Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 1 TOLED Etre capable de comparer et positionner les principaux réseaux locaux industriels du marché Connaître et comprendre la stratégie réseaux de la branche «Industrie» de Schneider Electric Introduction aux réseaux locaux industriels A H B C D E F Durée : 45 min. Expert, Pédagogie : Philippe WARIN Réalisation : AMEG Quiz Stratégie réseaux branche «Indus trie» Positionnement des principaux ré seaux Les produits d’interconnexion Les principaux standards et concepts utilisés Critères à prendre en compte pour communi quer Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?
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Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 TOLED 1 Etre capable de comparer et positionner les principaux réseaux locaux industriels.
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Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 1TOLED
Etre capable de comparer et positionner les principaux réseaux locaux industriels du marché
Connaître et comprendre la stratégie réseaux de la branche «Industrie» de Schneider Electric
Introduction aux réseaux locaux industriels
A
H
B
C
D
E
F
Durée : 45 min. Expert, Pédagogie : Philippe WARINRéalisation : AMEG
Quiz
Stratégie réseaux branche «Industrie»
Positionnement des principaux réseaux
Les produits d’interconnexion
Les principaux standards et concepts utilisés
Critères à prendre en compte pour communiquer
Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 2TOLED
A
H
B
C
D
E
F
Quiz
Stratégie réseaux branche « Industrie »
Positionnement des principaux réseaux
Les produits d’interconnexion
Les principaux standards et concepts utilisés
Critères à prendre en compte pour communiquer
Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?
POURQUOI LES UTILISER ?
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 3TOLED
Liaison série
Donnéesnumériques
01
- qu’est-ce qu’un réseau local industriel ?
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 4TOLED
Sans réseau Avec réseau
- réduction des coûts d’installation
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 5TOLED
Consigne de vitesse
numérique 0 - 32767
La valeur reçue
est perturbée
La valeur reçuen’est pas perturbée
Avec réseauSans réseau
Consigne de vitesse
analogique 0-10V
Si perturbation, répétition éventuelle du message,
- diminution de la sensibilité aux perturbations électromagnétiques
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 6TOLED
- répartition possible de l’intelligence
Adjonctioncarte option pourautomatisme déporté
Paramétraged’actionsreflex locales
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 7TOLED
- précision du diagnostic en cas de défaut
Défautgénérique
Défaut
Surcharge moteur
Sans réseau Avec réseau
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 8TOLED
- remplacement d’équipements défectueux facilité
Module HS
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 9TOLED
A
H
B
C
D
E
F
Quiz
Stratégie réseaux branche « Industrie »
Positionnement des principaux réseaux
Les produits d’interconnexion
Les principaux standards et concepts utilisés
Critères à prendre en compte pour communiquer
Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?
Critères à prendre en compte pour communiquer
CRITERES A PRENDRE EN COMPTEPOUR COMMUNIQUER
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 10TOLED
Quelle distance ?
Taille maximum des messages ?
Quelle langue utiliser ?
Quand puis je parler ?
A qui je m’adresse ?
Dois je transmettrel ’information périodiquement ?
Est ce urgent ?
Quel moyen utiliser ?
Tu m’as bien entendu ?
Nombre d’interlocuteurs ?
Monologue ou dialogue ?
Peut on me remplacer ?
- pour communiquer...
Modèle OSI : classification et ordonnancement
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 11TOLED
Décomposition en sous ensembles homogènes et ordonnés
ISO : International Standard Organization
Modèle OSI : Open System Interconnection Architecture à 7 couches
- le modèle OSI de l ’ISO- le modèle OSI de l ’ISO
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 12TOLED
COUCHE PRESENTATION 6
COUCHE APPLICATION 7
COUCHETRANSPORT 4
COUCHERESEAU
3
COUCHELIAISON
2
COUCHE PHISIQUE
1
SESSIONLAYER 5
Standardisation des fonctions pour interchangeabilité
Le hardware
Contrôle de la liaisonGestion de l’accès au médium
Routage des données
Contrôle de l ’acheminement de bout en bout
Organisation et synchronisation des échanges
Transcodage du format
Grammaire - Sémantique
PROFIL
- description du modèle OSI
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 13TOLED
Médium : paire torsadée, câble coaxial, fibre optique par exemple
COUCHE
LIAISON
2
1COUCHE
PHYSIQUE
COUCHE
APPLICATION
7PROFIL
Topologie : bus, étoile, arbre, maillée ?
Nombre max. d’équipements : 2, 31, 64, 128 ?
Distance max. d’équipements : 100m, 1 Km, 15 km ?
Accès au médium : maître-esclave, anneau à jeton, accès aléatoire ?
Adressage : adresse 1, 5, diffusion générale ?
Contrôle transmission : contrôle de parité, CRC, délimiteurs ?
Gestion de flux : NACK, XON-XOFF, inhibit time ?
Langage : Modbus, FMS ?
Données de process : Client-serveur, producteur-consommateurcontenu, périodicité ?Données de service : Variables accessibles, taille max ?
Interchangeabilité : fichiers EDS, GSD ?
- critères concernant les réseaux locaux industriels
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 14TOLED
A
H
B
C
D
E
F
Quiz
Stratégie réseaux branche « Industrie »
Positionnement des principaux réseaux
Les produits d’interconnexion
Les principaux standards et concepts utilisés
Critères à prendre en compte pour communiquer
Réseaux locaux industriels - Pourquoi les utiliser ?
Les principaux standards et concepts utilisés
LES PRINCIPAUX STANDARDS ET CONCEPTS
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 15TOLED
Les principaux supports utilisés
Quelques standards paires torsadées : RS232, RS422, RS485
Les différentes topologies
COUCHE 1 : PHYSIQUE
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 16TOLED
Médiums les plus utilisés :
vitesse distance immunité électromagnétique
Le choix du support de transmission ou MEDIUMS influent sur :
paire(s) de fils torsadées blindées
câble coaxial
fibre optique :
Coût
Faible
Elevé
- les principaux supports utilisésCouche 1physique
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 17TOLED
RS232 :
Liaison point à point par connecteur SUB-D 25 ou SUB-D 9Distance < 15 mètres, débit < 20 kbits/sec.
RS422 :Bus multipoints full duplex (bi directionnel simultané) sur 4 fils.Bonne immunité aux parasites, distance maxi 1000 mètres à 100
kbits/sec.2 fils en émission, 2 fils en réception
RS485 : Bus multipoints half duplex (bi directionnel alterné) sur 2 fils. Mêmes caractéristiques électriques que RS422A mais sur 2 fils.
- quelques standards paires torsadéesCouche 1physique
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 18TOLED
POINT A POINT
ETOILE
ARBRE
MAILLEE
ANNEAU
BUS
Exemple : LiaisonPC-Prise console automate
Exemple : ConnexionsPCs Ethernet sur HUB
Exemple : CANopen, DeviceNet, Profibus-DP, FIPIO, Modbus RS485
Dérivation Chaînage
Résistances fin de ligne
Exemple : Utilisé par Interbus
Exemple : Réseau Internet par
l’intermédiaire de routeurs
Exemple : Réseau Intranet par
l’intermédiaire de hubs et switchs
- les différentes topologiesCouche 1physique
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 19TOLED
Les principaux mécanisme d’accès au médiumMaître - EsclaveAnneau à jeton ou Token-RingAccès aléatoire
L’adressage
Contrôle de la qualité de transmission
Contrôle de parité au niveau caractère
Contrôle de validité de message par mot de contrôle
Contrôle format de message par délimiteurs
La gestion de flux Transparent pour
l’utilisateur à l’exception
de l’adressage
COUCHE 2 : LIAISON
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 20TOLED
A tour de rôle
Quand le maître me donne la parole
Dès que personne ne parle
Quand puis je parler ?
Maître-Esclave
Anneau à jeton = Token Ring
Accès aléatoire
Collision destructive : CSMA-CDCollision non destructive : CSMA-CA
- l’accès au médiumCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 21TOLED
Le maître accorde l’accès au médium
L’esclave accède au médium après sollicitation du maître
Maître Esclave
Polling
Quelque chose à dire ?
Réponse
Rien à déclarer !
Utilisé par Asi, FIPIO, Modbus, Profibus-DP et Uni-Telway
Possible sur CANopen et DeviceNet (par configuration)
- le système Maître - EsclaveCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 22TOLED
Anneau : les membres d’un anneau ont l’autorisation d’émettre lors de la réception du jeton.
Jeton : groupe de bits passé de nœud en nœud dans l’ordre croissant des adresses.
Adresse 1
Adresse 2
Adresse 3
Adresse 4
- anneau à jeton = Token-RingCouche 2
liaison
Utilisé par Modbus Plus
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 23TOLED
Emission possible dès qu ’un silence est détecté.
2 types de collision :
destructives
non destructives
Chaque équipement « écoute » en même temps qu’il émet.
Si ce qui est reçu est différent de ce qui est émis, il y a collision
- accès aléatoireCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 24TOLED
Fonctionnement pas à pas en cas de cas de collision :
arrêt de l’émission des messages en cours
émission d’une trame de brouillage : la trame est perdue
attente temps aléatoire
tentative de réémission
- accès aléatoire avec collisions destructivesCouche 2
liaison
Stop
CSMA-CD = Carrier Sense Multiple Access - Collision Detection
Principe utilisé par Ethernet sous l’appellation CSMA-CD
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 25TOLED
Le message reste valide grâce à un système de bits dominants et récessifs
• arrêt de l’émission de l’équipement le moins prioritaire (bit recessif)
• fin de transmission de l’équipement le plus prioritaire
• l’équipement le moins prioritaire tente de réemettre son message dès que le médium est libre
CSMA-CA = Carrier Sense Multiple Access - Collision Avoidance
Principe utilisé par CANopen et DeviceNet sous l’appellation CSMA-CA
StopDominant Récessif
- accès aléatoire avec collisions non destructives
Couche 2liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 26TOLED
Interface Advantys FTB
Lucie
Fabien
Adresse 77
x10 x1
A qui je m’adresse ?
- l’adressageCouche 2
liaison
Un groupe
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 27TOLED
Adresse ChecksumDataFonctionSOF EOF
Adresse = 77
Utilisation de valeurs d ’adresses réservées : 0, 255.
Non configurables sur les produits
Si message destiné à l ’ensemble des produits : Diffusion générale ou Broadcasting
Exemple avec trame Modbus
- exemple d’adressageCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 28TOLED
Bien compris !
Je n’ai pas entendu la fin de la phrase
Tu m’as bien entendu ?
Poste de soudure
Contrôle de parité niveau caractèreVérification validité du message
par mot de contrôleContrôle format message par délimiteurs
- contrôle de la qualité de transmissionCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 29TOLED
Adresse Mot de contrôleDataFonctionSOF EOF
Exemple avec trame Modbus
1 0 1 0 0 1 1 0 1 Parité 1
Adresse = 77 comprend 4 bits à 1
Nombre pair de bits à 1Nombre impair de bits à 1
- contrôle de parité au niveau caractèreCouche 2
liaison
Bit 0Start Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Parité Start
Adresse
0Parité paire 1Parité impaire
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 30TOLED
Exemples : Checksum
CRC = Cyclic Redundancy Check
LRC = Longitudinal Redundancy Check
Adresse Mot de contrôleDataFonctionSOF EOF
Exemple avec trame Modbus
Champ contenant une valeur calculée à partir d’un bloc de
bits et permettant de réaliser un test de validité sur
l’ensemble d’un message.
- contrôle de validité du message par mot de contrôle
Couche 2liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 31TOLED
Exemple avec trame Modbus
Contrôles supplémentaires
de la qualité de la transmission
- contrôle format de message par délimiteursCouche 2
liaison
Adresse ChecksumDataFonctionSOF EOF
Informations standardisées insérées dans chaque message
pour délimiter différents champs : début, fin, etc…
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 32TOLED
Attendslaisse moi finir !!!
NACK = Non acquitté
XON-XOFF
Inhibit Time
- gestion de fluxCouche 2
liaison
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 33TOLED
Couche 7application
Messagerie
Les types de données
Le système Client-Serveur
Le système Producteur-Consommateur
Données de process
Données de service
Les types de traffic
Echanges cycliques
Echanges acycliques
COUCHE 7 : APPLICATION
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 34TOLED
L’anglais ?
Le français ?
L’italien ?
Quelle langue utiliser ?
Systèmes de messagerie :
Modbus
UNI-TE
FMS
Messagerie :
Client - Serveur
- messagerieCouche 7
application
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 35TOLED
Réponse
Tout de suite Madame !
Requête
Pouvez vous apporterl ’addition ?
Le CLIENT est une entité demandant un service
Le SERVEUR est l’entité qui répond à une demande d ’un client
Client(e) Serveur
Utilisé par Modbus, UNI-TE, FMS...
- le système Client - ServeurCouche 7
application
Requête
Peux tu passeren marche arrière ?
Réponse
C ’est fait !
Requête
A quelle vitessele moteur tourne t’il ?
Réponse
1000 tour/mn
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 36TOLED
Le PRODUCTEUR est une entité (unique) qui fournit une information
Le CONSOMMATEUR est une entité qui l’utilise (plusieurs entités peuvent utiliser la même information).
Producteur
Il est 13h51mn
Consommateur 1
Et si j’allais au cinéma...
- le système Producteur - ConsommateurCouche 7
application
Utilisé par CANopen et DeviceNet
Consommateur 2
C’est l’heurede mon match...
Producteur
Vitesse = 1200 tr/mn
Consommateur 1
J’ajuste ma vitesseà 1200 tr/mn
Consommateur 2
J’affiche la vitesse
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 37TOLED
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 48TOLED
Switch
1
Augmentation longueur et nombre d’équipements par ajoutde plusieurs segments.
Topologie en étoile.
Sur réception d ’un message, analyse l’adresse du destinataireet transmet sur le port correspondant.
2
1
2
1
2
1
2
Exemple :Swith Ethernet 10/100 Mbits/s 8 portsRérérence : 499NES18100
8 x 10baseT / 100baseTX (RJ45)
- switch
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 49TOLED
Pont = Bridge
Permet de relier 2 réseaux utilisant la même coucheapplication mais des couches basses différentes1 1
Réseau 2Réseau 1
2 2
Exemple :Bridge Ethernet TCP-IP Modbus / Modbus liaison sérieRérérence : 174CEV30010Interface Ethernet : 1 x 10baseT = RJ45Interface Modbus : RS232 ou RS485 sur RJ45 ou bornes à vis
- pont = bridge
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 50TOLED
Routeur = Router
Permet de router des informations entre réseauxutilisant la même couche application
Principalement utilisé par Internet par l’intermédiaire d’adresses IP
2 2
Réseau 2Réseau 1
3 3
1 1
Exemple :Routeur Ethernet d’Allied Data
- routeur = router
Introduction aux réseaux locaux industriels - Septembre 2004 51TOLED
Passerelle = Gateway
Permet de relier 2 réseaux de nature complètement différente