Titre: Module de Cours Réseaux Locaux Industriels et Bus de Terrain
Auteurs: Eric DECKE
Ecole: Néant
Résumé: La communication entre les constituants des systèmes industriels (PC, automates, commandes numériques, capteurs/actionneurs..) est une problématique technique de la conception des applications en informatique industrielle. La mise en oeuvre d’une solution de « communication » passe par la sélection et la mise en oeuvre de couches logicielles de communication de types : pilotes système (driver), librairies de fonctions de communication (API : « Application Programmable Interface », « handler »), serveurs de données (serveur DDE, OPC DA –HDA-AE…) et de divers matériels (coupleurs internes, ports de communication, interfaces réseaux..).
Sont nécessaires à la compréhension de ce domaine les connaissances relatives :
• aux besoins génériques en termes d’applications industrielles (à quoi sert la communication industrielle et quels sont les composants industriels qui sollicitent des services de communication) ;
• aux 7 couches du modèle OSI : les « composants matériels et logiciels » mis en oeuvre pour la communication sont organisés et structurés en terme de leur réalisation et des services qu’ils proposent ;
• aux éléments d’architectures élémentaires de communication (circuit de données : DTE, DCE, modems, jonctions, ligne, composants de réseaux…) ;
• à la modélisation « événementielle » des couches de communication (par automates à états finis), utile aux phases de conception / réalisation (et d’étude / compréhension…) des différents « mécanismes d’échanges de données » ;
• aux techniques de transfert élémentaire de l’information (codage, mécanismes de transfert, modulation…)
• aux topologies de réseau (étoiles, maillés, bus, mixtes…)
• aux notions de protocoles (trames, adressage, checksum, maître, esclave, bus….)
• aux principaux « réseaux locaux industriels » (RLI) et Bus de communication, « standard de fait » (MODBUS, CAN..).
Extrait du sommaire:
1 LA COMMUNICATION INDUSTRIELLE6
1.1 PRE REQUIS6
1.2 PANORAMA DES BESOINS USUELS DU « MONDE INDUSTRIEL ».7
1.2.1 Exemples de domaines d’application.7
1.2.2 Les « progiciels d’application »11
1.2.3 Les « équipements »11
1.3 LES BESOINS ET LES ECHANGES DE DONNEES12
1.3.1 Exemples de « solutions de communication ».14
1.3.1.1 Protocoles14
1.3.1.2 Bus14
2 MODÈLE OSI (OPEN SYSTEMS INTERCONNECTION)15
2.1 MODELE GENERIQUE EN COUCHES.15
2.2 SERVICES ET PRIMITIVES.18
3 NOTIONS DE MODELISATION UTILES A L’ETUDE DES COUCHES PHYSIQUES ET LIAISON : LES AUTOMATES A ETATS FINIS21
3.1 LES MACHINES D’ETATS FINIS.21
3.2 LES ETATS21
3.3 LES TRANSITIONS ET EVENEMENTS22
3.4 REPRESENTATION SOUS FORME DE TABLE DE TRANSITIONS23
4 RLI ET BUS DE COMMUNICATION24
4.1 RESEAU ET BUS DE TERRAIN24
4.2 TOPOLOGIES24
4.3 ELEMENTS D’INTERCONNEXION.25
4.3.1 Répéteurs ou amplificateurs – convertisseurs.25
4.3.2 ponts25
4.3.3 routeurs26
4.3.4 passerelles.26
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4.4 RESTRICTION DU MODÈLE OSI27
4.5 COUCHE PHYSIQUE.28
4.5.1 Liaison parallèle.29
4.5.2 Liaison série.29
4.5.2.1 Principales normes des liaisons séries utilisées dans les RLI.31
4.5.2.2 Normes V28 (électrique)31
4.5.3 Interface Rs23233
4.5.4 Interface Rs48533
4.5.5 Modes de transmission35
4.5.5.1 Transmission en bande de base.35
4.5.5.2 Transmission modulée36
4.5.6 Supports de transmission.38
4.5.6.1 Représentation électrique d’un tronçon de ligne.38
4.5.6.2 Classes et catégories39
4.6 COUCHE LIAISON.40
4.6.1 Notion de protocole40
4.6.2 Deux exemples de protocoles, couches OSI, et automates associés41
4.6.2.1 Le protocole MODBUS RTU41
4.6.2.2 Le protocole UNITEL-WAY42
4.7 EXEMPLES DE COUCHES « APPLICATION ».47
4.7.1 OPC : « standard de fait » actuel incontournable.47
5 LES RLI ET BUS DANS LE MONDE INDUSTRIEL.49
5.1 AVANTAGES49
5.2 HISTORIQUE DE L’EVOLUTION DES CONCEPTS – STANDARDS.50
5.2.1 Historique.50
5.2.2 La bouche 4-20 ma50
5.3 CRITERES DE COMPARAISON51
5.3.1 Les critères techniques51
5.3.1.1 Topologiques.51
5.3.1.2 Temporels51
5.3.1.3 Autres51
5.3.2 Les critères stratégiques52
5.3.2.1 Standards52
5.3.2.2 Disponibilité de composants, de logiciels et de prestation de services52
5.3.2.3 Autres52
5.4 COMPARAISON ENTRE LES PRINCIPAUX BUS53
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5.5 HIERARCHIE DES RLI ET BUS.54
5.6 CONSTAT.55
5.7 WORLDFIP.56
5.7.1 Origine de WORLDFIP.56
5.7.2 Fonctionnement de WORLDFIP56
5.7.2.1 Topologie.56
5.7.2.2 Médias utilisés.57
5.7.2.3 Principe de fonctionnement.57
5.7.3 Critères de comparaison61
5.8 PROFIBUS.62
5.8.1 Origine de PROFIBUS.62
5.8.2 Fonctionnement DE PROFIBUS62
5.8.2.1 Topologie.62
5.8.2.2 Les couches du protocole62
5.8.2.3 Médias utilisés.62
5.8.2.4 Principes de fonctionnement.63
5.9 CAN66
5.9.1 Origine de CAN66
5.9.2 Fonctionnement de CAN66
5.9.3 Critères de comparaison67
5.10 INTERBUS68
5.10.1 Origine d’INTERBUS68
5.10.2 Fonctionnement d’INTERBUS.68
5.10.3 Critères de comparaison69
5.11 LON70
5.11.1 Origine de LAN.70
5.11.2 Fonctionnement de LON70
5.11.3 Critère de comparaison70
5.12 EXEMPLE DE COMPARATIF DE BUS : WORLDFIP / PROFIBUS.71
6 COMMUNICATION INTER-USINE : LES RESEAUX DE TRANSPORT.72
6.1 NOTIONS DE BASE.72
6.2 LES PRINCIPES DE COMMUTATION73
6.2.1 Commutation de circuits – Exemple : RTC.73
6.2.2 la Commutation de messages – Exemple : télex, Email.75
6.2.3 Commutation de paquets – Exemple : Transpac (X25), Internet (TCP/IP)76
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6.2.4 Commutation de cellules – Exemple : ATM77
6.2.5 MODE NON CONNECTÉ (CNLS).77
6.2.6 MODE CONNECTÉ (CONS).78
6.2.7 MODE ORIENTÉ CONNEXION.79
6.2.8 Commutation pour le réseau transpac.79
6.2.9 Circuit virtuel79
6.2.10 Exemple d’établissement d’un circuit virtuel81
6.2.11 le routage dans les noeuds.82
7 RESUME DES RECOMMANDATIONS DU CCITT84
8 BIBLIOGRAPHIE87
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