les réseaux de terrain profibus-dp et as-iebajic.free.fr/iutnb/lp sari/cm rci 2 prof les reseaux de...
TRANSCRIPT
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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.
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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-)
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 65
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
Profibus : un réseau Déterministe
69
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 72
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
Séquencement des échanges
73
Un cycle de polling réseau= 4,158 ms
( à 1,5 MBps)
2 Maîtres4 Esclaves
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
Configuration Réseau Profibus-Configuration Logique du Réseau par "Drag & Drop" des Fichiers GSD
75
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
76
STOP 8H
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
77
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
Actuator Sensor Interface
Normalisé EN 50-295
Le Réseau AS- i
85
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
! 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
86
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 87
# 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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
Topologie mixte AS-i
88
Topologie Arborescente généralement utilisée avec AS-i
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 89
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
Module 4E/4S ASi
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
! 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
92
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 93
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 94
Asi 1Asi 2
Asi 5
Asi 16
IB1QB12
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 95
Analyseur de Trafic Asi
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
96
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 97
• 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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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
98
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 99
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle 100
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
Licence Professionnelle AII-SARI - IUT Nancy - Université de Lorraine - Eddy BAJIC - Module Réseau de Communication Industrielle
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