Fonction Communiquer – Réseaux de terrain Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STM

Fonction Communiquer – Réseaux de terrain Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STM

Fonction Communiquer – Réseaux de terrain
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STM

Introduction

Les réseaux de terrain (Fieldbus) sont des réseaux industriels spécialisés permettant la communication entre automates, capteurs et actionneurs. Ils jouent un rôle crucial dans les systèmes automatisés modernes.

Automate Réseau de terrain Capteurs Actionneurs IHM

1. Types de réseaux de terrain

1.1 Principaux standards

Réseaux bas niveau

  • AS-I (Capteurs/actionneurs)
  • IO-Link (Point à point)

Réseaux haut niveau

  • Profibus DP
  • Modbus RTU
  • CANopen

1.2 Comparatif des caractéristiques

Réseau Débit Portée Topologie
AS-I 167 Kbit/s 100m Bus
Profibus DP 12 Mbit/s 100-400m Bus
Modbus RTU 115 Kbit/s 1.2km Bus

2. Protocole Modbus

2.1 Architecture Modbus

Maître Slave 1 Slave 2 Bus RS485

2.2 Trame Modbus RTU

Adresse Fonction Données CRC
1 octet 1 octet N octets 2 octets
/* Exemple de trame pour lire 2 registres */
01 03 00 00 00 02 C5 CB
Adr1 Fct3 Addr Reg Nbr CRC

3. AS-Interface (AS-I)

3.1 Architecture AS-I

Maître AS-I Alim Câble jaune AS-I Capteur Actionneur Module

3.2 Caractéristiques techniques

  • Topologie : Bus avec alimentation intégrée
  • Câble : Jaune, 2 fils (données + alimentation)
  • Adressage : Jusqu’à 62 esclaves (AS-I V3)
  • Transmission : 167 Kbit/s, temps cycle ≤ 5ms

4. Profibus DP

4.1 Architecture Profibus

Maître (Master)

  • Contrôle le bus
  • Initie les échanges
  • Automate, PC

Esclave (Slave)

  • Répond aux requêtes
  • Capteurs, actionneurs
  • Pas d’initiative

4.2 Installation physique

Maître Slave 1 Slave 2 Ω

Règles d’installation :

  • Câble blindé (paire torsadée)
  • Terminaisons aux extrémités (220Ω)
  • Débit jusqu’à 12 Mbit/s (selon longueur)

5. Intégration réseau

5.1 Architecture hiérarchique

Ethernet TCP/IP (Niveau entreprise) Profibus DP Ethernet/IP AS-I IO-Link Modbus

5.2 Passerelles de communication

Fonctions des passerelles :

  • Conversion de protocoles (ex: Profibus ↔ Ethernet)
  • Isolation électrique entre réseaux
  • Filtrage et routage des données

Exercice d’application

On souhaite concevoir un réseau industriel avec :

  • 1 automate maître
  • 8 capteurs analogiques
  • 12 actionneurs tout-ou-rien
  • 1 IHM de supervision

1. Proposer une architecture réseau adaptée

2. Justifier les choix des protocoles


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