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République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de Recherche sci

République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de Recherche scientifique Direction Générale des études Technologiques Institut supérieur des études technologiques de Sousse Mastere conduite des systèmes industriels connectés Elaboré par : Marwen MNAFEK 2020/2021 Le réseau Profibus DP Sommaire 1. La topologie d’un réseau Profibus DP.................................................................................1 1.1 En étoile........................................................................................................................1 1.2 En arbre........................................................................................................................1 1.3 En anneau.....................................................................................................................2 1.4 Maillés..........................................................................................................................3 1.5 En bus...........................................................................................................................3 2. La méthode d’accès d’un réseau Profibus DP.....................................................................4 2.1 Procédure Token-Passing.............................................................................................4 2.2 Procédure Maître-Esclave............................................................................................4 3. Les instrumentations pour le câblage d’un variateur Siemens Micromaster 420 à un automate siemens 315-2DP.........................................................................................................4 3.1 La gamme MICROMASTER 420................................................................................4 3.2 ET200 Esclave DP.......................................................................................................6 3.3 Flow Switch..................................................................................................................7 3.4 Distributeur Festo Esclave DP.....................................................................................7 4. Le principe d’adressage des Maitres et esclaves Profibus DP.............................................8 5. Le principe d’échange des données entre un maitre et ses esclaves non intelligent tel que le variateur Micro-master 420 :...................................................................................................9 6. Principe du fichier GSD....................................................................................................11 7. Les étapes de configuration de la communication sur un réseau Profibus DP avec le cas du variateur Micro-master 420 et la batterie Festo :.................................................................11 Liste de figure Figure 1: Réseau en étoile......................................................................................................................1 Figure 2: Réseau en arbre.......................................................................................................................2 Figure 3: Réseau en anneau....................................................................................................................2 Figure 4: Réseau maillés........................................................................................................................3 Figure 5: Réseau en bus..........................................................................................................................3 Figure 6: Panneaux de commande de MICROMASTER.......................................................................5 Figure 7: schéma bloc du variateur.........................................................................................................6 Figure 8: ET200.....................................................................................................................................6 Figure 9: Flow Switch............................................................................................................................7 Figure 10: paramétrage...........................................................................................................................8 Figure 11: Le principe d’échange des données entre un maitre et ses esclaves......................................9 Figure 12: protocole SMTP..................................................................................................................10 Figure 13: Variateur Micromaster 420.................................................................................................12 Figure 14: Batterie Festo......................................................................................................................12 1. La topologie d’un réseau Profibus DP Un réseau informatique est constitué d'ordinateurs reliés entre eux grâce à des lignes de communication (câbles réseaux, etc.) et des éléments matériels (cartes réseau, ainsi que d'autres équipements permettant d'assurer la bonne circulation des données). L'arrangement physique, c'est-à-dire la configuration spatiale du réseau est appelé topologie physique. On distingue généralement les topologies suivantes 1.1En étoile Dans la topologie en étoile les différentes machines sont connectées à un switch, qui est lui-même relié à un commutateur central qui représente le cœur de réseau. Les différents LAN (réseaux locaux) sont interconnectés à travers de routeurs. Les câbles utilisés sont les paires torsadées et fibres optiques. Ce type d’architecture (dite ‘structurée’) se rencontre en industrie avec quelques adaptations de façon à ce que sa gestion soit souple et décentralisée. C’est par exemple le cas pour la connexion des automates à un serveur de supervision. Des stations peuvent servir de relais entre les automates et le PC central. Cette architecture a pour inconvénient d’être plutôt lourde à mettre en œuvre (un câble pour chaque équipement, de nœud à nœud, etc.). 1.2En arbre Une topologie en arbre ou topologie arborescente ou hiérarchique peut être considérée comme une collection de réseaux en étoile disposés en hiérarchie. Ce réseau est divisé en niveaux. Le sommet, de haut niveau, est connectée à plusieurs nœuds de niveau inférieur, dans la hiérarchie. Ces nœuds peuvent être eux-mêmes connectés à plusieurs nœuds de niveau inférieur. [1] Figure 1: Réseau en étoile 1.3En anneau Toutes les machines sont reliées entre elles dans une boucle fermée. Les données circulent dans une direction unique, d'une entité à la suivante. Les ordinateurs communiquent chacun à leur tour. Cela ressemble à un bus mais qui serait refermé sur lui-même : le dernier nœud est relié au premier. Souvent, dans une topologie en anneau, les ordinateurs ne sont pas reliés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui va gérer la communication entre les ordinateurs qui lui sont reliés en répartissant à chacun d'entre-deux un temps de parole. Elle utilise la méthode d'accès à "jeton". Les données transitent de stations en stations en suivant l'anneau qui chaque fois régénèrent le signal. Le jeton détermine quelle station peut émettre, il est transféré à tour de rôle vers la station suivante. Lorsque la station qui a envoyé les données les récupère, elle les élimine du réseau et passe le jeton au suivant, et ainsi de suite... La topologie en anneau est dite « topologie active » parce que le signal électrique est intercepté et régénéré par chaque machine. 1.4Maillés Le réseau maillé est une topologie de réseau qualifiant les réseaux (filaires ou non) dont tous les hôtes sont connectés pair à pair sans hiérarchie centrale, formant ainsi une structure en forme de filet. Par conséquent, chaque nœud doit recevoir, envoyer et relayer les données. Cela évite d'avoir des points sensibles, qui en cas de panne, isolent une partie du réseau. Si un hôte est hors service, ses voisins passeront par une autre route. [2] Figure 2: Réseau en arbre Figure 3: Réseau en anneau Les réseaux maillés utilisent plusieurs chemins de transferts entre les différents nœuds. Cette méthode garantit le transfert des données en cas de panne d'un nœud. Le réseau Internet est basé sur une topologie maillée (sur le réseau étendu « WAN », elle garantit la stabilité en cas de panne d'un nœud) 1.5En bus Un réseau en bus est une architecture de communication où la connexion des matériels est assurée par un bus partagé par tous les utilisateurs. Les réseaux de bus permettent de relier simplement de multiples matériels, mais posent des problèmes quand deux machines veulent transmettre des données au même moment sur le bus. Les systèmes qui utilisent une topologie en bus ont normalement un arbitre qui gère l'accès au bus. Cette topologie en bus a été très répandue car son coût d'installation est faible. Il est très facile de relier plusieurs postes d'une même salle, de relier chez soi deux ou trois ordinateurs. Aujourd'hui cette topologie n'est plus adaptée aux réseaux importants. 2. La méthode d’accès d’un réseau Profibus DP Selon l'organisation des participants du réseau dans le bus, deux procédures d'accès sont possibles :  Procédure Token-Passing  Procédure Maître-Esclave [3] Figure 4: Réseau maillés Figure 5: Réseau en bus 2.1Procédure Token-Passing La procédure Token-Passing est utilisée entre plusieurs modules maîtres d'un réseau Profibus-DP. Les modules maîtres forment un anneau à jeton (Token-Ring) logique dans lequel successivement chaque module maître détient pendant un certain intervalle de temps une autorisation d'émission. Les commandes d'entraînement comme les modules Twin Line sont reliées en tant que modules esclaves dans le réseau et ne peuvent pas utiliser la procédure Token-Passing. 2.2Procédure Maître-Esclave L'échange de données avec les commandes d'entraînement s'effectue via la procédure Maître-Esclave. Le module esclave dispose d'une mémoire tampon d'émission et de réception par l'intermédiaire de laquelle il met les données à disposition et les réceptionne. Pour chaque module esclave, le module maître réserve un bloc de mémoire de taille identique avec une mémoire tampon d'émission et de réception. Les données sont échangées de manière cyclique entre le module maître et le module esclave. Le module maître envoie des informations de commande au module esclave et reçoit les données mises à disposition par le module esclave au cycle suivant. La mémoire tampon d'émission et de réception de votre automate est de 8 octets pour l'échange de données. 3. Les instrumentations pour le câblage d’un variateur Siemens Micromaster 420 à un automate siemens 315-2DP 3.1La gamme MICROMASTER 420 La gamme MICROMASTER 420 est une gamme de variateurs de fréquence conçus pour réguler la vitesse de moteurs triphasés. Elle comprend différents modèles allant du modèle 120 W à entrer monophasée au modèle 11 kW à entrer triphasée. Les variateurs sont commandés par microprocesseur et intègrent une technologie IGBT (Insulated Gate BipoIar Transistor) de pointe, ce qui garantit leur polyvalence et leur fiabilité. Un procédé spécial de modulation de largeur d'impulsions à fréquence de découpage réglable assure le silence de fonctionnement du moteur. Des fonctions de protection étendues garantissent une excellente protection du moteur et du variateur. Le variateur MICROMASTER 420 tel qu'il a été réglé en usine convient pour une vaste série d'applications simples de commande de moteur. Il peut également servir pour des applications plus pointues grâce à ses larges possibilités de paramétrage. Le variateur MICROMASTER 420 peut aussi bien être mis en œuvre dans des applications "autonomes" qu'être intégré à des "systèmes d'automatisation Panneaux de commande de MICROMASTER : Le MICROMASTER peut être équipé en option d'un BOP (Basic Operator Panel) ou d'un AOP (Advanced Operator Panel). L'AOP se caractérise par un affichage en clair simplifiant la conduite, le diagnostic et la mise en service. [4] Description de l'AOP (Advanced Operator Panel) : L'AOP (disponible en option) offre des fonctions supplémentaires par rapport au BOP :  Affichage en clair multilingue et sur plusieurs lignes.  Affichage supplémentaire des unités telles que [Nm], [°C].  Explication de paramètres actifs, signalisations de défaut.  Menu de diagnostic pour assister le diagnostic d'erreurs  Accès direct au menu principal en appuyant simultanément sur les touches Fn et P.  Temporisateur avec 3 commutations par entrée.  Chargement/mémorisation de jusqu'à 10 jeux de paramètres.  La communication entre l'AOP et MICROMASTER utilise le protocole USS. L'AOP peut être connecté soit sur le port BOP (RS 232), soit sur le port COM (RS 485) du variateur.  Couplage multipoint pour commander et surveiller jusqu'à 31 variateurs MICROMASTER. A cet effet, le uploads/Ingenierie_Lourd/ master-conduite-des-systemes-industriels-connectes.pdf