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Chapitre 4 : Communication en supervision I- Besoins en communication L’organis

Chapitre 4 : Communication en supervision I- Besoins en communication L’organisation fonctionnelle d’un système SCADA est représentée par le figure suivante : Un système SCADA doit pouvoir communiquer avec des ressources externes : - Liaison matérielle locale (liaison série, carte spécialisée ASI, CAN…) vers une ressource spécialisée ( E/S distantes, automate …) - Liaison matérielle de type standard (Ethernet) vers un matériel distant (E/S, automate …) [éventuellement modifiée (Profinet)] - Liaison radio (Bluetooth, Wifi) vers des E/S spécialisées - Liaison avec un autre module logiciel local (IHM, tableur, base de donnée, serveur Web…) - Liaison avec un autre module logiciel distant (serveur de données, logiciel MES …) I.1. Eléments de la communication matérielle : Le bus de communication peut être : - Intégré matériellement à la structure SCADA (carte de couplage spécialisée selon le bus de terrain choisi) - Séparé (liaison intermédiaire vers une passerelle de bus) I.2. Eléments de la consommation logicielle : a- Communication point à point Communication centralisé par un seul automate programmable industriel (Réseau industriel point-à-point: PC-Automate): b- Bus logiciel Communication décentralisé par plusieurs automates programmables industriels (Réseau industriel multipoints: PC-Automates), I.3. Accès à une ressource logicielle : Le principe général d’accès à une ressource logicielle est l’échange de données par : - Ecriture d’une zone mémoire d’échange => écriture physique - Partage mémoire commune => problème de protection d’accès - Envoi de la donnée par pipe (tuyau de communication) => possibilité de passer par Ethernet Microsoft a introduit le concept OLE avec la possibilité d’exécution des fonctions par le client. C’est ce principe qui est employé dans les serveurs OPC. - Object Linking and Embedding (OLE) (littéralement « liaison et incorporation d'objets ») est un protocole et un système d'objets distribués, mis au point par Microsoft. Il permet à des applications utilisant des formats différents de dialoguer. Par exemple, un traitement de texte peut insérer une image provenant d'un logiciel de traitement d'image. - Open Platform Communications (OPC) : fournit une méthode permettant à différents logiciels d'accéder aux données de dispositifs de contrôle de processus, comme un automate. I.4. Principe général d’accès à une ressource matérielle a- Accès direct intégré au programme principal La liaison entre le programme principal et le procédure d’accès à la ressource est directe. La tache principale est suspendue entre l’appel et le retour du procédure d’accès à la ressource qui est caractérisée par une phase d’écriture et de lecture. b- Accès direct intégré avec événement (multitâche) Dans ce cas entre la tâche principale et la tâche d’accès à la ressource il existe une tache événementielle. Initialement la tâche principale est fonctionnelle. Elle est suspendue pendant une courte durée pour faire un appel à la tâche d’accès à la ressource qui commence la phase de l’écriture. Suite à un retour d’appel le tâche principale reprend sa fonctionnalité. Après le lecture, un appel évènementiel est envoyé vers la tâche évènementielle. Pendant ce temps le tâche principale est suspendue. A la fin du traitement évènementiel la tâche principale sera fonctionnelle c- Accès client-serveur rn liaison synchrone Une requête se compose généralement d’une fonction et de données d- Accès client-serveur en liaison asynchrone Le serveur gère les conflit d’accès a le ressource critique. e- Synthèse Les deux accès fondamentaux sont donc : - L’accès synchrone avec blocage de la tache appelante en attente de la réponse - L’accès asynchrone avec attente d’un événement signalant l’arrivée de la réponse. II- Communication série La communication matérielle par réseau de terrain série est constituée d’un Modbus maitre, un Modbus esclave et les instruments bus. La liaison entre le superviseur et le périphérique est effectuée par une liaison matérielle série à l’aide des port série (coupleur UART, Carte convertisseur) en utilisant une liaison radio tel que le Bluetooth. La base de la transmission est l’octet (8 bits + contrôle de parité) avec délimiteurs ( bit de start et bit de stop) La communication série est consiste à échanger des octets par transmission de l’information bit à bit. Le format de base de l’échange de caractère est : - Le start et le stop permettent au matériel de reconstruire la donnée - Le bit de parité permet de vérifier l’intégrité du message - La vitesse d’échange est définie en bits/sec ou bauds Cette liaison est encore très largement utilisée sous forme de port com virtuel avec Bluetooth ou USB, en particulier sur les automates. Le couplage peut être synchrone (attente de la réponse par le client avec blocage) ou asynchrone (événement signalant l’arrivée de la réponse) a- Les principales fonctions sur Modbus : - 0x01 : lecture de n bits de sortie consécutifs - 0x02 : lecture de n bits d’entrée consécutifs - 0x03 : lecture de n registres internes - 0x04 : lecture de n registres d’entrée - 0x05 : écriture d’un bit de sortie - 0x06 : écriture d’un registre interne - 0x15 : écriture de n bits de sortie - 0x16 : écriture de n registres interne b- Avantage - Simplification et réduction des raccordements et cables - Réduction des erreurs de cablage - Simplification de projet : meilleure vue d’ensemble - Mise en service simplifiée - Diagnostic d’erreur plus rapide - Economie de temps et d’argent - Partage des informations disponibles entre les équipements - Dialogue direct entre 2 équipements - Structure distribuée permettant un éclatement du contrôle commande c- Comment dialiguer - Comment établir la liaison entre les interlocuteurs ?  Cable, fiches, prises (couche physique) - Quels types de signaux peut-on transmettre ?  Tension, courant, fréquence, phase, amplitude (couche physique) - Comment définir l’adresse du destinaire ?  Point à point, adresse numérique (couche liaison) - Quand transmettre un message ?  Régles d’accès au support : maitre/esclave (couche liaison) - Quels messages peut-on transmettre ?  Types de données : bits, entiers, réels, texte (couche liaison)  Codage : bit, caractères, détection des erreurs (couche application) - Quelles sont les significations des messages ?  Fonctions standardisées (couche application)  Blocs foctionnels, description de périphériques (propriétaire) d- Domaine d’application uploads/Management/ chapitre-4-communication-en-supervision.pdf