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Plan du Cours • Chapitre 1: Rappels sur les Systèmes Automatisés de production

Plan du Cours • Chapitre 1: Rappels sur les Systèmes Automatisés de production • Chapitre 2: Systèmes industriels communicants 1) Introduction aux réseaux locaux industriels 11) Définitions et intérêts de mise en réseau 12) Transmission parallèle vs série 13) Transmission asynchrone vs synchrone 14) Réseaux de communication industriels 2) Bus de terrain 21) Bus CAN (Control Area Network) 22) Interface série RS485 MODBUS 23) Bus ASI 23) ProfiBus (Process FieldBus) • Chapitre 3: Quelques exemples de supervisions 2 Pr HAMLICH MOHAMED Chapitre 1 Rappels sur les Systèmes Automatisés de production 3 Pr HAMLICH MOHAMED Les systèmes automatisés de production • Un système est dit automatisé s’il exécute toujours le même cycle de travail pour lequel il a été programmé. Système de production Energies Composants auxiliaires (eau, liquides de refroidissement, lubrifiants,...etc.) Déchets Produits et matériaux brut Produits élaborés (finis ou intermédiaires) 4 exploitation, réglage, maintenance... Pr HAMLICH MOHAMED Structure d’un SAP 5 • SAP comporte deux parties : • Partie opérative (PO) • Partie commande (PC) Partie opérative Partie commande Pré actionneurs Capteurs Produits bruts Consignes Produits + VA finis Visualisation et communication avec d’autres parties commandes Pr HAMLICH MOHAMED Définitions et intérêts de mise en réseau Prof : M.HAMLICH- • Bus : au sens informatique industrielle, conducteur ou ensemble de conducteurs communs à plusieurs circuits permettant l’échange de données entre eux. • Terrain : indique quelque chose de limité ou délimité géographiquement (usine, atelier, voiture...). Chapitre 2 Systèmes industriels communicants Définitions et intérêts de mise en réseau Intérêts : Prof : M.HAMLICH- • REDUCTION DES COUTS INITIAUX • Réduction massive du câblage : 1 seul câble en général pour tous les équipements au lieu d’un par équipement. • Possibilité de réutiliser le câblage analogique existant dans certains cas. • Réduction du temps d’installation. • Réduction du matériel nécessaire à l’installation. • REDUCTION DES COUTS DE MAINTENANCE • Complexité moindre donc moins de maintenance (fiabilité accrue) • Maintenance plus aisée : temps de dépannage réduit, localisation des pannes possibles grâce à des diagnostics en ligne («on line») donc à distance. • Outils de test dédiés (analyseur...) • Flexibilité pour l’extension du bus de terrain et pour les nouveaux raccordements. Définitions et intérêts de mise en réseau Prof : M.HAMLICH- Transmission parallèle vs série • Exemple de transmission parallèle: soit à transmettre le caractère A en mode parallèle: ASC(A)= (65)10=(41)16=(01000001)2 Transmission parallèle vs série • Exemple de transmission série: soit à transmettre le caractère A en mode série: • Avantages: Economie de fils et d’énergie d’où l’utilisation de la transmission série. • Exemple: USB, SATA, RJ45….. • La transmission parallèle commence à disparaitre (DB25) Transmission synchrone et transmission asynchrone Prof : M.HAMLICH- Transmission asynchrone Dans une transmission asynchrone, les caractères sont émis de façon irrégulière, l’intervalle de temps entre deux caractères est aléatoire, le début d’un caractère peut survenir à n’importe quel moment. Il faut indiquer au destinataire où commence et se termine un caractère particulier, La réponse est donnée par les bits de départ et d’arrêt souvent désignés par leur appellation anglo-saxonne de START (élément de départ) et de STOP (élément d’arrêt). Un octet transmis d’une façon asynchrone est illustré sur la page suivante : Remarque : Un bit de parité peut être utilisé pour détecter les erreurs susceptibles d’apparaître pendant la transmission. Transmission synchrone : Prof : M.HAMLICH- • Dans une transmission synchrone, les bits sont émis d’une façon régulière, sans séparation entre les caractères, pour cela un signal d’horloge périodique de période T fonctionne pendant toute la durée de l’émission. Les réseaux de communication industriels • Pour des raisons liées au coût et à la robustesse, la plupart des réseaux de communication industriels utilisent : • une transmission numérique série asynchrone half-duplex. Les besoins en communication industrielle Positionnement des principaux réseaux et bus Stratégie réseau de la branche Industrie de Schneider  Core Networks : Ethernet TCP / IP & Modbus Aux niveaux 2 et 3 : système d ’information et contrôle (inter-automates) à étendre au niveau bus de terrain (niveau 1) CANopen: Comme bus interne d ’équipements et de panneaux (ex : Automation Island) .Asi: Pour la connexion des capteurs actionneurs (niveau 0) Modbus RS 485: Quand Ethernet ne convient pas (prix, topologie ...) Connectivity Networks Approche pragmatique quand le marché impose sa solution .DeviceNet (Allen-Bradley) - Profibus (Siemens) - Interbus (Phoenix) ... Description du modèle OSI COUCHE PRESENTATION 6 Transcodage du format : pour permettre à des entités de nature différente de dialoguer (ex: PC / Mac) COUCHE APPLICATION 7 Protocole : définit un langage commun d ’échanges entre les équipements (sémantique et signification des informations) STATION Notion de bus Exemple : Modbus COUCHE TRANSPORT 4 Contrôle de l ’acheminement de bout en bout : reprise sur erreurs signalées ou non par la couche réseau COUCHE RESEAU 3 Routage des données : établissement du chemin entre différents réseaux COUCHE LIAISON 2 Contrôle de la liaison : adressage, correction d ’erreur, gestion du flux Gestion de l’accès au médium : définit quand on peut émettre COUCHE PHISIQUE 1 Le hardware : le médium utilisé : paire torsadée, câble coaxial, fibre optique…, la forme des signaux véhiculés, la connectique Notion de réseau Exemple: TCP/IP TCP : Transmission Control Protocol (Couche 4) IP : Internet Protocol (Couche 3) SESSION LAYER 5 Organise et synchronise les échanges entre utlisateurs Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un modèle de référence en ce qui concerne les réseaux, il est proposé par l'ISO (International Standards Organisation), il décrit les concepts et les démarches à suivre pour interconnecter des systèmes, il est composé de 7 couches : La paire de fils torsadés Le plus simple à mettre en œuvre, et le moins cher. Le câble coaxial Il se compose d’un conducteur en cuivre, entouré d’un écran mis à la terre. Entre les deux, une couche isolante de matériau plastique. Le câble coaxial a d’excellentes propriétés électriques et se prête aux transmissions à grande vitesse. La fibre optique Ce n’est plus un câble en cuivre qui porte les signaux électriques mais une fibre optique qui transmet des signaux lumineux. Convient pour les environnements industriels agressifs, les transmissions sont sûres, et les longues distances. • vitesse • distance • immunité électro-magnétique Les supports de transmission ou MEDIUMS influent sur : Coût du médium Faible Important Mediums les plus utilisés : Les principaux supports utilisés Le support physique : Prof : M.HAMLICH- Quelques standards paire torsadée •RS232 : Liaison point à point par connecteur SUB-D 25 broches. Distance < 15 mètres, débit < 20 kbits/sec. •RS422A : Bus multipoint full duplex (bi directionnel simultané) sur 4 fils. Bonne immunité aux parasites, distance maxi 1200 mètres à 100 kbits/sec. 2 fils en émission, 2 fils en réception. •RS485 : Bus multipoint half duplex (bi directionnel alterné) sur 2 fils. Mêmes caractéristiques que RS422A mais sur 2 fils. Les différentes topologies TOPOLOGIE POINT A POINT (entre 2 unités en communication) TOPOLOGIE EN ETOILE (plusieurs unités communiquent par leur propre ligne avec une unité dite Centrale) TOPOLOGIE EN ARBRE (c’est une variante de la topologie en étoile) TOPOLOGIE MAILLEE (les équipements sont reliés entre eux pour former une toile d’araignée. Pour atteindre un noeud , plusieurs chemins sont possibles) TOPOLOGIE EN ANNEAU (toutes les unités sont montées en série dans une boucle fermée.  les communications doivent traverser toutes les unités pour arriver au récepteur) TOPOLOGIE BUS (le réseau se compose d’une ligne principale à laquelle toutes les unités sont connectées) LE BUS CAN Prof : M.HAMLICH- • 1- Présentation • Pour satisfaire les exigences de confort, de sécurité, de réduction de la pollution et de la consommation, de performances, ..., l'automobile se dote de systèmes électroniques de plus en plus nombreux : système de contrôle moteur, systèmes de navigation, systèmes d'anti- blocage, d'anti-patinage, de suspension active, d'anti-collisions, ... Et pilote automatique ! LE BUS CAN Prof : M.HAMLICH- • Tous ces systèmes ont besoin pour fonctionner d'échanger des informations. Dès que leur nombre devient important, il n'est plus possible de les relier par des lignes indépendantes. En effet, avec cette solution, il faudrait 1 à 2,5 km de lignes pour un véhicule moderne, ce qui représente une masse comprise entre 30 et 50kg ! et en conséquence, de graves problèmes de coûts et de maintenance. LE BUS CAN Prof : M.HAMLICH- • L'industrie automobile a donc développé une architecture de communication à base de bus de terrain. Renault et Sagem ont développé le bus VAN (vehicle area network) et l'équipementier Bosch a développé le bus CAN (controller area network). Prof : M.HAMLICH- 2- Historique du Bus CAN Prof : M.HAMLICH- 1983 : début développement par l'entreprise BOSCH 1985 : spécification protocole "CAN 1.0" 1987 : premier échantillon de circuits intégrés CAN 1991 : spécifications protocole "CAN 2.0A et CAN2.0B" aux normes ISO 111898 . Première voiture équipée (Mercedes classe S) 1997 : Tous les grands fondeurs de silicium (Motorola , Philips , Intel) proposent des circuits CAN. 2000 : explosion des équipements reliés par le CAN 3- Les noeuds CAN Prof : M.HAMLICH- • Tout élément branché sur le uploads/Industriel/ supervision-industrielle-pdf.pdf