Si vous êtes un vieil utilisateur de PC, vous avez peut-être entendu parler de la norme RS-232C. Et qu’en est-il du mot PLC ? En fait, ce sont les normes et les mots utilisés dans le domaine des réseaux industriels, qui sont très importants dans le domaine industriel. Voici une introduction rapide aux réseaux industriels.
Qu’est-ce qu’un réseau industriel ?
Un réseau industriel est un réseau qui contrôle les capteurs et les dispositifs installés dans un appareil ou une ligne de production et qui transmet les informations de celui-ci à un système supérieur, tel qu’un système d’exécution de la fabrication. Également connu sous le nom de réseau de terrain, réseau FA et bus de terrain.
En général, le système de réseau d’une usine se compose de la structure à quatre couches suivante :
- Couche 1 : Réseau des systèmes d’information
- Couche 2 : Réseau de contrôleurs
- Niveau 3 : Réseau de terrain
- Couche 4 : Réseau à économie d’énergie
Les réseaux de systèmes d’information comprennent les systèmes d’exécution de la fabrication (MES) et les réseaux de contrôleurs comprennent les automates programmables (PLC). En outre, les réseaux de terrain comprennent des contrôleurs qui communiquent avec des capteurs et des moteurs, et la couche la plus basse est un réseau à économie de câblage qui simplifie le câblage de communication entre les capteurs et les contrôleurs.
Cet article traite d’un réseau de terrain de troisième niveau. L’interface rs-232C attachée aux vieux PC est à l’origine une ancienne norme pour ce réseau de troisième couche.
Dans les équipements d’usine et les lignes de production, les composants d’un réseau, tels que les dispositifs physiques et les capteurs, ne fluctuent pas beaucoup, et les mêmes sont souvent connectés à tout moment. D’autre part, il n’y a pas de problèmes tels que des erreurs ou des arrêts de transmission de données, et il est nécessaire de toujours fonctionner de manière stable et fiable à la même vitesse, quelle que soit la variation de la quantité de données transmises (c’est ce que l’on appelle “garantir des performances en temps réel”).
Par conséquent, au lieu d’Ethernet, qui est une norme pour les réseaux tels que l’Internet et les réseaux locaux utilisés dans les bureaux, la norme du réseau d’origine s’est développée. Cependant, en raison du fait que des systèmes de haut rang tels que les systèmes d’exécution de la fabrication, qui ont été populaires ces dernières années, ont été construits sur une base Ethernet, et des améliorations en temps réel, qui étaient des points faibles des systèmes Ethernet, les réseaux de terrain ont augmenté récemment dans les normes basées sur Ethernet.
Historique et critères du réseau de terrain
L’idée de connecter les équipements d’une usine avec un réseau, de collecter des données, ou de connecter un contrôleur pour commander des moteurs, des robots, etc. avec un réseau et une gestion intégrée est proche de l’IoT aujourd’hui en 1970. On dit que c’était dans les années 1990. Des recherches expérimentales avaient déjà été faites. Cependant, à cette époque, à l’ère de la technologie analogique, le matériel et les logiciels numériques étaient encore pauvres, on pensait donc que la réalisation d’un tel réseau numérique pratique était une chose pour l’instant.
Les progrès ultérieurs de la technologie numérique ont conduit à l’application pratique des réseaux de terrain dans les années 1990. À cette époque, diverses normes ont vu le jour, et il fut un temps où environ 40 types de normes se bousculaient. Depuis lors, l’organisation a progressé, et maintenant elle est réduite à plus de 10 types de normes principales.
Il existe trois réseaux de terrain : un système rs-485 développé à partir du RS-232C, un système Ethernet et un système sans fil. Comme mentionné précédemment, les normes Ethernet ont dominé ces dernières années. En outre, les systèmes sans fil se développent progressivement.
Caractéristiques pour les réseaux de terrain RS-485
On peut dire que l’avantage du système RS-485 est qu’il a une longue histoire et a été utilisé dans de nombreux sites. De plus, son fonctionnement est relativement stable et ses performances en temps réel sont excellentes. En outre, il se caractérise également par sa résistance au bruit. Cette “haute fiabilité” et ces “réalisations” sont les principales raisons pour lesquelles les réseaux de terrain RS-485 sont utilisés depuis plus de 30 ans, et même maintenant que les systèmes Ethernet sont dominants, ils constituent une norme “difficile à jeter”.
L’inconvénient est que la vitesse de transmission est plus lente que celle des systèmes Ethernet. En outre, le prix de l’équipement tend à être légèrement plus élevé que celui des systèmes Ethernet.
Caractéristiques pour les réseaux de terrain Ethernet
L’avantage des systèmes Ethernet est qu’ils ont encore des vitesses de transmission best-effort relativement rapides. Les protocoles et le matériel étant communs aux principaux systèmes d’information, ils peuvent être facilement introduits. En outre, le matériel tel que les câbles et les adaptateurs de réseau est commun aux réseaux locaux déjà largement utilisés, ce qui permet de maintenir le prix de l’équipement à un niveau bas.
D’autre part, ethernet a une vitesse de transmission plus lente lorsque le trafic réseau augmente. En d’autres termes, l’échelle du système de production augmente, et si vous essayez d’augmenter le temps, la vitesse de transmission diminuera et la nature en temps réel de la transmission des données sera perdue. Il faut donc faire preuve d’ingéniosité pour garantir des performances en temps réel.
Caractéristiques des réseaux de terrain sans fil
Le plus grand avantage des systèmes sans fil est qu’ils ne nécessitent pas de câblage. Cela est très avantageux lorsque vous installez un réseau sur le terrain ultérieurement, ou lorsqu’il n’y a pas d’espace sous le plancher ou le plafond de l’usine pour le câblage câblé. En outre, pour la même raison, nous pouvons répondre avec souplesse à des cas tels que des changements d’agencement de l’usine. En outre, le coût initial de l’ensemble du système tend à être faible car il n’y a pas de coût uniquement pour l’installation des câbles.
D’autre part, le sans fil utilise des ondes radio pour communiquer. La transmission peut donc ne pas aboutir selon l’état de propagation des ondes radio, comme la diffraction et la réflexion, ce qui constitue un inconvénient propre au sans fil. Par conséquent, en règle générale, les antennes des équipements devront être placées dans une position permettant de se voir mutuellement.
Les normes typiques de chaque lignée et leurs particularités
La norme RS-485 et ses particularités
Les principaux sont CC-Link et PROFIBUS DP.
“CC-Link” est une norme de pointe développée par Mitsubishi Electric au Japon et en Asie. Ses caractéristiques comprennent une vitesse de transfert allant jusqu’à 10 Mbps et une distance de transmission de 1,2 km, soit des vitesses relativement élevées et une longue distance de transmission. Elle peut également connecter 64 appareils par réseau. Au Japon, cette norme est presque devenue la norme d’usine. Cc-Link est à l’origine une norme RS-485, mais la norme CC-Link IE basée sur Ethernet est également apparue ces dernières années. Des contrôleurs avec conversion Ethernet et RS-485 sont également disponibles.
“PROFIBUS DP” est une norme puissante principalement en Europe. Elle est la plus répandue dans le monde. Elle permet de connecter 126 appareils par réseau. Il est également compatible avec les câbles à fibres optiques.
Les normes Ethernet et leurs particularités
Les principaux sont “EtherNet/IP” et “EtherCAT”.
“Ethernet/IP” est une norme de communication qui prend en charge la communication cyclique afin de surmonter les faiblesses d’Ethernet. Il s’agit de la communication cyclique. Le contrôle de la communication est propre à cette norme en communiquant à une certaine période de temps. Cela garantit un temps réel apparent. Elle est également connue pour son adoption par le constructeur automobile GM, qui a gagné une grande part aux États-Unis.
“Ether CAT” est une norme qui, en principe, limite la topologie du réseau (la forme de connexion physique du réseau) de l’arbre à l’anneau afin de surmonter les faiblesses d’Ethernet. Cette norme est connue pour avoir été adoptée par Toyota Motor Corporation. Dans un réseau normal, il se ramifie en forme d’arbre à l’aide d’un hub ou d’un routeur, mais EtherCAT connecte les équipements en forme de marguerite. Il en résulte une quantité constante de trafic dans l’anneau, ce qui garantit le temps réel.
Les normes sans fil et leurs spécialités
Les normes sans fil comprennent la “5G locale” et la “LPWA”.
“La 5G locale” est une utilisation dans un espace limité de la 5G, la norme pour les téléphones mobiles de nouvelle génération. Il est prévu que le haut débit 5G puisse être utilisé pour les réseaux de terrain.
“LPWA” est la méthode principale actuellement utilisée dans les réseaux sans fil de terrain, et elle est populaire car elle est capable de couvrir une grande zone avec une faible puissance. Elle présente l’inconvénient d’une vitesse de transmission lente, mais son coût est faible et elle favorise la diffusion.
Le nombre de normes est tel que l’éventail de sélection est large.
Ci-dessus, nous avons brièvement présenté les normes relatives aux réseaux industriels. Il existe de nombreuses normes différentes pour les réseaux industriels. À l’heure actuelle, les normes Ethernet sont quelque peu dominantes, mais les normes basées sur le protocole rs-485, qui ont été utilisées dans de nombreux sites au fil des ans, sont également difficiles à jeter. En outre, dans certains cas, on peut dire que les systèmes sans fil sont un peu plus considérables. Dans tous les cas, il est important de comprendre les caractéristiques de chaque norme et de choisir la norme la plus adaptée au système de production que vous essayez de construire. Utilisons le large éventail de sélections, car il existe plusieurs normes.
