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.
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
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
01 03 00 00 00 02 C5 CB
Adr1 Fct3 Addr Reg Nbr CRC
3. AS-Interface (AS-I)
3.1 Architecture AS-I
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
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
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