Belgium
 
en
nl
fr
de
 
 0
  • Produits
  • Industries
  • Solutions
  • Service
  • Actualités
  • Entreprise
0
  • Produits
  • Industries
  • Solutions
  • Service
  • Actualités
  • Entreprise
0
Belgium
 
en
nl
fr
de
 

Bus de terrain

Mise en réseau du niveau de terrain avec les bus de terrain


Les réseaux industriels peuvent être complexes. Dès les années 80, il était clair que la commande numérique d'un système nécessitait une communication aussi parfaite que possible entre les participants du système. Pour l'automatisation progressive d'un système, il convient donc de connecter le plus d'appareils possible à la commande du système. Cependant, le plus grand nombre possible d'appareils impliquait généralement des coûts de câblage très élevés, car le câblage s'effectuait toujours en parallèle et tous les participants étaient câblés individuellement avec la commande.


Le souhait d'un câblage en série est alors devenu de plus en plus important. La technique de bus de terrain mise en place à l'époque ne communique donc qu'avec un seul câble et transmet des informations – sous forme de bits – successivement et non parallèlement.


Un système de bus de terrain relie capteurs et actionneurs pour échanger des informations avec un automate programmable industriel (API). C'est-à-dire qu'une connexion de données d'un API à différents participants de l'appareil est créée par l'intermédiaire de câbles de bus.

En savoir plus sur les capteurs, les actionneurs et le niveau de champ

La plupart des bus de terrain sont basés sur la méthode dite Master-Slave. Le Master est responsable de la commande de processus, les Slaves exécutent les tâches de communication qui leur sont assignées.


La norme internationale CEI 61158 (Industrial communication networks - Fieldbus specifications) définit dans la partie 1 le concept qui se cache derrière les bus de terrain et standardise dans ses autres parties les différents systèmes qui peuvent être mis en place avec les bus de terrain.

Une solution pratique : les avantages de la technologie de bus de terrain


Les bus de terrain ne communiquent qu'avec UN seul câble. Cela présente les avantages suivants

AvantageExplication
SimplicitéLa communication s'effectue via UN câble, ce qui facilite et accélère le projet de planification de la pose d'un système de bus de terrain. Un seul câble réduit les coûts d'installation et simplifie les armoires de distribution.
FiabilitéLes courtes distances de signaux dans le système de bus de terrain augmentent la fiabilité de la communication. Grâce à la voie de communication Master-Slave, une protection anti-collision est obtenue presque automatiquement.
Protection contre les interférencesUn système de bus de terrain offre une protection accrue contre les interférences, en particulier pour les valeurs analogiques.
De plus, grâce à la simplicité du système, une recherche de défaillance est facile à mettre en place en cas de dysfonctionnement.
NormaliserLes protocoles des systèmes de bus de terrain sont normalisés et peuvent fonctionner avec différents appareils de différents fabricants. En tant que client, vous n'êtes pas lié à un seul fabricant.
FlexibilitéLe système peut être facilement étendu et les capteurs et actionneurs peuvent être insérés de manière flexible.
Rééquipement

La technique de bus de terrain est souvent bien intégrée aux systèmes Ethernet et permet ainsi un changement de technologie facile.

Contrairement aux avantages, la technologie de bus de terrain présente des inconvénients. Parmi ces inconvénients se trouvent des temps de réaction plus longs et des coûts plus élevés, car les composants individuels du bus de terrain sont beaucoup plus chers que les composants alternatifs aux systèmes de communication.

Le bon choix : caractéristiques des bus de terrain


Un système de bus de terrain est rarement sélectionné selon des critères techniques, mais plutôt selon le type de commande programmable de mémoire (API) utilisé. Chaque fabricant d'API favorise et optimise en conséquence une technologie de bus de terrain pour ses applications, afin que les capteurs et actionneurs puissent échanger des informations sans interruption ni retard.
Tous les bus de terrain possèdent la même fonction de base : la transmission cyclique des données d'entrée et de sortie. Les différences techniques entre les différents systèmes de bus de terrain sont les suivantes :

  • Longueur de câble maximale atteignable
  • Nombre maximum d'octets de données par paquet de données
  • Étendue des fonctions
  • Forme de la topologie (par ex. étoile, anneau, arbre)
  • Médium de transmission (cuivre, ondes optiques, radio)

Communication orientée vers les paquets via les normes de protocole de bus de terrain


Un langage commun est nécessaire pour que les appareils de terrain puissent parler avec leur commande et vice versa. Les conditions-cadres pour une communication parfaite sont définies et standardisées dans des protocoles (de réseau).

Informations de base sur les normes de protocole

Différents systèmes de bus peuvent être utilisés pour répondre aux exigences techniques auxquelles doit satisfaire un réseau dans votre environnement d'application.


Les paragraphes suivants traitent du câblage simple S/A (capteur/actionneur), qui relie les capteurs et actionneurs entre eux, ainsi que des bus de terrain plus complexes, qui établissent une mise en réseau entre la périphérie décentralisée et les appareils de commande.


Renseignez-vous ci-dessous sur les principaux standards de  pour la technologie de bus de terrain :

Câblage capteur/actionneur facile


Pour le raccordement des capteurs et actionneurs conventionnels aux niveaux supérieurs du réseau, des câbles S/A en cuivre ainsi que divers composants de bus sont généralement disponibles. Dans le cas du câblage simple capteur/actionneur, seuls des niveaux de tension ou des courants simples sont transmis. Aucune communication par paquets via des protocoles n'est effectuée.

AS-i (Actuator-Sensor-Interface) est le seul système de bus de terrain au monde à avoir été normalisé pour le niveau de processus inférieur. Le système de raccordement simple met en réseau jusqu'à 31 capteurs et actionneurs ou modules AS-i avec le niveau de commande, à l'aide d'un seul port et d'un seul câble à deux conducteurs. Le câble AS-i est responsable à la fois de l'échange de données et de l'alimentation électrique de ses esclaves. Avec une longueur de câble de 100 m, un taux de transmission cyclique de ≤ 5 ms peut être atteint. Le standard industriel ouvert et indépendant des fabricants permet ainsi un câblage rapide, efficace et réduisant les coûts dans l'automatisation industrielle.


La diffusion et la standardisation du standard de protocole AS-i sont encouragées par l'AS International Association e.V. LAPP est membre de l'association et participe activement à son développement.

Câblage réseau plus complexe


PROFIBUS (Process Field Bus) est un standard pour la communication de bus de terrain et est aujourd'hui l'un des leaders du marché mondial des bus de terrain. Il permet l'échange de données cyclique entre les appareils du niveau de terrain inférieur (périphériques décentralisés, esclaves) ainsi que les unités de commande supérieures (maîtres centraux) et est devenu un protocole de communication important dans la technique de fabrication, de processus et de procédés. Dans le système Master-Slave, les câbles à paire torsadée et les câbles à fibre optique peuvent être utilisés.

Des vitesses plus élevées sont obtenues grâce au successeur PROFINET  avec sa solution Ethernet.

LAPP Kabel est membre de l'organisation des utilisateurs PROFIBUS e.V. (PNO) et participe activement au développement de PROFIBUS.

Les deux variantes suivantes de PROFIBUS sont essentiellement utilisées.

PROFIBUS DP
La communication de bus de terrain dans la technique de production peut s'effectuer via une opération mono-maître ou une opération multi-maître, dans laquelle plusieurs maîtres sont suspendus à un bus. À intervalles cycliques, les maîtres récupèrent les informations d'entrée des esclaves et renvoient les informations de sortie. Le système PROFIBUS-DP existe en différentes versions :

  • DP-V0 pour la communication cyclique,
  • DP-V1 en plus pour la communication acyclique,
  • DP-V2 supplémentaire pour la fonctionnalité isochrone en temps réel, l'utilisation d'un timbre horaire, la communication esclave-esclave.

PROFIBUS DP offre un taux de transfert de 12 Mbit/s et réunit jusqu'à 126 appareils (maîtres et esclaves) dans un réseau.

PROFIBUS PA
PROFIBUS PA est utilisé pour la communication dans l'automatisation de processus. PROFIBUS PA est particulièrement adapté pour une utilisation dans des zones à risque d'explosion en raison de ses limites de puissance. Le taux de transmission de 31,25 kbit/s permet de longs trajets de câble et une grande insensibilité aux interférences électromagnétiques.
Les produits compatibles PROFIBUS de la marque LAPP UNITRONIC® (câbles) et EPIC Data (connecteurs) se reconnaissent à la désignation « BUS DP » pour PROFIBUS DP et « PA » pour PROFIBUS PA dans le nom du produit.

Avec CANopen, un profil de communication a été ajouté au système de bus de terrain CAN (Controller Area Network) initialement développé pour l'industrie automobile. CANopen est donc considéré comme un standard de protocole ouvert aussi bien pour la technique d'automatisation que pour de nombreuses autres industries telles que la médecine, les chemins de fer, etc., principalement en Europe.

L'échange de données dans le système CAN en série s'effectue sous forme de télégrammes, de manière cyclique et contrôlée par les deux premières couches du modèle OSI. Les participants égaux du réseau transmettent leurs messages au bus de manière autonome, à un débit de transmission des données sûr allant jusqu'à 1 Mbit/s sur une longueur de câble de 40 m, un échange de données en temps réel a lieu.


Grâce à l'intégration d'une couche d'application dans le CANopen supérieur, un profil de communication pouvant s'adresser individuellement aux profils d'appareils et d'applications des classes d'appareils utilisées dans le réseau via des interfaces uniformes est fourni. Le profil de communication réglemente donc par quels télégrammes les données des appareils doivent être échangées.

CANopen est géré par la CiA (CAN in Automation).

CC-Link est la norme industrielle ouverte de premier plan en Asie, avec un comportement fortement déterministe pour l'échange de données entre le niveau de commande et le niveau de production. Elle est disponible en différentes variantes. Dans la variante standard CC-Link en tant que système de bus de terrain, elle permet un débit de transmission de données allant jusqu'à 10 Mbit/s sur une longueur totale de câble de 100 m et la communication en temps réel avec jusqu'à 64 appareils dans le réseau. Comme la distance de transmission peut être étendue jusqu'à 1 200 m avec une vitesse de réseau plus faible, CC-Link convient également aux applications à grande surface. La structure simple de la norme est suffisante pour de nombreuses tâches dans le domaine de l'automatisation. Cette technologie de réseau est également de plus en plus répandue en Europe, car les produits compatibles CC-Link de différents fabricants peuvent être très facilement intégrés.

Vous trouverez plus d'informations sur la variante basée sur Ethernet de CC-Link sous  

CC-Link est normalisé par l'organisation d'utilisateurs CLPA (CC-Link Partner Association).

LAPP est membre de la CLPA et participe activement au développement de CC-Link.

PROFINET

En savoir plus

Extension intelligente : IO-Link


IO-Link est la première technologie IO normalisée au niveau mondial et sert à la communication entre capteurs et actionneurs. Cette technologie est normalisée et définie au niveau international dans la norme CEI 61131-9.


La technologie est basée sur une communication point-à-point au moyen d'un raccordement capteur/actionneur à 3 conducteurs. IO-Link n'est pas un bus de terrain, mais une technique de raccordement. Celle-ci est indépendante du bus de terrain et peut être intégrée dans tous les bus de terrain. Un système IO-Link est constitué d'un maître et d'un ou plusieurs appareils (capteurs et actionneurs). Le maître sert d'interface à l'API central et commande les appareils connectés. Grâce à la communication bidirectionnelle, IO-Link permet un diagnostic avancé des capteurs et actionneurs. Une maintenance à distance des appareils est ainsi possible.


IO-Link se distingue par son débit de transmission des données rapide de 4,8 kBaud, 38,4 kBaud et 230,4 kBaud. Les données sont envoyées rapidement l'une après l'autre à l'aide du protocole IO-Link. La technique de raccordement nécessite peu d'espace et permet ainsi la miniaturisation de la communication intelligente entre le capteur et l'actionneur.