les réseaux de terrain profibus-dp et as-iebajic.free.fr/iutnb/lp sari/cm rci 2 prof les reseaux de...

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Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle Module Réseau de Communication Industrielle Licence Professionnelle AII - SARI 58 Les Réseaux de Terrain PROFIBUS-DP et AS-i Pr. Eddy BAJIC IUT Nancy Brabois Nancy Université Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle La Famille PROFIBUS Procédés Continus PROFIBUS-PA IEC 1158-2 - TéléAlimentation Bus - Sécurité Intrinsèque Capteur/Actionneur Automatisation Ethernet Industriel PROFINET Ethernet -Ethernet - Windows - DCOM - Client / Serveur Universel Architecture Répartie Procédés Manufacturier PROFIBUS-DP RS 485 / FO - Rapide - Plug and play - Efficace et Bas coût E/S Déportées DPV1 DPV0 DPV2 M/E Cyclique + Acyclique + Sync Temporelle, + Comm Esc/Esc Profils Equipement / Profils Application PROFIBUS EN 50170 (1996) IEC 61158 (2000) DIN 19245 (1991) Automatisation générale PROFIBUS-FMS RS 485 / FO - Variété d’applications - Multi-Maître - Messagerie Objets MultiMaître 59

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Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle

Module

Réseau de Communication Industrielle

Licence Professionnelle AII - SARI

58

Les Réseaux de Terrain PROFIBUS-DP et AS-i

Pr. Eddy BAJICIUT Nancy BraboisNancy Université

Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle

La Famille PROFIBUS

Procédés Continus

PROFIBUS-PAIEC 1158-2

- TéléAlimentation Bus - Sécurité Intrinsèque

Capteur/Actionneur

Automatisation Ethernet Industriel

PROFINETEthernet

-Ethernet- Windows - DCOM- Client / Serveur

UniverselArchitecture Répartie

Procédés Manufacturier

PROFIBUS-DPRS 485 / FO

- Rapide- Plug and play- Efficace et Bas coût

E/S Déportées

DPV1DPV0

DPV2

M/E Cyclique

+ Acyclique+ Sync Temporelle,+ Comm Esc/Esc

Profils Equipement / Profils Application

PROFIBUSEN 50170 (1996)

IEC 61158 (2000) DIN 19245 (1991)

Automatisation générale

PROFIBUS-FMSRS 485 / FO

- Variété d’applications- Multi-Maître- Messagerie Objets

MultiMaître

59

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Application PROFIBUS La société Bitburger, brasserie installée à Bitburg, Allemagne, gère une installation de stockage constituée de plus de 60 réservoirs dans une architecture réseau PROFIBUS

60

Cette application s'appuie sur une architecture réseau à trois niveaux :

Profibus-PA pour l'instrumentation de terrain ;

Profibus-DP pour le niveau contrôle/commande de process ;

Ethernet pour la supervision de l'installation.

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Diversité des Equipements Communicants de Terrain

Démarreur Moteur ASi

Module 4E/4S ASiPupitre Opérateur ProfibusBouton poussoir ASi

Sonde Niveau PA

Débimètre PA

Bloc E/S déportées

analyseurs ABB pH/Redox (ORP)

Régulateur Eutotherm PID DP

Variateur Vitesse Parvex Asyn

API Schneider

Contrôleur Alpha Mitsubishi

Barrière IR DP Interrupteurs de sécurité à commande par câble ASi

Passerelle AS-i/DeviceNet

PC

61

API Siemens

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Câblage et Technologies de Transmission

Fibre OptiquePour haute protection EMC et longues

distances

RS-485Câble 2-fils Cuivre pour

usage général

IEC 1158-2 Câble 2-fils cuivre avec option

téléalimentation et protection Ex

3 Technologies de Transmission sont disponibles

LWLFO

coupleurFO

coupleur

62

DP

DP

PA

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Brochage Normalisé Sub D 9

63

Broche Signal Désignation 1 Terre Terre de protection blindage2 M24 Masse 24 V 3 Rouge TX+/RX+ (A) Ligne émission/Réception positif4 CNTR-P Signal de contrôle pour répéteur5 DGND Masse Données 5V 6 VP Signal sortie 5V pour polarisation 7 P24 Signal sortie 24 V 8 Vert TX- /RX- (B) Ligne émission/Réception négatif9 CNTR-N Signal de contrôle pour répéteur

Connecteur SubD 9 Brochage Normalisé RS 485 - 2 fils

Rouge A (TX+/RX+) Vert B (TX-/RX-)

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Profibus Couche 2 : Méthode

64

Bus à Jeton entre Stations Maîtres

API, PC

Polling Maître-Esclave avec stations passives

Bloc E/S, IHM, Variateur, …

+Stations Actives (Maîtres)

Stations Passives (esclaves)

APIAPI PC

PROFIBUS

Jeton sur Bus (Token Bus)

Maître / Esclave

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Trame maximum 255 Octets, transmission asynchrone, caractère sur 11 bits : 1 Start, 1 Stop, 8 data Bits, parité paire.

SYN SD LE SD SA FC FCS EDDALEr DSAP SSAP DU

Longueur

DSAP Point d'accès du service de destinationSSAP Point d'accès du service de la sourceDU Données (244 octets Maximum)FC Contrôle (Requête/Réponse/Acquittement)FCS Clef de contrôle (Checksum)ED Délimiteur de fin (16H)

SYN Temps de synchronisation (33 Tbits)SD Délimiteur de début de trameLE Longueur de la trame de DA à FCSLEr Répétition de la longueur de la trameDA Adresse DestinationSA Adresse Source

!Le télégramme de réponse est du même format que la trame émise ou d'un format court sur un octet d'acquittement selon le type de télégramme.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 N+1 N+2

Sync Time : La transmission de chaque trame est précédée d'une attente de synchronisation égal à 33 Temps Bits à ‘ 1 ’. (1 Tbit = 83 ns pour 12 MBit/s)

Trames PROFIBUS DP

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Trames PROFIBUS DP (2) 1) Passage du Jeton

2) Longueur fixe sans Données (FDL Status Req)

4) Longueur variable avec Données (4 à 249 octets)

3) Longueur fixe avec Données (8 Octets)

DCH DA SA

A2H DA SA FC DU FCS 16H

68H LE LEr 68H DA SA FC DSAP SSAP DU FCS 16H

10H DA SA FC FCS 16H

E5H5) Acquittement court

ACK : pour des requêtes en SDA

NACK : pour des requêtes en SRD (No data available)

DA = Adresse DestinationSA = Adresse source FC = Code Fonction DU = DonnéesDSAP = SAP DestinationSSAP = SAP SourceLE = LongueurLEr = Longueur répétéeFCS = Checksum (Mod 256 hors délimiteurs)DCH, 10H, A2H, 68H = Délimiteur début 16H = Délimiteur de fin

Trame maximum 255 Octets, transmission asynchrone, caractère sur 11 bits : 1 Start, 1 Stop, 8 data Bits, parité paire.

66

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Profibus DP-V0 : Echange Cyclique

67

temps

1

Cycle i+1

Lorsqu’un maître DP possède le Jeton, il effectue dans l'ordre :

Maître DPM5

Esclave 23 Esclave 3 Esclave 4

PROFIBUS-DP

Cycle i PROFIBUS

Maître DPM5 possède le Jeton

Service couche 2 de Base Profibus : Echange cyclique des E/S de chaque esclave

Config.Diag.Esclave

1/2/3

! Configuration/Diagnostic Esclave si Défaut (état remonté précédemment)

! Polling en Ecriture/lecture des E/S de ses esclaves DP

RechercheStationmaître

FDL_Req

! Recherche d’une autre station maître (FDL_Request)

Circulation duJeton

Jeton

! Passage du jeton au Maître suivant (Circulation du jeton dans l’anneau logique)

Ecrire les Sorties

Lire les Entrées

@3 @4 @23

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Profibus DP-V1 : Echange

68

temps

1

Cycle i+1

Acyclique

LectureEcriture

E/S d'un autre maître

R/W 3/4/23

!même conctionnement que Cycle DP-V0

Maître DPM5

Esclave 23 Esclave 3 Esclave 4

PROFIBUS-DP

Cycle i PROFIBUS

Maître DPM5 possède le Jeton

UN maitre peut lire ou écrire dans les esclaves d'un autre maître

Config.Diag.Esclave

1/2/3

RechercheStationmaître

FDL_Req

Circulation duJeton

Jeton

Ecrire et Lire toutes les E/S

@3

Ecrire les SortiesLire les Entrées

@4 @23

+ Accès acyclique sur demande par Programme :!à tout module d’E/S adressable individuellement!Paramétrage, exploitation, visualisation des alarmes ( alarme d’état, de mise à

jour, de constructeur) des appareils de terrain intelligents

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Profibus : un réseau Déterministe

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Temps de Rotation ConsignéTTR (Token Target Rotation Time),

0TTR

Marge temporelle

de rétention du jeton

Temps de Rotationen cours TRR (Token Real

Rotation Time)

Fonctionnement rapide et sécurisé : temps de rotation du jeton dans l'anneau logique est surveillé en permanence par chaque station active.

Chaque station maître mesure le temps de rotation du jeton (intervalle entre deux réceptions de jeton consécutives) TRR (Token Real Rotation Time) et le compare à un temps consigné TTR (Token Target Rotation Time)

Le temps restant est utilisable par la station active pour émettre des télégrammes TRR < TTR

Méthode hybride : Token Bus + Maître / Esclave à fonctionnement déterministe

Passage Jeton au maître suivant

Réception Jeton

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Temps Cycle Bus DP

70

Le maître lit 2 octets d ’entrées et écrit 2 octets de sorties par un service SRD (Send and Request Data) dans chaque esclave :

" à 0,5 MBps = 20,5 ms pour 30 esclaves" à 1,5 MBps = 8,8 ms pour 30 esclaves" à 12 MBps = 2,1 ms pour 30 esclaves

0

2,05

4,10

6,15

8,20

10,25

12,30

14,35

16,40

18,45

20,50

1 5 10 20 30

2,0

4,6

7,7

14,1

20,5

0,92,0

3,3

6,1

8,8

0,3 0,5 0,8 1,5 2,1

[ms]

[Number ofSlaves]

12MBaud1.5MBaud500kBaud

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Temps Réseau Vs Temps

Temps de Réaction global : du Capteur au Variateur

PLCAPI

PROFIBUS-DP 12 MBit/s

71

45%

2%

45%

2%

Variateur 20ms Temps réponse convertisseur

1ms Temps Bus Profibus

1ms Temps Bus Profibus

Temps consommé Réseau Profibus DP : 4%

6% 3ms Filtre acquisition E/SAcquisition

20ms Temps cycle APIAPI

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PROFIBUS-DP

PLC

Esclave 7

RS 485 jusqu ’à 12 MBit/s

API

Esclave 15 Esclave 16

Maître DP 1Sniffer PROFIBUSProfiscope, ProfiTrace, …

Esclave 8 Esclave 11

Maître DP 9

Analyse de Trafic d'un réseau Profibus DP

• Capturer les trames circulant sur le réseau• Analyser le contenu et le séquencement des trames• Diagnostiquer un dysfonctionnement du réseau (mise au point, défaillance)

analyseurs ABB pH/Redox (ORP) Variateur Bloc E/S déportéesPupitre Opérateur

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Séquencement des échanges

73

Un cycle de polling réseau= 4,158 ms

( à 1,5 MBps)

2 Maîtres4 Esclaves

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Configuration par Fichier GSD

74

Fichiers de Configuration équipement (Fichier GSD)

PLC

PROFIBUS

API

• Chaque équipement Profibus-DP est caractérisé par un fichier de configuration «fichier GSD» ! Configuration Software : Generic Station Description

• Un Fichier GSD : • Fichier ASCII, à structure normalisée, fournit par le constructeur de l'équipement.

• contient toutes les caractéristiques réseau d’un équipement Profibus maître ou esclave (Réf constructeur, Nbr et type d'E/S, débits possibles, …)

GSD GSD GSD GSD

PROFIBUS Atelier de

ConfigurationConfiguration Système

Maître

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Configuration Réseau Profibus-Configuration Logique du Réseau par "Drag & Drop" des Fichiers GSD

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Catalogue de Fichiers GSD

Déclaration des E/S de l'esclave

;================================================================; GSD-Datei für das Produkt BIS C-6002; Fa. Balluff GmbH; Stand: 1.0 - M.Speidel 07158/173-187;================================================================#Profibus_DPVendor_Name = "Gebhard Balluff GmbH & Co."GSD_Revision = 2Model_Name = "BIS C-6002"Revision = "Ausgabestand 1.0"Ident_Number = 0x051FProtocol_Ident = 0Station_Type = 0FMS_supp = 0Hardware_Release = "V1.0"Software_Release = "V1.0"9.6_supp = 119.2_supp = 193.75_supp = 1187.5_supp = 1500_supp = 11.5M_supp = 13M_supp = 16M_supp = 112M_supp = 1MaxTsdr_9.6 = 60MaxTsdr_19.2 = 60MaxTsdr_93.75 = 60MaxTsdr_187.5 = 60MaxTsdr_500 = 100MaxTsdr_1.5M = 150MaxTsdr_3M = 250MaxTsdr_6M = 450MaxTsdr_12M = 800Redundancy = 0Repeater_Ctrl_Sig = 024V_Pins = 0;;---Slave spezifische Werte---;Freeze_Mode_supp = 1Sync_Mode_supp = 1Auto_Baud_supp = 1Set_Slave_Add_supp = 0User_Prm_Data_Len = 0x06User_Prm_Data = 0x00,0x80,0x00,0x82,0x00,0x02Min_Slave_Intervall = 0x0005 ;0,5msModular_Station = 1Max_Module = 0x01Max_Input_Len = 0x80Max_Output_Len = 0x80Max_Data_Len = 0x0100Max_Diag_Data_Len = 6Bitmap_Device ="BIS60x2n"Slave_Family = 11

Fichier GSD

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Exemple de fichier GSD#Profibus_DPGSD_Revision = 1; File: sickb200.gsd 3. Juli 2000Vendor_Name = "SICK AG"Model_Name = "BMV (SICK)"Revision = "V2.12"Ident_Number = 0xB200;Protocol_Ident = 0 ; DP NormStation_Type = 0FMS_supp = 0Hardware_Release = "Revision E"Software_Release = "V2.12"Slave_Family = 0;9.6_supp = 119.2_supp = 193.75_supp = 1187.5_supp = 1500_supp = 11.5M_supp = 13M_supp = 16M_supp = 112M_supp = 1;MaxTsdr_9.6 = 60MaxTsdr_19.2 = 60MaxTsdr_93.75 = 60MaxTsdr_187.5 = 60

MaxTsdr_500 = 100MaxTsdr_1.5M = 150MaxTsdr_3M = 250MaxTsdr_6M = 450MaxTsdr_12M = 800;Redundancy = 0Repeater_Ctrl_Sig = 224V_Pins = 0Implementation_Type = "SPC3";Freeze_Mode_supp = 1Sync_Mode_supp = 1Auto_Baud_supp = 1Set_Slave_Add_supp = 0Min_Slave_Intervall = 1Modular_Station = 1Max_Module = 1 Max_Input_Len = 244Max_Output_Len = 244Max_Data_Len = 448Modul_Offset = 0Fail_Safe = 0Max_Diag_Data_Len = 8; Module = "8 Byte IN,8 Byte OUT" 0x17,0x27EndModuleModule = "16 Byte IN, 8 Byte OUT" 0x1f,0x27EndModule

Spécifications

Esclave D

PSpécifications générales

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STOP 8H

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Fichier Bal6051f.GSD

;================================================================; GSD-Datei für das Produkt BIS C-6002; Fa. Balluff GmbH; Stand: 1.0 - M.Speidel 07158/173-187;================================================================

#Profibus_DP

Vendor_Name = "Gebhard Balluff GmbH & Co."GSD_Revision = 2Model_Name = "BIS C-6002"Revision = "Ausgabestand 1.0"Ident_Number = 0x051FProtocol_Ident = 0Station_Type = 0FMS_supp = 0Hardware_Release = "V1.0"Software_Release = "V1.0"9.6_supp = 119.2_supp = 193.75_supp = 1187.5_supp = 1500_supp = 11.5M_supp = 13M_supp = 16M_supp = 112M_supp = 1MaxTsdr_9.6 = 60MaxTsdr_19.2 = 60MaxTsdr_93.75 = 60MaxTsdr_187.5 = 60MaxTsdr_500 = 100MaxTsdr_1.5M = 150MaxTsdr_3M = 250MaxTsdr_6M = 450MaxTsdr_12M = 800Redundancy = 0Repeater_Ctrl_Sig = 024V_Pins = 0;;---Slave spezifische Werte---;Freeze_Mode_supp = 1Sync_Mode_supp = 1Auto_Baud_supp = 1Set_Slave_Add_supp = 0User_Prm_Data_Len = 0x06User_Prm_Data = 0x00,0x80,0x00,0x82,0x00,0x02Min_Slave_Intervall = 0x0005 ;0,5msModular_Station = 1Max_Module = 0x01Max_Input_Len = 0x80Max_Output_Len = 0x80Max_Data_Len = 0x0100Max_Diag_Data_Len = 6Bitmap_Device ="BIS60x2n"Slave_Family = 11

Module = "consistent, 2 words I and O" 0x40,0xC1,0x80,0xC1EndModuleModule = "2 words I and O" 0x40,0x41,0x80,0x41EndModule

Module = "consistent, 3 words I and O" 0x40,0xC2,0x80,0xC2EndModuleModule = "3 words I and O" 0x40,0x42,0x80,0x42EndModule

Module = "consistent, 4 words I and O" 0x40,0xC3,0x80,0xC3EndModuleModule = "4 words I and O" 0x40,0x43,0x80,0x43EndModule

Module = "consistent, 5 words I and O" 0x40,0xC4,0x80,0xC4EndModuleModule = "5 words I and O" 0x40,0x44,0x80,0x44EndModule

; idem 6, 7, 8, 9 words

Module = "consistent, 10 words I and O" 0x40,0xC9,0x80,0xC9EndModuleModule = "10 words I and O" 0x40,0x49,0x80,0x49EndModule

Module = "consistent, 11 words I and O" 0x40,0xCA,0x80,0xCAEndModuleModule = "11 words I and O" 0x40,0x4A,0x80,0x4AEndModule

Module = "consistent, 12 words I and O" 0x40,0xCB,0x80,0xCBEndModuleModule = "12 words I and O" 0x40,0x4B,0x80,0x4BEndModule

Module = "consistent, 13 words I and O" 0x40,0xCC,0x80,0xCCEndModuleModule = "13 words I and O" 0x40,0x4C,0x80,0x4CEndModule

Module = "consistent, 14 words I and O" 0x40,0xCD,0x80,0xCDEndModuleModule = "14 words I and O" 0x40,0x4D,0x80,0x4DEndModule

Module = "consistent, 15 words I and O" 0x40,0xCE,0x80,0xCEEndModuleModule = "15 words I and O" 0x40,0x4E,0x80,0x4EEndModule

Module = "consistent, 16 words I and O" 0x40,0xCF,0x80,0xCFEndModuleModule = "16 words I and O" 0x40,0x4F,0x80,0x4FEndModule

Module = "consistent, 32 words I and O" 0x40,0xDF,0x80,0xDFEndModuleModule = "32 words I and O" 0x40,0x5F,0x80,0x5FEndModule

Module = "consistent, 64 words I and O" 0x40,0xFF,0x80,0xFFEndModuleModule = "64 words I and O" 0x40,0x7F,0x80,0x7FEndModule

Identification Profibus 0x051F

Equipt BIS C-6002

Profibus DP

Esclave DP

Vitesse Bus

Adr esclave non config par maître

Vitesse auto config

Esclave Supporte mode synchro E/S

Station modulaire : 1 seul module

128 octets E et S maxiCumul maxi 256 octets6 octets de diag esclaveFamille Ident Systems

Délai max réponse esclaveUnité Temp bit

Fréquence Maxi polling (*100 µs)

Nb octets param. et valeurs défaut

Choix de module

possible sur l’esclave

EtTaille d’E/S

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Couche 2 : Paramètres de configuration

Temps de Rotation du

Jeton9 ms à

1,5MBps

Toutes les valeurs sont entrées en Temps Bit 1,5 MBps : 1 Tbit = 0,66 µs12 MBps : 1 Tbit = 0,083 µs

= 83 ns

78

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PROFIBUS DP : Paramètres de configuration HSA = Highest Station Address : Adresse de la station active la plus élevée. Les stations passives peuvent avoir une adresse supérieure à HSA. (2 à 126)

TS = Adresse physique de cette station : 0 à 126.

RETRY_CTR = Compteur de répétitions : Nb de répétitions du télégramme en absence de réponse. ( 1 à 8 )

TSL =Time Slot : Temps d'attente de réception : Ne peut pas être inférieur à 2 ms.

TSET = Temps mort : Temps qui peut s'écouler entre un événement (par ex. la réception de caractères ou l'écoulement d'un temps interne de surveillance) et la réaction à cet événement. Plage des valeurs : 1 à 255 b/s.

MIN_TSDR = Délai minimum entre la réception du dernier bit d'un télégramme et l'émission du premier bit du télégramme suivant. Plage des valeurs : 10 à 65535 b/s.

MAX_TSDR = Délai maximum entre la réception du dernier bit d'un télégramme et l'émission du premier bit du télégramme suivant.

TTR = Target- Rotation-Time : Temps de Rotation du jeton : Ce paramètre a une influence critique sur les performances du système. Cette valeur détermine le temps maximum de rotation du jeton pour toutes les stations actives présentes sur l'anneau logique. Lors de la réception du jeton, ce temps est comparé avec le temps de cycle effectivement écoulé. Selon le résultat de cette comparaison, le système détermine si la station considérée peut expédier des télégrammes (les messages de type "prioritaires" prédominent).

GAP Factor = Facteur d’actualisation de liste : Période d’émission d’une invitation pour une nouvelle station à se connecter sur le bus

79

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Gestion du Bus à Jeton

80

Pour la gestion de l'anneau logique, chaque station active, mémorise 3 paramètres :• TS (This Station) : @ station locale maître• PS (Previous Station) : @ station active précédente dans l'anneau logique • NS (Next Station) : @ station active suivante dans l'anneau logique

Chaque station gère trois tables internes :

TS = 8NS = 11PS = 2

TS = 2NS = 8PS = 11

TS = 11NS = 2PS = 8

EsclaveTS = 10

LAS : List of Active Stationcontient les adresses des stations maîtres du réseau(constituée pendant l’écoute du réseau)

GAPL : Gap List (locale)contient les adresses des maîtres manquants entre TS et NS

Live Listcontient les adresses de toutes les stations sur le réseau (maîtres et esclaves)(constituée pendant l’écoute du réseau)

EsclaveTS = 15

LAS : 2,8,11GAPL : 9,10LiveList : 2,8,10,11,15

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SA= 1 DA=1TOKEN

Requête FDL-Status

« Esclave Passif »

SA= 1 DA=2

Requête FDL-Status

« Prête à entrer dans l ’anneau logique »

SA= 1 DA=3

Au Début, la station 1 est la première station active sur le réseau …. elle va scruter le réseau pour connaître qui est connecté : LAS, LiveList

S t a t i o n 2 introduite dans la LiveList

Station 3 (NS) introduite dans la LAS TOKEN

SA= 1 DA=3

ACK

TS = 2

TS = 1NS = 2

PS = 3

TS = 3NS = 1PS = 1LiveList

LAS

GAPL

LAS

GAPL

LAS

Initialisation de l ’anneau logique

81

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Requête FDL-Status

3 Réponses possibles :

• Station active Prête à entrer dans l ’anneau• Station active Non Prête• Station Passive

« G » ou « GapFactor » Facteur d'actualisation de la GAPLIST

Cycliquement à chaque jeton, une station active met à jour sa GAPLIST par une FDL-Request d ’un numéro prélevé dans la GAPLIST. Le facteur d'actualisation du GAP est un multiple du Temps de rotation du jeton (TTR). Le laps de temps entre deux actualisations est donné par la formule : TTR * G (de 1à 100)

TOKEN

TS = 2TS = 1NS = 3

PS =

TS = 3NS = 1PS =2GAPL

1, 3LAS

4,5GAPL

1, 3LAS

5HSA

Réponse

SA= 1 DA=2Requête FDL-Status

Slot Time

Entrée et Sortie de l ’anneau logique

82

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Le jeton circule entre les maîtres, dans le sens des adresses croissantes d ’une station active (maître) à l ’autre, pour former un anneau logique.

TS = 8NS = 11PS = 2

TS = 2NS = 8

PS = 11

TS = 11NS = 2PS = 8

EsclaveTS = 10

TOKENSA= 2 DA=8

TOKENSA= 2 DA=8

Slot Time

TOKENSA= 2 DA=8

Slot Time1e Rep

TOKENSA= 2 DA=11

Slot Time2e Rep

Circulation du Jeton

83

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Exercice Adressage / Câblage

PC2

ET 200M

200 m

3 m

10 m

5 m

500 m

1) Plan d'adressage Réseau sachant que

E/S WAgo et Pupitre OP sont gérés par l'API

PAsserelle DP/ASi et ET 200 M sont gérés par PC

2) Câblage Réseau84

Pupitre Opérateur Profibus

Bloc E/S déportées

Passerelle DP/AS-i

PC API Schneider

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Actuator Sensor Interface

Normalisé EN 50-295

Le Réseau AS- i

85

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! Réseau de terrain de type "Sensor Bus", destiné à interfacer directement des capteurs et des actionneurs au plus près du processus à commander, dans un concept "Zéro Armoire".

! simplicité et le gain de temps pour câblage des entrées/sorties;! Temps d'accès aux entrées/sorties déportées garantie à 5ms pour 248 E/S! offre multi-constructeurs d'équipements

! AS-i (Actuator Sensor Interface) né en 1993, des travaux du consortium AS-i (Siemens, Peperl+Fuchs, Schneider, Festo, Eurotherm, …

! Association mondiale de plus de 65 constructeurs et fournisseurs de matériel d'automatisation

! Normalisé EN 50-295

Actuator Sensor Interface AS-i

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# Noeud ASi avec Indice de protection jusqu’à IP67

# Bus Maître-Esclave (Maxi. 31 ou 62 selon version A/B)

# Le maître scrutation 248 E/S TOR < 5 ms

# Chaque esclave possède 4 E + 4S TOR ( ou 1 Voie ANA)

# Câble 2-fils non-blindés, connectique Vampire

#Téléalimentation : Les esclaves sont alimentés par le Bus (Données et puissance sur le même câble)

# Topologie libre, Max. de ligne 100 m (500m avec 4 répéteurs)

# Pas de Résistance de terminaison

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Topologie mixte AS-i

88

Topologie Arborescente généralement utilisée avec AS-i

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Adressage des esclaves (par défaut @0) :

Manuel via un Pocket de Configuration

Automatique par le Maître AS-i : Connecter un esclave après l'autre sur le bus

Alimentation 30 V DC

1 Maître Asi

Dérivation électrique longueur totale 100m

Extension 300 m par répéteur

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Esclave AsiBloc 4 S TOR

Pocket de configuration adresse ASi

Energie

Alim de Puissance

Alim de BusASi

Esclave AsiAPI Logo Siemens

Esclave AsiAPI Mitsubishi

Esclaves AsiBlocs 4 E TOR

PasserelleProfibus-DP /

ASi

Esclave AsiColonne

Lumineuse

Bornier d ’Entrées / Sorties

Bus ASi

Plate-forme AS-i

90

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Le câblage du bus de transmission s'effectue avec un câble spécifique AS- i:

$ un câble plat jaune non blindé, $ bifilaire 2 * 1,5 mm2, résistance de 27 m!/m

$ (ASi +) : Marron , (ASi -) Bleu$ à gaine auto-cicatrisante$ de couleur jaune$ à détrompage mécanique avec méplat sur un côté

Connexion des deux e n t r é e s a v e c connecteur M12

Câble jaune AS-i

Câblage AS-i

% Connectique M12 Normalisée IEC 612076-2

91

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Module 4E/4S ASi

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! Option Second câble pour alimenter les actionneurs nécessitant plus de puissance que celle fournie par le câble jaune

• Câble noir : sous 30 V et 2A maximum.• Câble rouge : alimentation secteur 220 V alternatif

! Câble ASi jaune : Bus Standard fournit la tension d'alimentation (30 V sous 2,2 A) et transporte le signal Numérique. Le Bus alimente les stations dans la limite de consommation du courant alimenter (télé-alimentation). Typiquement un esclave AS-i consomme de 15 à 60 mA et un maître 100 mA.

! Pas de résistance terminale sur un bus AS-i.

! Il existe trois types de câble : PUR , TPE , EPDM (caoutchouc).

Câbles AS-i : Jaune / Noir / Rouge

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Maître ASI

Le maître AS-i possède deux tables de 16 octets contenant les images des E/S du réseau AS-i

Avec une seule requête, le maître Asi écrit les 4 bits de sortie dans l ’esclave, etreçoit en retour les 4 bits d ’entrée

4 Sorties

@1@2 @3

@31

4 Entrées 4 Entrées1 1 0 0

@4 @7

@1@2 @3

@31

Table Entrées ASi Table Sorties ASi

Réseau Supérieur

Alim ASI

1 1 0 0

012

15

1 0 0 1

1 0 0 1

"

&& 0 1 1 0

0 1 1 0

Tables d'Echanges E/S du Réseau ASi

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Asi 1Asi 2

Asi 5

Asi 16

IB1QB12

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Analyseur de Trafic Asi

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Modulation APM (Alternative Pulse Modulation)Télé-alimentation par le bus

Câbles bifilaires spécifiques jaune, noir, rouge

Couche Physique

Gestion Maître / Esclave : Question - Réponse, Diffusion.Service périodique de polling des esclaves (max 31)

Service apériodique de configurationContrôle d'erreur par bit de parité

Couche Liaison de Données

VIDECouches Présentation

Lecture / Ecriture de bitsLecture d'état

Gestion d'adresse esclaveInitialisation esclave

Paramétrage et configuration esclave

Couche Application

Couches Session VIDE

VIDECouches Transport

VIDECouches Réseau

Réseau AS-i

AS-i et le Modèle OSI

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• On parle de "Capteur / Actionneur « Asifié » "

L'intelligence d'AS-i est intégrée dans un circuit ASIC (Application Specific Integrated Circuit) qui gère toutes les fonctions du capteur ou de l'actionneur afin d'informer le réseau sur l'état de la communication, la disponibilité et l'état du capteur.

Module 2I / 2O Bihl + Wiedemann GmbH

BW1444

Plug & Play

"Connect & Comm"

Circuit spécialisé ASIC pour station AS-i

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Signal Numérique Transmis sur le Bus AS-i

• Tension Bus + 30 V

Pas de Réponse Esclave

Réponse sclave sur 7 bits

Polling Maître sur 14 bits

Polling Maître sur 14 bits

Une trame AS-i est une succession d'impulsions positives et négatives autour d'une tension Vb, fournie par l'alimentation de bus.

La largeur d’une impulsion de tension positive ou négative est comprise entre 750 et 875 "s.

• Modulation APM +/- 2,5 V • (5V Crête à crête)

Transmission par Modulation sur le Bus AS-i

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Polling périodique des esclaves par le maître AS-i! Ecriture des 4 sorties – Lecture des 4 Entrées

! Cycle de 150 µs / esclave

! Cycle Total 4,8 ms pour 31 Esclaves

% Le profil Asi 7.1 permet de gérer des Esclave Analogique avec 12 bits d ’Entrées et 12 bits de Sorties : Accessibilité en 4 cycle Asi.

Trame Polling Maître (14 bits)

St Eb

EbSt

0 Cb A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 Pb 1

Trame Réponse Esclave (7 bits)

0 I3 I2 I1 I0 Pb 1

Bit d'ordre0 = Données ou paramétrage 1 = Commande

Adresse esclave Données écrites vers esclave ou Code fonction demandé

ParitéDonnées lues sur esclave

Parité

Time Out Réponse 10 Temps bits, (Temps Bit = 6 µs, cela correspond à un débit approximatif de 166 KBps)

Polling Périodique et Trames AS-i

STOP CM

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A partir de la mise sous tension ou d'un reset, le maître AS-i le maître enchaîne 4 phases pour intialiser le fonctionnement du réseau

2. Phase de détection consiste à scruter tous les esclaves de 1 à 31, afin de détecter leur présence et de mémoriser leur profil et adresse. (Cf. Service RDID)La table des esclaves reconnus est construite durant cette phase

3. Phase d’activation le maître scrute chaque esclave détecté durant la phase précédente, afin de l'activer pour la scrutation cyclique à venir.La table des esclaves actifs (LAS List of Active Stations). est construite durant cette phase

4. Régime permanent du réseau. Le maître interroge cycliquement les esclaves en lecture/écriture d ’E/S, une requête de paramétrage et une requête de diagnostic. Le cycle complet d'interrogation de 31 esclaves maximum est borné à 5 ms

Les Phases du maître AS-i

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Réseau AS-I SAFE : Objectifs

! Intégration et Gestion des équipements de sécurité (tel que ARRET d'URGENCE directement sur le Bus ASi (EN 954-1):

" Arrêt d‘urgence" Barrière immatérielle" etc.

! Mixage d‘équipements AS-i Safe et AS-i Standard sur le même câble jaune

! Moniteur de sécurité AS-i remplace API de sécurité

! Diagnostic via un maître standard AS-i

SAFETY AT WORK101

! SAFE = SECURITE