2ème Colloque National de la Performance Industrielle LA MAINTENANCE A DISTANCE & E-MAINTENANCE

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1 2ème Colloque National de la Performance Industrielle LA MAINTENANCE A DISTANCE & E-MAINTENANCE Logo partenaire RESEAUX INDUSTRIELS ET TELEMAINTENANCE Jean-Philippe LAMBERT CIMI

2 BUS DE TERRAIN INDUSTRIELS : FINALITES Simplifier le câblage des capteurs, (pré)actionneurs, équipements de sécurité Mesurer, commander, paramétrer et diagnostiquer de façon précise et à distance Contreparties : Outils de paramétrages et de diagnostic complexes et variés Veiller à la qualité des raccordements, règles de topologies Interopérabilité : de multiples solutions chez de multiples constructeurs... Gestion des versions logicielles / firmwares

3 AS-i : spécificités Câblage : 1.5² multibrin, pas de blindage Scrutation des E/S TOR < 10 ms garanti Alimentation des esclaves via le bus, alimentation auxiliaire pour pré-actionneurs Application typique : convoyage Multiconstructeur : automates, capteurs, départs moteurs, variateurs, distributeurs, vérins, boutons, voyants, dispositifs de sécurité... Large offre IP67 Raccordements et configuration simples

4 AS-i : contraintes Pas de routage ; données accessibles via l automate ou passerelle Scrutation performante pour les E/S TOR uniquement 62 esclaves maxi, 100m sans répéteur 4 E / 4 S TOR maxi par esclave Alimentation spécifique (ou module de découplage pour alim 24V classique) Veiller à la qualité des équipements (étanchéité) dans certains milieux (huile...)

5 AS-i : Passerelles Connexion au bus/réseau de l automate gestionnaire : Profibus, ProfiNet, Modbus TCP... Large choix de constructeurs Peuvent intégrer 1 ou 2 maîtres ASi, l alimentation ASi, un moniteur de sécurité, un automate Fonctionnalités réseau fréquentes : serveur Web, envoi d Siemens Bihl-Wiedemann IFM

6 Profibus-DP: spécificités Maître Très complet : E/S déportées, variation de vitesse et positionnement, IHM, multi-maître, consoles La plupart des constructeurs le proposent en option Automates : intégré chez Siemens essentiellement Selon le débit, de 100m à 1200m sans répéteur Offres variées, surtout IP esclaves maxi Répéteur Segment Segment Siemens Maxi 32 stations par segment Segment WAGO, Beckhoff SEW

7 Profibus-DP : contraintes Pas de routage (sauf via matériel Siemens) ; données accessibles via l automate ou passerelle Programmation et diagnostic d esclaves tiers parfois délicate (pas de standard d organisation des données de process et de diagnostic, échanges parfois non implicites, versions de fichiers GSD, maître non Siemens) Temps de scrutation difficile à évaluer et à contrôler (voir utilitaire sur site Siemens)

8 CANOpen : spécificités Applications types: modules d E/S déportées, variation de vitesse, positionnement Données process et de diagnostic standardisés par profil d équipement Gestion des échanges performante : modèle producteur/consommateur La plupart des constructeurs le proposent en option Automates : intégré sur logiciel Schneider Unity Selon le débit, 25m à 1000m (pas d extension par répéteur) 127 «esclaves» maxi JVL Schneider, B&R

9 CANOpen : contraintes Pas de routage ; données accessibles via l automate ou passerelle Pas d extension par répéteur Mise en oeuvre délicate sur Schneider PL7-Pro, facilitée avec Unity Non déterministe (mais échanges optimisés) Offre constructeurs plus limitée

10 Ethernet Industriel : pourquoi Standards Ethernet éprouvés et toujours plus performants pour un coût limité : RJ45, fibre, sans fil, 100Mbits/s Full Duplex Topologie de type «bus» souvent proposée (daisy chain) : les équipements intègrent un switch à 2 ports. 100 mètres maxi entre équipements Intelligence embarquée => Ethernet rend possible l intégration de services (Web, ...) TCP/IP pour la configuration, le diagnostic, les alertes sur chaque équipement Lien simplifié vers IHM, MES, ERP... Echanges entre équipements hétérogènes facilités (cependant les protocoles restent spécifiques aux constructeurs) Solution PoE : transmission de l alimentation via le câble. Interconnexion aisée aux réseaux WiFi

11 Ethernet Industriel : contraintes Interopérabilité : les supports physiques sont standards (ou compatibles), ainsi que les services TCP/IP usuels. Cependant, les protocoles diffèrent d un constructeur à l autre. Ethernet est intrinsèquement non déterministe. Pour les applications nécessitant du «temps réel» (ex : positionnement), différentes stratégies sont adoptées par les constructeurs, basées sur une électronique et/ou des mécanismes d échanges spécifiques. Utilisation de connectique durcie, cordons blindés et switches industriels recommandée. Anneau optique : meilleure disponibilité du réseau, mais nécessite souvent des switches de même marque. Phoenix contact RJ45, SC (fibre), M12 IP67, autodénudants Switch administrable Lantech Filaire et optique M12, gestion d anneau Switch administrable Ethernet Direct Filaire RJ45 et optique SC, gestion d anneau

12 ProfiNet IO : successeur de Profibus DP Couche physique Ethernet spécifique pour ProfiNet IRT (mais compatible avec Ethernet standard) Développé par Siemens 2 variantes : ProfiNet RT (E/S), ProfiNet IRT (positionnement) Solutions sans fil, passerelles Profibus/ProfiNet CPU IM151-8 Sinamics G120 ET200S SEW Movidrive B Festo CPX

13 EtherNet/IP («IP» = «Industrial Protocol») Couche physique = Ethernet standard. Initialement Rockwell. Schneider, nouvelle offre Omron «Sysmac» Basé sur le protocole CIP (comme DeviceNet, ControlNet, Compobus). Modèle producteur/consommateur. Scrutation d E/S, positionnement, IHM Schneider Lexium32 (servo), ATV32 Rockwell FlexIO, Schneider ETB Ilôts pneumatiques Numatics, Festo E/S Advantech

14 Ethernet Powerlink Couche physique Ethernet standard Développé B&R Automation. Hilscher, Schneider, Staübli, Cognex Philosophie CANOpen, avec un équipement «Manager» Scrutation d E/S, positionnement Fonctionne sur Ethernet Half-Duplex (hubs conseillés!) Variateur (asynchrone) Servo -variateur Synchrone mono, multiaxe Modules d E/S IP20, IP67

15 EtherCAT Couche physique Ethernet spécifique, compatible avec Ethernet standard dans une certaine mesure. Initié par Beckhoff. Lenze, nouvelle offre Omron, ABB, Festo, Hilscher, KEB, SEW, Schneider proposent des options. Protocole basé sur CANOpen Topologie de base : linéaire, chaque esclave re-émet vers le suivant. Le retour des données vers le maître s effectue par «rebond» sur le dernier esclave. Adressage topologique (automatique) E/S ABB CPU Beckhoff E/S Beckhoff IP67 Servomoteurs 130W Servo var. Beckhoff

16 Modbus TCP : le protocole ouvert Couche physique = Ethernet standard. Protocole réellement ouvert, gratuit, simple à intégrer Limitation : échange de données (autres services possibles mais non standardisés) Proposé en natif ou option par la plupart des constructeurs et éditeurs de logiciels Applications : GTB, IHM, automatismes «non temps réel» Souvent utilisé entre équipements de marques différentes (automates, robots, logiciels...) ICP DAS Schneider Wago Leroy

17 Communication inter-automates Exemple 1 : Siemens Schneider, sans passerelle Modbus RTU : équiper chaque automate d un module liaison série RS485 Modbus TCP : client/serveur intégré sur coupleur Ethernet Schneider. Sur API Siemens S7, variable selon les versions de matériels. Maître Client RS485 Modbus RTU Ethernet Modbus TCP Esclave Serveur

18 Communication inter-automates Exemple 2 : Siemens Schneider, avec passerelle Passerelle Données partagées Profibus, MPI, Industrial Ethernet Unitelway, Modbus, Modbus TCP sur Ethernet HMS Anybus B&B VLinx Hilscher NetTap

19 OPC : Finalités Au niveau informatique, accéder aux données process (typiquement issues des automates) en s affranchissant des spécificités des différents bus et réseaux de terrain Standardiser des échanges de données entre logiciels, localement ou par réseau Basé sur TCP/IP : accès aux machines distantes

20 Serveurs OPC «constructeurs» Clients OPC : supervision, MES... Communication OPC Serveur Serveur Serveur Serveur Avantage : accès simplifié aux données process par leur nom : gain de temps de développement Inconvénient : si parc hétérogène => licences multiples Ethernet RS232, RS485 Modbus TCP ISO 8073 on TCP Schneider Siemens Rockwell Eurotherm EtherNetIP Modbus

21 Serveurs OPC «universels» Clients OPC : supervision, MES... Communication OPC Serveur OPC Avantage : une seule licence Inconvénient : import des noms des variables «manuel» Ethernet RS232, RS485 Modbus TCP ISO 8073 on TCP Schneider Siemens Rockwell Eurotherm EtherNetIP Modbus

22 Accès à distance par internet internet Liaisons sécurisées Logiciel de conduite, diagnostic... Connexion aux systèmes de contrôle-commande (automates, supervision...) Conduite Diagnostic, mises à jour de programmes Recueil de données pour préventif, prévisionnel... VPN : réseau privé virtuel. La connexion via internet (cryptée) est rendue transparente pour l utilisateur

23 Accès à distance : exemple 1 Bus de terrain, Ethernet indus. Réseau inter entreprise Ethernet, WiFi Liaisons sécurisées Liaisons sécurisées Logiciel de conduite, diagnostic... serveur Un VPN est créé pour chaque connexion machine Le modem doit posséder une connexion Ethernet ou bus de terrain Le réseau de l entreprise peut servir de support aux liaisons. Solutions sans fil : GPRS, UMTS («3G») Adapté aux liaisons permanentes ou temporaires Exemple de fournisseur :

24 Accès à distance : exemple 2 Logiciel de diagnostic/programmation Connexion via le site du fournisseur Bus propriétaire ou Ethernet Réseau Entreprise Liaison sécurisée Serveur fournisseur Liaison sécurisée Prise en main à distance du PC de l entreprise, téléchargement de données, mises à jour logiciels... Adapté aux interventions ponctuelles. Nécessite un intervenant local ; le logiciel de diagnostic/programmation est installé sur le poste local, et pris en main à distance par le télé-prestataire Le PC de l entreprise doit posséder une connexion Ethernet ou bus de terrain Le réseau de l entreprise sert de support à la liaison sécurisée Exemple de fournisseur : (gratuit pour les particuliers)

25 Conclusion La généralisation d Ethernet TCP/IP sur les équipements industriels ouvre la voie au diagnostic à distance Recueil de données terrain : pour pallier à la diversité des protocoles, des solutions existent : passerelles matérielles ou logicielles (OPC), ou utiliser MODBUS TCP. La démocratisation des solutions VPN rend les équipements accessibles aux logiciels de diagnostic et programmation.

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