Ethernet Ethernet Industriel Réseaux Ethway Coupleur Ethernet sur Automates Programmables Nozar Rafii, Yannick Graton Ecole de printemps réseau Nancy, Mars 2006 1 Contexte Objectif Architecture Modèle OSI Couche basse Couche Transport et Réseau Couche Application Services Service I/O Scanning : Généralités Performances IO scanning Service de Messagerie READ / WRITE Service Données Globales Travaux Dirigés Travaux Pratiques Plan 2 Contexte SGDT /GED Retour d expérience Planification Exécution Finances Tresorerie Ressources humaines Données ERP Maintenace techniques Gestion de production Suivi de production Suivi Qualité et Laboratoire Ordonnancement Traçabilité Temps réel Procédé Matière Opération W O R K F L O W R E S E A U X Ethernet TCPIP Ethernet TCPIP ou autre Contrôle Pilotage Aide à la conduite Gestion de batch Supervision Automates SNCC Commande numérique Réseau Automate 3
Objectif Faciliter l accès à l information à tous les niveaux de l entreprise en simplifiant les mécanismes d échange Une bonne information, au bon endroit, au bon moment, où qu elle soit, de façon sécurisée Mise à la disposition des données La Maintenance Les Méthodes La Qualité Le Management MES 4 Architecture Application X Accessibilité des données d automatisme Application Y Ethernet TCP/IP Passerelle Ethernet / Modbus Tous équipements Modbus 5 Modèle OSI Admin. Réseau SNMP Données Globales NDDS DHCP Faulty Device Replacement TFTP FTP Accès Web HTTP E/S Msg Modbus UDP TCP IP Couche liaison Ethernet II and 802.3 Doc Schneider 6
Couche basse Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de donnée Physique IEEE : Institute of Electrical and Electronics Enginneers 802.3 : Ethernet CSMA/CD Ethernet 10 Mbit/s Standard du réseau local 7 Couche Transport et Réseau Transport Control Protocol User Datagram Protocol (UDP) Adressage MAC Adressage IP Adressage X Way 8 Couche Application Services Service I/O Scanning Service Global Data Service de messagerie UNI-TE et Modbus Xway sur TCP/IP. Service SNMP Service de notification par messagerie électronique. Service de synchronisation horaire Serveur d adresse Serveur Web 9
Service I/O Scanning : Généralités service I/O Scanner Admin Données Faulty Device Accès Réseau E/S Msg Globales Replacement Web SNMP NDDS DHCP TFTP FTP HTTP Modbus MIB UDP TCP IP Fonctions Modbus : lecture écriture lecture / écriture Nombre maximal d équipements scannés: 128 Couche liaison Ethernet II and 802.3 10 Service I/O Scanning SCANNER E/S Equipements Scanners Lecture / écritures Modbus Equipements scannés Communications périodiques entre un équipement Administrateur et un ensemble d équipement Agent Exemple d application : scrutation périodique, par un automate, d'équipements cibles sur Ethernet TCP/IP 11 Service I/O Scanning Application Equipement Administrateur I/O Scanner I/O scanning lectures et écritures Modbus E S Données image des équipements scannés Equipements scannés Données E/S 12 Service de communication point / multi-points, entre un administrateur et différents agents Informations requises en passerelle configuration de la table de scrutation : adresse équipement période de scrutation adresse données cibles type d opération (L, E, E/L) position des données images sur l administrateur Opérations exécutées périodiquement
Performances I/O scanning Exemple de temps écoulé entre l acquisition d une entrée et le positionnement d une sortie 13 Performances IO scanning Exemple de temps écoulé entre l acquisition d une entrée et le positionnement d une sortie 14 Service de Messagerie Application Equipement Equipement Client Communication Requête Modbus Réponse Modbus Equipement Serveur Service en point à point Application (égal à égal) Equipement en client/serveur Basé sur l adressage Xway Initialisation de la requête Transaction Modbus Réception de la Requête Préparation de la Réponse Exécution de l action 15
READ / WRITE READ_VAR (ADR #{1.24}SYS, %MW, 150,1,%MW160 :1,%MW50 :4) Lecture du mot interne %MW150 de l automate 24 du réseau 1. La valeur du mot lu est rangée dans le mot %MW 160, Les paramètres de gestion sont implantés à partir du mot MW50 WRITE_VAR (ADR #{1.24}SYS, %MW, 150,1,%MW160 :1,%MW50 :4) 16 Service Données Globales Distribution de données haute performance entre différentes applications/équipements. Groupe de Distribution Groupe de Distribution multicast IP 1 multicast IP 2 Mécanisme producteur/consommateur 64 stations Une station publie 1 Global Data et souscrit de 1 à 64 Global Data Equipements regroupés en groupes de distribution : échange de variables au sein d une base de données distribuée Mode Producteur / Consommateur (Publisher / Subscriber) 1 Global Data = 1Ko max. de variables 17 Service Données Globales Equipements Données Globales Service Données Globales : Equipement Données Globales Prod Cons Prod. Cons. Base de Données Cons. Cons. Cons. Prod. Passerelle service de communication de type un vers plusieurs un producteur (publisher) plusieurs consommateurs (subscribers) Application Equipement Cons. Image Données Globales Prod. échanges Multicast 18
Service Données Globales Equipement A Equipement B Equipement C Equipement C Données Globales publiées Donnée Globale publiée ID 1 Donnée Globale publiée ID 2 Donnée Globale publiée ID 3 Donnée Globale publiée ID 4 distribution de la base de données globale Données Globales souscrites ID 2 ID 3 ID 4 ID 1 ID 4 ID 2 D. sousc. ID 4 ID 1 ID 2 ID 1 ID 3 19 Travaux dirigés Sur une installation, on dispose de 3 automates de type TSX Premium reliés sur un réseau Ethway. Les adresses IP des trois automates sont IP4, IP6 et IP22. 3 potentiomètres de consigne (Entrées analogiques) sont reliés sur l automate IP4. On désire remonter cette information sur les automates IP6 et IP22 - en utilisant les services d application à application en utilisant la fonction Read et Write - en utilisant les services Global Data Donner la programmation de chaque automate pour la partie communication dans les 3 cas. 20 FIPWAY Write Automate 6 Automate 22 Réseau 5 Automate 6 : rien Automate 22 : rien Automate 4 %MW0 = %IW0.0 %MW1 = %IW0.1 %MW2 = %IW0.2 Write_Var (ADR#{5.6}SYS, %MW,10,3,%MW0:3,%MW50:4} Write_Var (ADR#{5.22}SYS, %MW,10,3,%MW0:3,%MW50:4} 21 Automate 4 P1 P2 P3
Travaux Pratiques - 1 Découverte de la plate-forme «Réseau TCP/IP Ethway». Poste X Poste Y 22 Travaux Pratiques - 2 Répartition des entrées et des sorties 0 Réseau TCP/IP Ethway Dcy + Dcy-déporté 2 1 1 Fdc_d DEP_D TSX TSX Micro Premium Dcy_déporté TSX Micro DEP_D DEP_G DCY Fdc_D Fdc_G 2 Fdc_g DEP_G Poste distant Global Data Poste local I/O Scanning 23 Travaux Pratiques - 3 Mise en œuvre de I/O Scanning Verrouillage de l adresse IP en modification par le serveur Web Adresse MAC (Serveur Boot-P) Nom de l équipement (Serveur DHCP) Adresse IP 24
Travaux Pratiques - 4 Mise en œuvre de Global Data Adresse Multicast Nom du groupe 25 Travaux Pratiques 4 suite Mise en œuvre de Global Data Identificateur de variable Nature de variable PUB / SUB Nom du groupe 26 Perspectives Observations des trames.. 27
Ethernet Industriel Contrôle commande à distance Coupleur Ethernet sur Automates Programmables Nozar Rafii, Yannick Graton Ecole de printemps réseau Nancy, Mars 2006 1 Architecture «traditionnelle» de communication d un système automatisé de production Entreprise Client (Web, Excel, Visual C++, ) Ethernet TCP/IP Contrôle/Commande Réseau Automate Terrain Réseau de terrain 2 Avènement d Ethernet Ethernet TCP-IP réseau ouvert et un standard de fait Large choix de produits La majorité des PC ont un port Ethernet intégré. De plus en plus de fournisseur propose ce support Automates, Afficheurs, Capteurs intelligents, Centrale d acquisition Tendance tout Ethernet 3
Architectures de communication dans SAP : Serveur centralisé Client/Serveur Application VB,C++, Logiciel de programmation Client Terminal Serveur Client Web Ethernet TCP/IP Bases de données Variables d automatisme Serveur centralisé Ethernet TCP/IP ou réseau propritaire 4 Équipements : Automates, E/S déportées Architecture de communication dans SAP : Architecture en râteau Application VB, C++, Logiciel de programmation Client Terminal Serveur Client Web Ethernet TCP/IP Équipements : Automates, E/S déportées Attention : Séparation des flux contrainte temps réel 5 Plate-forme de la dérouleuse-presse On choisit le type de pièce à fabriquer (aussi appelée cadence) : 3 choix possibles (produit A,B,C) ainsi que le nombre de pièces à fabriquer. Sur appui de DCY, le cycle de fabrication s enclenche. Suivant le nombre de pièces fabriquées, une bande supplémentaire peut être nécessaire. Pour se faire un changement de bobine s opère à l aide du système de croix de malte. 6
Plate-forme de la dérouleuse-presse 7 Constituants Ipés & serveur Web embarqué Automates Premium muni de 2 coupleurs E/S déportées sur Momentum Altvar58 Passerelle 8 Constituants Ipés & serveur Web embarqué Premium1- Echange horizontal http, ftp, IO scanning, Global Data Premium2- Echange vertical http, ftp, plc, base de donnée, calculation, email 9
PWR 10M100M ACTACT 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 COLCOL SWITCH 131415161718192021222324 1 2 3 4 13 14 15 16 5 6 7 8 17 18 19 20 9 10 11 12 21 22 23 24 UPLINK PC-Derpress Ethernet TCP/IP Réseau de l IUT Vers salle automatisme et réseaux Switch Intranet industriel Terminal Serveur Serveur Web Supervision Bases de données Variables d automatisme Ethernet TCP/IP Passerelle Ethernet-Modbus M1 Variateur Altivar58 Modbus Automate Premium Architecture Réseau Dérouleuse Presse Modicon Micro 612 Génération de défauts Changement Bobine Raboutage Avance Poinçonnage Accumulation 10 Webcam fixe Webcam motorisée Services Plc Création des variables dans le coupleur associé aux variables d automate. Base de donnée Archivage des variables dans une base de données externes. Email Envoi d émail sur évènements Configurable. calcul Calcul sur des variables déclarées dans le service plc. 11 TP-Objectif Mise en œuvre d application de Contrôle/Commande et de supervision industrielle via des interfaces légères implémentées directement dans les coupleurs réseaux des automates programmables Visualiser et contrôler/commander à distance l application en paramétrant certaines données clés. 12
TP-Phase découverte -1 Présentation générale de la Dérouleuse Presse. Système de positionnement Moteur Pas à Pas Système d avance Moteur Triphasé Génération de défauts Observation «directe» de plate-forme Présentiel Webcam 13 TP-Phase découverte -1Bis Architectures du contrôle commande et du réseau informatique Scanner d entrées-sorties Présentation des serveurs webs embarqués dans l automate : Factory Cast HMI 14 TP-Factory Cast HMI -2 Accès aux objets d automatisme via un navigateur WEB Constituants de l automate Statuts des constituants de l automatisme Bande passante du coupleur Service mis en place 15
TP- Factory Cast HMI 2suite Accès au DIAGNOSTIC Système: 16 TP- Développement d une IHM - 3 Editeur graphique intégré à Factory Cast Pramètrage des objets avec le service plc Vitesse du moteut triphasé : plc.coupleur.aff_vitesse_tri 17 TP- Développement d une IHM - 3suite Développement de page par un éditeur tiers Utilisation d un éditeur Front page, Dreamwiver, visual café Applets Java (Classe Schneider) Développement Paramétrage Télé-chargement via ftp sur le coupleur Observation. 18