C est un fait. Les réseaux basés sur

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1 RÉSEAUX INDUSTRIELS Ethernet industriel s ouvre Depuis plus de vingt ans, les réseaux Ethernet n ont cessé de prendre de l ampleur dans l industrie. Ils sont restés longtemps cantonnés aux applications de supervision ou de gestion d entreprise. Leurs performances s améliorant, ils cherchent aujourd hui à remplacer les bus de terrain. Les principaux réseaux du marché sont soutenus par des associations. Leurs protocoles, autrefois propriétaires, deviennent pour la plupart des standards ouverts, au grand soulagement des utilisateurs qui vont gagner en compatibilité et en facilité d installation. C est un fait. Les réseaux basés sur Ethernet s imposent progressivement dans diverses applications industrielles. A l apparition du standard, il y a plus de vingt ans, on lui reprochait un manque de déterminisme et de capacités en temps L essentiel Le passage à un réseau d entreprise unique, allant de la gestion d entreprise aux capteurs sur le terrain, devient peu à peu une réalité Rockwell et Schneider, les leaders actuels du marché de l Ethernet industriel, se sont associés au sein de l ODVA avec pour ambition la spécification d un protocole universel Siemens préfère mettre l accent sur la performance de sa solution Ethernet industriel et compte sur la migration du parc Profibus vers Profinet Des standards spécifiques permettent d obtenir des communications temps réel dur pour les applications critiques La compétition entre constructeurs change : elle ne se fera plus pour la domination d un standard, mais concernera plutôt la performance des produits d automatismes réel. On pensait jusqu alors qu Ethernet ne descendrait jamais jusqu au niveau des réseaux de terrain industriels. Il est donc resté longtemps cantonné aux réseaux d entreprises, pour les applications appelées E R P ( E n t e r p r i s e Ressource Planning), de supervision ou de MES (Manufacturing Execution System). Les solutions temps réel sont disponibles depuis seulement la fin des années 90. Les industriels ont alors commencé à envisager Ethernet industriel comme une alternative aux réseaux de terrain pour les applications d automatismes ou de contrôle d Entrées/ Sorties, voire de contrôle d axes. Ces réseaux Ethernet industriels rapides ont l avantage de pouvoir communiquer avec les réseaux Ethernet d entreprise se situant à des niveaux supérieurs. Cependant, quelques freins empêchaient toujours l adoption des réseaux Ethernet au niveau industriel. Premier frein : chaque réseau est propriétaire et fait l objet d un brevet. Ce qui ne facilite pas le choix des industriels. Difficile aussi d accorder sa confiance à une seule entreprise aussi puissante soit-elle. Beaucoup d utilisateurs ont donc attendu que l offre des différents standards Ethernet industriels se clarifie avant de l adopter en tant que réseau de terrain. Une attente qui est sur le point d aboutir, puisque La diffusion d Ethernet est désormais poussée par de grandes associations de constructeurs. Rockwell Automation l heure est à la généralisation de standards ouverts, offrant une certaine compatibilité entre constructeurs. «Ne plus prendre les utilisateurs en otage» «La compétition entre constructeurs doit se déplacer», déclare Serge Catherineau, responsable marketing pour les applications d automatismes chez Schneider Electric. Le groupe à l origine de Modbus/TCP a en effet modifié son discours marketing pour coller au plus près des besoins des utilisateurs. «Nos clients en ont assez qu on leur parle de protocoles de communication et de problèmes de compatibilité, poursuit-il. Ce sont des automaticiens, qui ont envie de parler d automatismes. Nous devons donc mettre en avant les caractéristiques techniques de nos produits, car c est ce qui intéresse les clients. Pour le reste, c est à nous, constructeurs, de nous accorder pour trouver un standard qui soit simple à installer et simple à utiliser.» Un changement d orientation vers une vision plus pragmatique du marché, qui se retrouve d ailleurs aujourd hui chez la plupart des principaux fournisseurs : Siemens, Rockwell Automation et Schneider Electric, bien sûr, mais aussi B&R, Beckhoff ou encore Mitsubishi Electric. Ce changement d orientation passe par la création d associations de constructeurs qui œuvrent pour la promotion d un standard et la mise à disposition de ces spécifications. Plusieurs acteurs importants de l Ethernet industriel se sont regroupés autour d un même standard. L ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) rassemble plus d une centaine de fabricants, parmi lesquels Rockwell Automation et Schneider Electric, donc, mais aussi Omron Corporation, Cisco Systems et Eaton Electric. Schneider Electric a rejoint l association en avril Tous les acteurs travaillent à la diffusion de CIP (Common Industrial Protocol), un protocole Ethernet industriel ouvert, standard et libre de droits. Des associations pour le soutien des protocoles Certes, on est encore loin des membres que compte l association Profibus International. Mais cette dernière est plus 32

2 et gagne le terrain L ODVA, l association qui détient les droits d EtherNet/IP (de Rockwell Automation) compte désormais Schneider Electric parmi ses membres actifs. Une collaboration d envergure, car deux des principaux constructeurs du marché se trouvent unis autour d un seul et même standard. ancienne et s occupe à la fois des spécifications de Profinet, réseau Ethernet industriel, et du réseau de terrain Profibus. On y trouve également des membres d importance, avec la présence de Siemens, Phoenix Contact, Harting, Bosch ou encore Wago. Chaque association expose des arguments différents relatifs à la standardisation et l ouverture de son protocole. En termes de parc installé, une étude d ARC Advisory Group, cabinet de consultants et d analystes spécialisés dans l industrie, a montré que Rockwell Automation et Schneider Electric représentaient chacun environ 25 % du marché des différents composants Ethernet industriel vendus dans le monde, Siemens arrivant en troisième position avec environ 10 % de parts de marché. Les deux membres de l ODVA entendent donc contenir l essor de la solution Profinet soutenue par Siemens. Au cœur du CIP : EtherNet/IP Les choix effectués par les deux associations présentent bien entendu des différences. La principale est la manière dont le protocole Ethernet standard a été adapté pour devenir Ethernet industriel. L ODVA met en avant le caractère standard de son produit EtherNet/IP (qui signifie EtherNet / Industrial Protocol, à ne pas confondre avec Ethernet TCP/IP, pour Ethernet Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Le principe d EtherNet/IP, une technologie développée par les ingénieurs de Rockwell Automation, est de modifier le moins possible les différentes couches du modèle OSI des trames Ethernet. «Notre souhait était de concevoir un réseau Ethernet industriel qui modifie le moins possible les spécifications d Ethernet standard, explique Vincent Laulanet, responsable de marché chez Rockwell Automation. Nous avons développé un composant logiciel qui s ajoute à la dernière couche du modèle OSI. Il s installe en parallèle des protocoles ftp (transfert de fichiers), http (configuration et diagnostic à distance), smtp (messagerie) ou snmp (gestion du réseau). EtherNet/IP possède donc les mêmes caractéristiques qu un réseau Ethernet Rockwell Automation 33

3 Les couches du modèle OSI Tout échange sur un réseau Ethernet s effectue selon un mode spécifique d encapsulage des données. Il répond à la norme ISO 7498, aussi appelée OSI (Open Systems Interconnection), qui préconise l utilisation de sept couches successives (quatre pour le mode de communication et trois pour l application). Voici une rapide explication pour chacune de ces couches : 1 - Physique Cette couche précise le média utilisé pour la transmission des données (filaire ou sans fil, émission cadencée ou continue, etc.) 2 - Liaison Elle détermine le protocole physique de transmission (par exemple : Ethernet 10/100Base-T ou Gigabit Ethernet) 3 - Réseau C est ici que l on précise s il s agit d une communication utilisant le protocole IP. Plus généralement, il s agit du mode d adressage entre l émetteur et le destinataire. 4 - Transport Elle gère l acheminement des données et le contrôle de la transmission. Dans le cas d Ethernet industriel, il s agira le plus souvent de TCP ou d UDP. 5 - Session Pour la partie applicative, c est la couche qui prend en charge l ouverture et la fermeture des sessions de communication. 6 - Présentation Elle précise le mode de codage des données. Pour un message, il s agit de déterminer s il est écrit avec des données binaires ou des caractères ASCII, ou s il contient des balises html ou non. 7 - Application Elle regroupe les différents services accessibles pour le traitement des données. Un service peut être par exemple une messagerie (smtp), un transfert de fichier (ftp), une application web (http) ou encore la transmission de voix (VoIP). Mais la couche applicative peut (et c est souvent le cas) faire l objet de développements spécifiques. Pour obtenir des communications temps réel dur, plusieurs constructeurs ont opté pour une séparation temporelle des trames. Ainsi, le protocole EtherCAT effectue les tâches critiques (scrutation des Entrées/Sorties) à intervalles de temps réguliers. Puis les tâches de communication moins critiques sont insérées dans les intervalles restants. classique, et cela aussi bien pour la partie matérielle que logicielle.» Cela présente plusieurs avantages : EtherNet/IP est compatible avec tous les médias et matériels disponibles sur le marché, et son déploiement au sein d une industrie s effectue uniquement de manière logicielle, sans avoir à changer des chipsets de communication à l intérieur des équipements. «De plus, la présence active de Cisco au sein de l ODVA nous permettra bientôt d offrir des équipements parfaitement compatibles avec les serveurs des réseaux d informations», ajoute Vincent Laulanet. Un rapprochement au sein de l ODVA L objectif de l ODVA est de proposer un réseau capable de répondre aux besoins, depuis les systèmes ERP jusqu aux capteurs et actionneurs des ateliers. Mais pour cela, le protocole CIP devra encore être modifié. Car pour l instant, EtherNet/IP est plus à l aise dans les applications situées en amont de l automate, où il apporte tous les services de l Ethernet standard, que dans l atelier. Aujourd hui, un réseau EtherNet/IP doit être adapté pour les applications déterministes. Il faut optimiser la configuration des switches qui relient les équipements critiques : cela passe par les fonctions de gestion des collisions, de gestion des priorités, mais aussi et surtout les fonctions d IGMP (Internet Group Management Protocol), pour la gestion des messages multi-cast envoyés à plusieurs destinataires. Les switches récents proposent ces fonctions. Cependant, il s agit de technologies relativement courantes. Ces switches, bien que plus onéreux que leurs homologues non-manageables, sont proposés par tous les fabricants. De plus, les techniciens réseaux savent déjà pour la plupart comment les configurer. Grâce à cette méthode de management des switches au plus juste, le réseau EtherNet/IP peut prendre en charge jusqu aux applications de variation de vitesse. Cependant, il trouvera toujours ses limites lorsqu il s agit de gérer plusieurs axes et de synchroniser leurs mouvements. Aujourd hui, les ingénieurs Rockwell proposent toujours la solution Sercos pour la gestion d axes, mais ce réseau à technologie série, bien que très rapide, ne permet pas la même remontée d informations qu une solution entièrement basée sur EtherNet/ IP. Beckhoff Avec l arrivée de Schneider Electric et de la technologie Modbus/TCP au sein de l ODVA, une solution CIP intégrale pourra bientôt voir le jour. En effet, Modbus/TCP est complémentaire avec EtherNet/IP car il est adapté aux applications d automatismes, le contrôle des Entrées/Sorties et la variation de vitesse. L objectif de l ODVA est donc désormais de modifier les spécifications du protocole commun CIP pour profiter avantageusement des deux technologies. Les développements aboutiront en courant d année. Pour Schneider Electric, il s agit d une opportunité pour fournir des architectures complètes. Les nouvelles fonctionnalités offertes par la combinaison des deux technologies s inscrivent parfaitement dans le cadre de son programme Transparent Ready, destiné à promouvoir des systèmes unifiés autour d Ethernet. Le groupe vient d ailleurs de lancer une nouvelle gamme de matériels réseau de qualité industrielle, comprenant câbles, hub, switches, etc. Mais ce n est pas la seule finalité. «La combinaison simultanée de Modbus/TCP et d EtherNet/IP au sein d un même protocole permettra à nos deux groupes, désormais partenaires, de renforcer nos parts de marché, tout en préservant nos parcs installés», commente Serge Catherineau. En effet, non seulement la couche applicative CIP est unique et standard, mais elle est aussi parfaitement compatible avec les réseaux EtherNet/IP et Modbus/TCP. Réutiliser les parcs existants et prendre en compte le marché de la rénovation sont en 34

4 effet des priorités pour tous les constructeurs. Il est impensable de proposer un nouveau protocole Ethernet industriel qui ne soit pas compatible avec les réseaux précédents, et c est là tout le challenge que doit relever l ODVA. Profibus International privilégie les performances En tant que constructeur disposant du plus vaste parc installé, grâce à Profibus, Siemens a également dû prendre en compte ces considérations. Il ne change donc pas de stratégie. Profibus est présent dans les applications les plus critiques, c est pourquoi il a développé Profinet, son offre Ethernet industriel, en privilégiant les performances pures sur le nombre de services proposés. Profinet comprend plusieurs protocoles différents, interopérables entre eux mais destinés chacun à des applications différentes. Profinet CBA est utilisé pour la communication entre automates, la liaison avec les IHM (interfaces homme-machine) et la supervision. Quant à Profinet RT, il est plutôt employé pour la gestion des Entrées/Sorties décentralisées et la variation de vitesse. «Pour installer un réseau Profinet global, on découpe le réseau en fonction des temps de cycles de chaque application, explique Patrick Brassier, responsable marketing chez Siemens pour la partie automatisation. Les temps de cycles obtenus avec Profinet CBA sont de l ordre de 100 ms, et l on atteint 10 ms avec Profinet RT.» Le principe de la technologie Profinet est basé sur un découpage de la bande passante du réseau en deux canaux distincts. Toutes les communications qui concernent la remontée d information, qui n ont pas de contraintes temps réel, transitent par un protocole Ethernet standard, basé sur TCP/IP. En revanche, toutes les communications rapides entre équipements sont effectuées via un protocole Ethernet industriel spécifique, modifié et allégé jusqu à sa plus simple expression (il ne contient plus que trois couches OSI). «Nous avons exploité au mieux les larges bandes passantes disponibles avec Ethernet pour effectuer des communications temps réel, poursuit Patrick Brassier. Au moment de la connexion au réseau d un nouvel équipement temps réel, le canal lent (TCP/IP) est utilisé pour l initialisation des liaisons et le diagnostic. Puis, une fois l équipement reconnu et configuré, il utilise le canal rapide pour communiquer avec les autres équipements temps réel». Cette méthode permet une migration de Profibus vers Profinet sans perte de performances. Seule restriction : bien que Profinet soit standard et que ses spécifications soient détenues par une association regroupant de grands construc-

5 Siemens Les réseaux Ethernet Industriel descendent dans les ateliers et les chaînes de production. Tous les constructeurs proposent des solutions pour des communications temps réel. teurs, à l inverse d EtherNet/IP il ne s agit pas d un protocole libre. La mise à disposition des spécifications implique de faire partie de l association Profibus International. Un protocole ouvert mais payant. Qu en est-il du temps réel dur? C est sur le marché du temps réel dur, pour les applications fortement contraintes telles que la gestion d axes et la synchronisation de mouvements, que Siemens tire son épingle du jeu. En effet, même si l association ODVA travaille activement à la sortie d un protocole EtherNet/IP temps réel dur et annonce un produit dans les deux ans à venir, rien n existe pour le moment. La solution retenue pour l instant est de proposer pour EtherNet/ IP deux modes de fonctionnement. «L utilisateur peut choisir de passer une partie de son architecture en mode de transmission UDP (User Datagram Protocol) au lieu de TCP, explique Serge Catherineau. C est-à-dire qu au lieu d avoir une communication client-serveur, pour laquelle il faut initialiser une communication entre deux équipements et bloquer la ligne tant que le dialogue n est pas terminé, on opte pour un fonctionnement en mode producteur-consommateur. Dans ce dernier cas, l équipement maître envoie sur le réseau des instructions globales qui sont traitées ensuite par les équipements esclaves concernés. Cela permet d atteindre des temps de cycles acceptables pour les applications critiques.» Si Schneider et Rockwell ont choisi l utilisation de protocoles standard, déjà présents en natif dans tous les équipements réseau modernes, Siemens préfère mettre l accent sur les performances pures. Sa solution pour le contrôle d axes est appelée Profinet IRT (Isochronous Real-Time). Elle permet des temps de réaction inférieurs à la milliseconde (jusqu à 250 µs). Pour atteindre ces vitesses, tous les équipements doivent intégrer un chipset spécifique (appelé Ertec). «Ce composant ne ferme pas le réseau, assure Patrick Brassier, car il permet la remontée d informations comme 36

6 Profinet RT ou CBA. Et pareil pour RT, nous nous servons de la bande passante inutilisée pour le transit des informations non-critiques.» Un réseau Profinet IRT est donc ouvert, mais uniquement compatible avec les produits Ertec. D autres offres, d autres standards Le marché des applications critiques est aussi celui sur lequel se positionnent d autres acteurs. En effet, s il est difficile de rivaliser contre les trois grands de l automatisme en ce qui concerne la communication interautomate, certains constructeurs ont développé des solutions spécifiques, principalement pour des niches commerciales. Parmi les nombreuses solutions, trois se distinguent : il s agit de Powerlink de B&R, EtherCAT de Beckhoff et CC-Link IE de Mitsubishi Electric. Ces constructeurs ont également fondé des associations pour la promotion et le soutien de leurs technologies, qui ont la même vocation que l ODVA ou que Profibus International. Elles publient les spécifications pour proposer toujours plus de compatibilité avec les autres standards, et rassurent les clients en mettant en avant la Tous les protocoles étant plus ou moins basés sur des couches Ethernet standard, la mise à jour des équipements peut s effectuer uniquement de manière logicielle. Molex (ex Woodhead) propose des briques logicielles (ou stacks) qui permettent d ouvrir un réseau à un standard concurrent. Ces produits s adressent principalement aux constructeurs de machines et aux intégrateurs. présence de grands groupes industriels au sein du consortium. Avec CC-Link IE, Mitsubishi Electric a fait le choix de proposer une architecture relativement figée mais complète. Du point de vue technique, on utilise la large bande passante du protocole Gigabit Ethernet pour garantir la bonne transmission des données critiques, sur le même réseau que les autres données (dites acycliques, ou asynchrones). «CC- Link IE est une architecture en double boucle redondante, explique Alain Godard, responsable technique chez Mitsubishi Electric. Cette solution est entièrement à base de fibre optique (pour isoler des perturbations électromagnétiques). Les architectures sont encore figées mais il s agit d une solution très récente (elle a été présentée en octobre 2007) et des évolutions vont être développées, comme par exemple pour accepter le câblage cuivre.» Cette offre s appuie donc sur une couche Factory Systèmes 37

7 Pour les applications de contrôle d axes, les solutions disponibles sur le marché emploient des protocoles optimisés, souvent éloignés d Ethernet standard dans la mesure où le protocole est très simplifié. Ethernet standard pour la remontée d informations et une couche Ethernet modifiée (protocole maître-esclave avec passage de jeton). Elle offre l avantage de pouvoir créer des réseaux très étendus (jusqu à 550 m entre deux équipements, 120 connexions par réseau et 239 réseaux interconnectés, pour des réseaux qui peuvent théoriquement comprendre jusqu à km de câbles, et plus de nœuds). Ce standard ouvert et entièrement libre de droits est géré par une association appelée CLPA (CC- Link Partner Association), leader actuel sur le marché asiatique. Powerlink, lancé par B&R en 2001, est soutenu quant à lui par l association EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group). Il s agit d un protocole fortement orienté vers les performances temps réel. A la manière de Profinet, il utilise un principe de découpage cyclique des accès au réseau, pour séparer les applications critiques (exécutées pendant la phase isochrone, à intervalles de temps réguliers) des communications non contraintes (exécutées pendant la phase asynchrone). Etant basé sur les spécifications de Gigabit Ethernet et non plus d Ethernet 100-BaseT, il dispose d une bande passante beaucoup plus large qui lui permet d obtenir des temps de cycles inférieurs à 200 µs, à condition bien sûr d utiliser des équipements compatibles Gigabit Ethernet et du câblage de catégorie 6. «L architecture n en est pas pour autant plus complexe, précise Olivier Rambaldelli, responsable marketing chez B&R Automation. Powerlink n utilise que des hubs, et non pas des switches. Il n y a donc aucun temps de traitement des informations. Celles-ci sont immédiatement diffusées sur le réseau. De plus, pour garantir une parfaite synchronisation des données, nous avons mis en place un mode de communication spécifique : chaque équipement parle lorsque c est son tour. Nous évitons ainsi le déclenchement du mécanisme anti-collision propre au protocole Ethernet (CSMA-CD, pour Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).» Toutes ces caractéristiques font de Powerlink un réseau Ethernet temps réel dur, parfaitement adapté Siemens IP, TCP/IP et UDP/IP IP La transmission de données avec le Protocole Internet (IP) est une transmission de paquets (ou datagrammes) non sécurisée entre une source IP et une destination IP. Le checksum 32 bits du paquet Ethernet permet de détecter les erreurs dans le paquet avec une probabilité élevée. Les deux protocoles suivants sont basés sur le protocole IP. TCP Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) garantit une transmission de données sans erreurs, avec une séquence correcte et complète entre l expéditeur et le destinataire. TCP est axé sur le principe de la liaison. Autrement dit, deux stations établissent une liaison avant la transmission des blocs de données, cette liaison étant ensuite supprimée après la transmission. TCP intègre des mécanismes de surveillance permanente de la liaison établie. UDP A l instar de TCP, le protocole UDP (User Datagram Protocol) garantit une transmission de données complète et sans erreurs entre l expéditeur et le destinataire. A la différence de TCP, le protocole UDP fonctionne sans établissement de liaisons : chaque paquet de données est traité comme un envoi unique, sans accusé de réception. Du fait de l absence de surveillance de timeout et de la procédure d établissement / suppression de la liaison, UDP est mieux adapté que TCP aux applications temps réel critiques. La surveillance de la communication et le blocage des données, implicites dans TCP, peuvent s effectuer dans UDP au niveau de la couche applicative, par exemple avec RPC (Remote Procedure Call). (Source Siemens) aux applications de contrôle d axes et de création de réseaux à l intérieur de machines. Sans atteindre encore la diffusion d un EtherNet/IP ou d un Profinet, il connaît une forte croissance chez les fabricants de ma- 38

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9 Siemens chines et a déjà été choisi par de grands groupes industriels comme Alstom Power. Des clients qui ont souvent besoin de développements spécifiques, et qui apprécient de travailler avec un protocole ouvert et libre de droits. C est ce qui vaut à Powerlink d être présent dans plus de machines de par le monde. Le protocole EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology), initié par Beckhoff, repousse les limites des temps de cycles, en s adressant plus particulièrement aux applications de scrutation à haute vitesse d Entrées/Sorties déportées. Ce protocole, représenté par le consortium EtherCAT Technology Group, utilise également un découpage temporel du réseau pour désactiver la gestion de collisions CSMA-CD. Mais pour arriver à obtenir des temps de réponse de l ordre d une dizaine de microsecondes, les ingénieurs de Beckhoff ont mis au point un système spécifique de scrutation des Entrées/Sorties. On a une structure en ligne (voire en arbre), moins onéreuse qu une topologie en étoile, Les principaux consortiums pour Ethernet industriel : Voici une liste non-exhaustive des principales associations de protocoles Ethernet industriels, et des constructeurs qui participent au développement de ces standards. Bien entendu, les grands groupes de l automatisation sont présents dans toutes les associations. Il est dans leur intérêt de connaître les technologies concurrentes et de proposer des produits pouvant s interfacer avec des réseaux concurrents. ODVA (Open Devicenet Vendors Association) : 120 membres dont Rockwell Automation, Schneider Electric, Omron Corporation, Eaton Electrical ou Numatics Profibus International : membres dont Siemens, Endress + Hauser, Harting, Phœnix Contact, CEA, CERN, Wago ou Woodhead EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group) : 400 membres dont B&R Automation, Alstom Power, Hilscher, Lenze ou Baldor EtherCAT Technology Group : Près de 700 membres dont Beckhoff, Balder, Bosch, Danaher, EADS ou Festo CLPA (CC-Link Partner Association) : environ un millier de membres, dont Mitsubishi Electric, Hirschmann, Festo, HMS ou Balden Les constructeurs ont fait évoluer leurs gammes. Désormais tous les capteurs, actionneurs, variateurs de vitesse ou borniers d Entrées/Sorties déportées sont disponibles avec des coupleurs Ethernet industriel. sur laquelle chaque bornier d Entrées/Sorties est inséré en tant qu esclave. Chacun de ces équipements est doté d un switch d entrée et d un switch de sortie, et la trame EtherCAT passe au travers de toutes les Entrées/Sorties. «Nous avons complètement éludé le problème du temps d adressage des messages à tel ou tel équipement, explique Pierre Hervy, ingénieur d application et responsable marketing chez Beckhoff France. Les trames envoyées par le maître parcourent tous les éléments connectés, et ce sont les esclaves qui se servent et prennent les informations qui les concernent. Ils inscrivent ensuite leurs données lorsque la trame repasse par eux.» Ce mode de fonctionnement très simplifié par rapport à Ethernet standard permet d obtenir des architectures économiques, notamment en ce qui concerne le câblage. Mais surtout, il offre des performances de scrutation incomparables, car il peut dialoguer avec Entrées/Sorties distribuées en moins de 30 µs. Ce chiffre n est donné qu à titre d exemple, car un seul réseau EtherCAT peut prendre en charge jusqu à Entrées/ Sorties digitales. Enfin, avec le lancement récent de borniers EtherCAT équipés de connecteurs pour fibre optique, la distance entre deux équipements peut être repoussée jusqu à 2 km sans perte de performance (contre 100 m pour des liaisons à base de paires de cuivre torsadées). L interconnexion de ces réseaux L offre en matière de réseaux Ethernet industriel s est donc fortement développée ces dernières années, qu il s agisse des solutions génériques de grands constructeurs ou des solutions plus spécifiques pour les applications de niche. Et le fait que tous ces protocoles soient devenus des standards a permis à chaque constructeur d accéder aux spécifications de ses concurrents. Cela entraîne un gain en ouverture qui n est pas pour déplaire aux utilisateurs. «Les clients étaient las d avoir à traiter des problèmes de compatibilité, de développer des cartes de communication spécifiques, souligne Vincent Laulanet. Nous atteignons enfin le stade où nous allons voir sur le marché des architectures fonctionnant avec des produits ou des réseaux de constructeurs différents. Les clients choisiront des produits pour leurs performances, et non plus pour leur compatibilité avec un standard.» En ce qui concerne l interconnexion entre réseaux de consortiums différents, des produits existent et continuent de se développer. «Des constructeurs tels que Molex proposent des briques logicielles (ou stacks ) pour ouvrir des équipements à des réseaux concurrents, ajoute Antony Nguyen, chef de produits automation et informatique industrielle chez Factory 40

10 Les services apportés par Ethernet industriel Mettre en place Ethernet industriel en tant que réseau de terrain, ce n est pas forcément la garantie de performances supérieures à celles d un bus de terrain classique. En revanche, utiliser un réseau Ethernet industriel standard offre un nombre non négligeable de services : Une remontée directe des informations venant des équipements de plus bas niveau (capteurs, actionneurs, Entrées/Sorties, balances, etc.). Tous ces produits intègrent de plus en plus d intelligence et peuvent par eux-mêmes calculer des moyennes ou déclencher des alertes, autant de fonctions qui ne sont pas accessibles par le biais d une liaison série classique. Un interfaçage direct avec les systèmes de supervision et de gestion des données d entreprise. Même les réseaux Ethernet industriels les plus performants prennent en charge le transport de ces données lorsque la ligne n est pas occupée par une transmission critique. L accès aux technologies web pour le paramétrage de tous les équipements IP. La commande à distance, via un navigateur web, à supposer que l entreprise soit équipée d un routeur. La prise en compte de tous types de médias : cuivre, fibre optique, liaisons sans fil, etc. L accès aux fonctions de Machine To Machine (M2M) pour l envoi de mails ou de sms en cas d alerte. Systèmes. Il s agit en quelque sorte de drivers de communication. Le dernier produit permet d ailleurs de connecter un capteur Profinet à un réseau EtherNet/IP, et inversement.» Ceci illustre encore une fois que la tendance actuelle est à l interopérabilité des réseaux basés sur Ethernet industriel. Et contrairement à ce qui avait été annoncé il y a quelques années, les constructeurs s accordent aujourd hui à penser qu Ethernet finira bien par s imposer sur le marché des réseaux de terrain. Ethernet sera alors le standard de communication commun à l ensemble de l entreprise. En revanche, bien que deux des principaux protagonistes de la communauté des constructeurs d automatismes se soient rapprochés, l émergence d un unique protocole Ethernet industriel ne semble pas se dessiner. Le choix d un standard ou d un autre continuera à se justifier en fonction de l application, du contexte, mais aussi du parc installé. Enfin, trop d applications de niche ont encore besoin de solutions spécifiques, et demandent des performances que des protocoles non optimisés ne sont pas en mesure d assurer. Frédéric Parisot 41