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Réseaux de terrain Table des matières Classification des principaux réseaux ind

Réseaux de terrain Table des matières Classification des principaux réseaux industriels..........................................................................................2 Divers: calcul de caractéristiques de base......................................................................................................3 Bus Asi: architecture générale d'une cellule de raboutage...........................................................................5 Bus CAN: une messagerie «moteur» typique...............................................................................................8 Exercices I 1/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Classification des principaux réseaux industriels A partir des documents fournis, classer les principaux réseaux industriels, en tenant compte du niveau auxquels ils interviennent, sur schéma cidessous. Indiquer les niveaux (terrain, machine, ...) et les types de réseaux (sensor bus, field bus, ...) Principaux réseaux industriels: ASi, Profibus DP et FMS, CAN, Modbus et Modbus+, Interbus, WorldFip (Fipio et Fipway), Ethernet TCP/IP, ... Exercices I 2/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Divers: calcul de caractéristiques de base Exercice n°1 : choix d'un débit normalisé pour un réseau Un réseau local est destiné à transférer deux types d'informations : des fichiers de 500 KO maximum en un temps de transmission minimal de 5s. des messages de 32 octets maximum transmis en moins de 10 ms. Question 1: calculer le débit nécessaire pour ces 2 types d'informations. Question 2: choisir un débit normalisé pour ces 2 types d'informations. Question 3: quel doit être alors le débit du réseau local ? Exercice n°2 : Calcul d'une limite de taille Sur le réseau Token Ring, il n'y a pas de collisions (c'est une méthode déterministe). La trame Token Ring ne possède donc pas de taille minimum (en fait si c'est la trame JETON qui fait 3 octets). Par contre pour éviter qu'une station monopolise le réseau pour transmettre, la norme 802.5 prévoit un temps THT (Timer Holding Token) de 10 ms pendant lequel une station dispose du jeton pour émettre des données. Le réseau token Ring dispose de deux débits: 4Mb/s ou 16 Mb/s. Question 1: en se plaçant dans le cas le plus défavorable, calculer la taille maximum en octets d'une trame Token Ring 802.5 . Exercices I 3/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Exercice n°3: taux d'occupation Le pourcentage d'occupation correspond au nombre de bits transmis durant un certain laps de temps divisé par le nombre théorique maximum de bits transmis durant ce même laps de temps. Durée de l'échange: 10 mn sur un réseau Ethernet à 10 M bits/s Quantité de bits transmis: 8 M bits Question 1: calculer le pourcentage d'occupation de la bande passante du réseau. Exercice n°4: calcul d'une durée maximale de transmission Question 1: calculer la durée maximale de transmission d'une trame CAN standard sur un réseau à 125 kbits/s. Exercice n°5: calcul d'un débit utile Question 1: sur un bus CAN standard à 500 kbits/s, quel débit utile (données) peuton espérer ? Exercices I 4/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Bus Asi: architecture générale d'une cellule de raboutage Dans la conception des carrosseries d'automobiles, le raboutage des tôles consiste à assembler bord à bord et par soudage des tôles d'épaisseurs différentes. Il permet de réaliser un "patchwork" de feuilles de tôles d'épaisseurs différentes afin de répartir le poids aux endroits "juste nécessaires" de la carrosserie. Ce "patchwork" de flans raboutés permet un allègement du véhicule, ce qui a pour conséquence de réduire la consommation de carburant et donc les émissions de gaz polluants. L'architecture de commande retenue met en oeuvre principalement :  un automate programmable pour la commande du module de chargement de la zone de travail A et un pour la zone de travail B ;  un automate programmable pour la commande du module de déchargement de la zone de travail A et un pour la zone de travail B ;  un automate programmable (un pour chaque zone de travail A et B) pour la commande de la navette et de la paletteoutillage associée (retaquage pour soudage des flans) ;  un automate programmable pour la commande de la poutre de soudage laser (dont les axes sont gérés par une commande numérique) et pour gérer la coordination de l'ensemble de la cellule de raboutage. Cet automate maître est relié par un réseau local industriel aux autres automates ;  les baies de commande des robots ;  un PC industriel relié à l'automate maître pour le suivi de la production et pour la télémaintenance de la cellule. Ce PC est relié par à un réseau Ethernet aux autres ordinateurs de l'atelier de production et à un poste de supervision de l'atelier.  Les entréessorties «tout ou rien» sont reliés au automates programmables à l'aide de bus capteurs/actionneurs ASi. Question 1: combien de types de réseaux différents sontils mis en oeuvre dans l'architecture de commande retenue pour la cellule de raboutage ? Préciser quels sont les trois types de réseaux utilisés. Question 2: pourquoi utiliser trois types de réseaux différents ? Quels sont les principaux services rendus aux exploitants par chacun de ces réseaux ? Les choix technologiques d'entrées et sorties de la commande de l'ensemble navette/paletteoutillage étant réalisés, l'objectif est ici de choisir les composants permettant leur raccordement à un bus capteurs/actionneurs. La commande de l'ensemble navette/paletteoutillage est assurée par un automate programmable Schneider TSX 37, équipé d'une carte 16E/12S TOR et d'un coupleur ASi (TSX SAZ 10). Question 3: dans le cas d'un bus ASi, combien de temps fautil au maximum et au minimum pour lire les quatre valeurs analogiques d'une station ? Exercices I 5/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Les entréessorties sont réparties de la manière suivante : Nombre d'E/S reliées aux cartes TOR Nombre d'E/S reliées au bus ASi Type 4 entrées TOR 7 sorties Relais .... entrées Non "Asifiées": 5 détecteurs de proximité à fibre optique 6 détecteurs à contacts TOR 51 détecteurs inductifs .... sorties Actionneurs "Asifiés" répartis sur 9 îlots : 51 électrovannes Remarque: les îlots de distributeurs nécessitent une alimentation de 24 VDC. Question 3: à l'aide du document ressource et des informations cidessus, indiquer les références et le nombre des composants nécessaires à la réalisation de ce bus ASi en complétant le tableau suivant: Désignation Référence complète Nombre Question 4: indiquer les possibilités d'extension sur ce bus ASi. Exercices I 6/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Exercices I 7/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Bus CAN: une messagerie «moteur» typique Question 1: calculer le bittime pour les débits cidessous : (en utilisant un sousmultiple adapté) Débit Longueur bittime 1 Mbits/s 30 m 500 kbits/s 100 m 250 kbits/s 250 m 125 kbits/s 500 m 10 kbits/s 5 km Sécurité de fonctionnement (cas du bus CAN) Dans le but d’obtenir la plus grande sécurité lors de transferts sur le bus, des dispositifs de signalisation, de détection d’erreurs, et d’autotests ont été implémentés sur chaque nœud du réseau. On dispose ainsi d’un monitoring bus (vérification du bit émis sur le bus), d’un CRC (Cyclic Redundancy Check), d’une procédure de contrôle de l’architecture du message. Tous les messages entachés d’erreur(s) sont signalés au niveau de chaque nœud par un flag. Les messages erronés ne sont pas pris en compte, et sont retransmis automatiquement. Un nœud doit être capable de faire les distinctions entre des perturbations de courtes durées et des dysfonctionnements permanents. Les nœuds considérés comme défectueux doivent passer en mode switched off en se déconnectant (électriquement) du réseau. Afin de réduire la consommation d’énergie, chaque nœud peut se mettre en Sleep mode. Dans ce mode il n’y a aucune activité interne au nœud considéré et ses drivers sont déconnectés du bus. La reprise de fonctionnement (mode Wakeup) s’effectue lorsqu’il y a une activité sur le bus ou par décision interne du nœud. Question 2: on désire établir un message de commande de déplacement (par exemple un rétroviseur). Fautil préconiser une commande en absolu (par exemple 20°) ou en relatif (par exemple +20°) ? Justifier. Réponse: Exercices I 8/9 ©2008 tv Réseaux de terrain Question 3: une messagerie «moteur» typique sur un bus CAN est fourni dans le tableau cidessous : Trame Emetteur DLC Période (ms) 1 CM (contrôle moteur) 8 10 2 CAV (capteur angle volant) 3 14 3 CM 3 20 4 BVA (boîte vitesse automatique) 2 15 5 ABS 5 20 6 ABS 5 40 7 ABS 4 15 8 calcul carrosserie 5 50 9 suspension 4 20 10 CM 7 100 11 BVA 5 50 12 ABS 1 100 Cette messagerie doit représenter une charge d'environ 20% du bus. Déterminer le débit de ce bus parmi les débits suivants: 1 Mbits/s, 500 kbits/s, 250 kbits/s, 125 kbits/s, 100 kbits/s, 50 kbits/s ou 20 kbits/s. Question 4: calculer l'efficacité du protocole (pour un id standard) dans le cas d'une transmission d'une variable sur 4 octets ? Effectuer le même calcul pour Ethernet et comparer. Exercices I 9/9 ©2008 tv uploads/Ingenierie_Lourd/ exercices-rli-1.pdf