Passerelle de communication industrielle

Le protocole de communication Modbus est devenu un standard de l’industrie et constitue désormais le moyen le plus courant de connecter des appareils électroniques industriels. Le protocole Modbus permet la communication entre de nombreux périphériques connectés à un même réseau, comme par exemple un système qui mesure la température et l'humidité et communique les résultats à un PC.

Modbus est souvent utilisé pour connecter un ordinateur de supervision à une unité de terminal distant (RTU) dans les systèmes de supervision et d’acquisition de données SCADA.

Les passerelles de communication industrielles Modbus sont utilisées pour faire communiquer des périphériques séries Modbus RTU/ASCII avec des équipements Ethernet Modbus TCP. Cela permet entre autre d'augmenter les distances de connexion grâce à l'Ethernet et de connecter des périphériques séries vers une infrastructure réseau déjà existante.

Différentes séries de passerelles de communication industrielles sont disponibles comme la série PPDS-700-MTCP à taille réduite et montage Rail-DIN, les tGW-700 à taille ultra réduite, les PDS-5105D-MTCP intégrant un switch réseau et enfin les µPAC-7186EX(D)-MTCP permettant de transférer plusieurs équipements Modbus en un seul.

PROFIBUS est un standard de réseau digital de terrain ouvert (bus de terrain) qui gère la communication entre les capteurs de terrain et le système de contrôle ou les contrôleurs. PROFIBUS est l'abréviation de Process Field Bus.

Lors de son développement, l'idée première était de mettre en œuvre des solutions PROFIBUS dans les industries d'automatisation des usines, puis dans les industries de transformation, la fabrication, etc. Ce réseau de communication est adapté aux applications rapides et sensibles ainsi qu'aux tâches de communication complexes.

La norme PROFIBUS est spécifiée dans "DIN 19.245, parties 1 et 2". Dans la première partie, les caractéristiques fonctionnelles, électriques et mécaniques d'un bus de terrain avec transmission série sont décrites.

L'objectif de cet effort de normalisation est de pouvoir connecter des automates programmables et des appareils de terrain tels que des capteurs, des actionneurs, des transmetteurs, des machines-outils à commande numérique, de différents fabricants dans un réseau local, de différents fabricants (système ouvert).

Aujourd'hui, il est difficile d'imaginer des appareils qui ne puissent pas être connectés via Ethernet et, bien sûr, l'industrie manufacturière ne fait pas exception. PROFINET - Process Field Network - est le réseau Siemens qui profite aux entreprises grâce à un échange de données rapide et sécurisé.

L'efficacité, la flexibilité et la haute performance, qualités que tout ingénieur souhaite dans ses installations industrielles, sont quelques-uns des avantages rendus possibles par PROFINET.

Dans le monde entier, on estime que 16,4 millions d'appareils sont connectés via PROFINET. Cette préférence s'explique par le fait que, d'une manière générale, c'est une connexion qui permet un potentiel d'automatisation plus important.

Cela est facilité par l'utilisation de deux modes de communication : "non time critical" et "real time" ; ces possibilités permettent de transmettre les informations dans les délais les plus brefs et de les sécuriser.

EtherNet/IP est un protocole Ethernet industriel. Il combine l'Ethernet traditionnel avec un protocole de couche d'application industrielle, appelé protocole de contrôle et d'information (CIP). EtherNet/IP est un protocole de communication principalement associé à Rockwell Automation pour une utilisation dans les usines industrielles.

EtherNet/IP offre une communication fiable et une complexité de système réduite, ce qui a conduit à sa large adoption. Il est géré par l'ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) et constitue la norme actuelle en matière de communication industrielle.

Aujourd'hui, EtherNet/IP est le protocole le plus utilisé dans l'Ethernet industriel. Sa connectivité s'étend à plus de 169 pays et représente plus de 20 000 utilisateurs. EtherNet/IP est l'un des standards ouverts pour l'Ethernet industriel qui connaît le plus de succès dans le monde.

Elle offre aux entreprises la possibilité de développer des systèmes de contrôle intégrés qui peuvent être facilement étendus tout en restant interopérables avec les produits d'autres fournisseurs. L'une des raisons en est qu'EtherNet/IP a été conçu pour fonctionner sur une variété de supports physiques et de topologies.

DeviceNet est un protocole de niveau application utilisé dans l'environnement de l'automatisation. Il s'agit d'un outil de communication qui vous permet de dialoguer logiquement entre un automate programmable (PLC) et de nombreux dispositifs de contrôle, tels que des moteurs, des convoyeurs, des débitmètres, des capteurs de niveau, etc.

Au lieu que l'automate communique directement avec des modules d'E/S discrets, DeviceNet communique par l'intermédiaire d'une pièce de matériel appelée Scanner DeviceNet. Le protocole DeviceNet a été développé à l'origine par Allen-Bradley, une marque de Rockwell Automation, qui a décidé de partager cette nouvelle technologie avec d'autres et d'en faire un réseau ouvert.

DeviceNet est désormais géré par l'Open DeviceNet Vendors Association (ODVA), une organisation qui élabore des normes et permet à des fournisseurs tiers d'utiliser le protocole réseau.

CANopen est un autre protocole de couche d'application CAN comme DeviceNet et J1939. Comme ces autres couches applicatives, CANopen est un protocole de couche applicative industrielle de bas niveau pour les applications d'automatisation.

CANopen relie les dispositifs d'automatisation entre eux par le biais de messages d'égal à égal. Basé sur la norme de communication physique CAN (Controller Area Network), CANopen utilise le matériel CAN pour définir un protocole de couche d'application qui structure la tâche de configuration, d'accès et de messagerie entre divers types de dispositifs d'automatisation.

La structure de données CANopen est également la base du nouveau protocole EtherCAT à grande vitesse.

Ce bus de terrain de haut niveau basé sur CAN (Controller Area Network) assure la communication des données en série entre les systèmes à microprocesseur (ECU) et ce dans n’importe quel type de véhicules utilitaires lourds.

En raison du succès de ces applications dans des véhicules, le protocole de communication J1939 est devenu la norme reconnue de l'industrie et la technologie de réseau de véhicules de choix pour les machines tout-terrain dans des applications telles que la construction, la manutention et la foresterie (exploitation forestière).

BACnet est un protocole de réseau utilisé dans les systèmes d'automatisation des bâtiments (BAS) pour contrôler l'échange de données entre différents dispositifs et composants. BACnet est l'abréviation de Building Automation and Control Network. Il s'agit d'une norme de réseau développée par l'American Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers.

L'American National Standard Institute (ANSI) et l'International Standard for Organization (ISO) ont également adopté BACnet comme norme pour la mise en réseau des systèmes immotiques.

L'utilisation d'un système immotique est un choix de premier plan pour de nombreuses industries, et la nécessité de le mettre en œuvre efficacement est essentielle. Dans tout système immotique, la communication joue un rôle clé dans sa réussite. La communication doit être rapide et sans erreur. Cela n'est possible que si tous les fabricants suivent le même ensemble de règles, connu sous le nom de protocole de réseau.

Si le protocole de réseau n'est pas respecté, des informations essentielles peuvent être perdues, ce qui entraîne de mauvaises décisions. BACnet remplit tous les mérites d'un protocole normalisé. Son adoption universelle prouve qu'il est mis en œuvre avec succès sur tous les marchés.

HART, développé au milieu des années 1980, est l'abréviation de Highway Addressable Remote Transducer. Ce n'est qu'en 1986 que le protocole de communication HART est devenu ouvert, après avoir été un protocole propriétaire. HART est un protocole de communication hybride où le signal digital est superposé au signal analogique 4-20 mA.

C'est le traditionnel 4-20mA qui est encore utilisé dans de nombreuses usines. Le protocole de communication HART, développé sur la base de la norme Bell-202, module/démodule en utilisant le FSK (Frequency Shift Keying) et fonctionne à 1200 bps. Le signal a deux fréquences : 1 200 Hz représente '1' et 2 200 Hz représente '0'. Cette technique permet au maître de communiquer avec l'esclave sans aucune interruption du signal 4-20 mA.