d’énergie et de fluides, l’utilisation des RLI est due au besoin de gérer du mieux possible la distribution d’électricité, de gaz, d’eau, de vapeur, etc. a) Les réseaux des capteurs et des actionneurs (sensor bus) Dans les paragraphes qui suivent, nous allons donner une classification dans les domaines de l’industrie des procédés continus et de l’industrie manufacturière.  On peut distinguer dans ces domaines, trois familles de réseaux locaux industriels :  Ces réseaux relient des capteurs et des actionneurs. les différents types de réseaux locaux industriels b) Les réseaux d’équipements d’automatismes ou de périphérie des unités de traitement (Device Bus)  On appelle unités de traitements les API, les superviseurs, et les machines à commande numérique (MCN ou CNC)  Ces réseaux relient des équipements de périphérie d’unités de traitement. Automate programmable industriel Superviseur de températures en plusieurs points d’un site Machine à commande numérique c) Les réseaux de terrain (Field Bus)  On appelle équipements de périphérie des unités de traitements, des équipements qui sont commandés et contrôlés par des unités de traitement. Par exemple : les robots, les variateurs, les axes, ….etc.).  Ces réseaux relient les unités de traitement. Position des réseaux locaux dans une entreprise de procédés continus ou manufacturière  Dans une entreprise il n y a pas que des réseaux industriels. Il y a aussi les réseaux informatiques de l’entreprise qui connectent des ordinateurs pour faire du marketing, du management, de la logistique , de la planification et de l’ingénierie.  Ces deux types de réseaux sont intégrés dans un ensemble de réseaux qui est représenté par un modèle d’architecture de réseaux défini par la pyramide CIM.  La pyramide CIM est un modèle d’architecture matérielle des réseaux d’entreprise, défini par les automaticiens, qui montre comment doit être faite cette intégration .  Il est constitué de 5 niveaux disposés les uns vis-à-vis des autres d’une manière hiérarchique où dans chaque niveau est défini un type de réseau. Dans ce niveau, on mesure et on actionne niveau 1: réseaux d’équipements de périphérie des unités de traitements et réseaux de terrain niveau 2 : réseaux de cellules Niveau 3 :réseaux d’ateliers niveau 4 : Réseau d’usine RLI Réseaux Informatique niveau 0 : réseaux des capteurs/actionneurs Relient les unités de traitement du réseau de terrain Relient les réseaux des différentes cellules Relie les réseaux de marketing , de gestion, planification, de logistique et d’ingénierie Vers Internet Dans ce niveau, on traite et on commande Dans ce niveau, on conduit et on contrôle les unités de traitements Dans ce niveau, on supervise et on suit la production ou la fabrication Tout ce qui est automatisme, est effectué sur ces deux niveaux Illustration : Intégration du réseau d’usine et des réseaux locaux industriels passerelle passerelle passerelle passerelle Exemple d’intégration réseau usine et réseaux locaux industriels Remarque : dans cet exemple le réseau de cellule est également celui de terrain et des équipements de périphéries des unités de traitements. La CIM est réduite à 3 niveaux au lieu de 5. Les principales topologies des réseaux industriels  La topologie d'un réseau décrit le schéma d'interconnexion entre les différents équipements ou de manière générale entre les différents nœuds.  On rencontre essentiellement 3 schémas de base : • Connexions en étoile, • Connexions en anneau. • Connexions sur un bus, Chap 2 : La communication dans les réseaux industriels  Le fonctionnement d’une entreprise fait généralement intervenir deux types d’acteurs : les hommes et les machines. Donc trois types de relations peuvent être observés : • La communication entre les hommes • La communication entre les hommes et les machines • La communication entre les équipements d’automatismes dans le cas des RLI. Introduction La communication entre les machines  Elle est inspirée et calquée sur celle des hommes. Plus précisément sur l’échange d’un courrier postal entre deux personnes.  Tout comme pour les machines d’un réseau informatique, pour les équipements d’automatisme d’un RLI, cette procédure d’échange est formalisée et normalisée par l’ISO et décrite par le modèle de communication OSI. Le modèle OSI : pourquoi ?  Le processus de communication sur réseau est tellement complexe qu’on fût obligé de le prendre en charge par plusieurs programmes au lieu d’un seul : idée de diviser le problème en plusieurs parties pour mieux le maitriser.  Ces programmes sont répartis sur un ensemble de couches hiérarchisées et communiquent entre eux via des interfaces constituées par ce qu’on appelle des points d’accès aux services (SAP = Service uploads/Industriel/ cours-sur-les-reseaux-locaux-industriels-version-2.pdf