CAN /\ ASILes systèmes de communication

Réalisé par: MOUSSIDENE Abdelkader

Introduction

Bus AS-I

Bus CAN

Introduction Les réseaux de capteurs et actionneurs sont des

réseaux de bas niveau bien adaptés à l'automatisation d'un atelier, d'une ligne de production ou d'une machine.

Ces réseaux ont pour principaux objectifs de réduire les coûts de câblage, ainsi que de faciliter la mise en service, le réglage, l'exploitation et la maintenance des équipements d'automatisme industriel connectés.

Certaines interfaces réseau spécifient tout à la fois l'infrastructure et les protocole matériels autant que logiciels.

Quelques termes utilisés en parlant du réseau/bus de terrain BUS (dans le sens de l’informatique industrielle) :

Un conducteur ou plusieurs conducteurs, communs à plusieurs circuits, permettant de les connecter ensemble afin d’échanger les données entre l’équipement connecté

2. ARCHITECTURE (Topologie)La manière de répartir l’équipement communicant et les fonctions du traitement des données

3. RESEAU L’ensemble des moyens de communication permettant aux différents systèmes éloignés de communiquer et d’échanger des données (informations) entre eux

4. RESEAU LOCAL INDUSTRIELRéseau de communication numérique entre les équipements industriels éloignés

BUS DE TERRAINLe terme générique d’un Réseau Local Industriel dédié aux systèmes de l’automatisme industriel et reliant différents types d’équipement d’automatisation

– Entrés / Sorties (Capteurs / Actionneurs) déportées– Automates Programmables– Equipement spécifique (Variateur de vitesse, Terminaux IHM, Systèmes

RFID,…)– Calculateurs– …

Les différences entre un Réseau et le Bus de Terrain ?Théoriquement aucune. Il s’agit d’une différence d’ appellation due aux différents métiers concernés impliqués:Pour les ingénieurs d’orientation « électricien/mécaniciens» : - le terme réseaux signifie le réseau électrique; donc ils préfèrent le nom BUS (de terrain)Pour des ingénieurs d’orientation « informatique/électronique » : - le terme générique «bus» reste une liaisons entre les cartes du PC ou une topologie du réseau informatique; donc ils préfèrent le nom RESEAU (local industriel)

L’évolution des systèmes d’automatisation et de la communication industrielle

1975 1985 1995 2005 20101973

Transmission de signaux:- Pneumatique : 0.2 – 1 at- Electrique : 4-20 mA /0-10VTransmission données:- RS232/Boucle de courant V24

Ethernet/ TCP RS422/4851983 1990

CAN bus/WWW

Ethernet (NCP, TCP) Modbus RTU

Ethernet (SINEC H1)Remote IO - Modbus/JBUS- Sinec L2- UniTeleway- DF1/DH+- FESTO Bus- 3964R- SucoNet- Sysmac way- …

Ethernet TCP/IPModbus RTU/ASCII/+FieldBus-WorldFip(FIPIO,FIPWAY)-INTERBUS-PROFIBUS DP/FMS- DeviceNet/ControlNet-CANopen-SERCOS I & II-AS-I-CC-Link-Foundation FB- HART protocol

Safety BusEthernet TCP/IP - WEBServer (embedded)Modbus (TCP/RTU)Industrial Ethernet- EtherCAT- POWERLINK- Ethernet/IP- PROFINET IO- SERCOS III- CC-Link IE- FF HSEFieldBus-PROFIBUS DP/PA-DeviceNet-CANopen-SERCOS II-AS-I-CC-Link-Foundation FB-HART protocol Sensor/Actor Bus-IO-Link-SmartWire (Eaton)- CP-I/I-Bus (Festo)

19791968

API Modicon-084

WirelessHART

Wireless Networks - wirelessHART, - ISA100Wireless

C'est quoi un bus ASI ?  Le bus AS-I est un réseau de capteurs et

d'actionneurs économique basé sur une architecture maître-esclave qui supporte les topologies les plus courantes.

Les données critiques en temps (les entrées et les sorties des équipements esclaves) sont transmises par le biais d'une scrutation cyclique, alors que les autres types de donnée (comme les paramètres de configuration) sont transmis de manière asynchrone.

 Cours de technologie La première spécificité du bus ASI est

qu'il n'a besoin que d'un seul câble de deux fils pour transporter à la fois l'alimentation électrique 24 VCC et les données.

Sa seconde spécificité est que vous pouvez rapidement et facilement ajouter un nouvel équipement esclave en utilisant des modules encliquetables.

Plateforme de test AS-I. Les données sont transmises par le biais

de méthodes matérielles, premièrement en les encodant (codage de Manchester), puis en modulant l'alimentation électrique avec des pulsations alternatives pour transférer les données (méthode ATM).

Le système de communication de capteurs et d'actionneurs AS-I peut fournir des services de sûreté si cela s'avère nécessaire.

câble plat à détrompa ge mécanique

- même technologie utilisée pour données et puissance

connecteurs à «prises vampires» - simple & sûr - indice de protection jusqu’à IP67, même après déconnexion

esclaves à connexion directe - capteurs, actionneurs

- terminaux d’électrovannes - modules électriques

boitier del’esclave

prises vampires

câble plat àdétrompage mécanique

Comparaisons de câblage

C1

C4

C3

C2

M1 M3M2

Maître

avec AS -Interfacecâblage traditionnel

Avantages détection automatique de défauts de câblage

augmenter le nombre d’E/S sans changer les enveloppes

élargissement du réseau n’importe où et n’importe quand

installation possible par personnel non-qualifié

pré-assemblage des systèmes en usine au lieu de sur site

Que peut-on économiser avec AS-Interface ?

temps d’installation diminué

temps de test diminué

temps de conception de schémas de câblage diminué

coût de marquage de câbles et borniers diminué

cartes d’E/S dans automate,pc taille des armoires montages PG connecteurs multiples goulottes, ponts chemins d’anneaux boitiers terminaux borniers de distribution câbles / fils

hardware dépenses (gaspillées)

Can_bus "Controller Area Network" (CAN) est un réseau

développé pour une utilisation embarquée dans les véhicules, et plus généralement pour n'importe quelle utilisation embarquée d'une portée relativement générale.

Le bus CAN est aussi utilisé pour la mise en réseau de servo-variateurs dans des applications de contrôle d'axes par exemple, bien qu'il ne fournisse pas de capacités déterministes nativement.

Couche Physique

• Câble– 1 paire torsadée + 1 masse

• GND, CAN_L, CAN_H– Blindage recommandé

• Pour des longues distances• Pour des environnements bruyants• Résistances de terminaison

– Simples résistances de terminaison de 120 ohms à chaque extrémité.

Traduction électrique des états

– Etat 0 : Imposition d’une différence de potentiel entre CAN_H et CAN_L.

– Etat 1 : Sortie laissée en haute impédance.• Lorsque plusieurs stations émettent

simultanément un 0 et un 1– L’état résultant de la ligne est 0.– On dit que l’état 0 est dominant, l’état

1 est récessif.

Liaison – Accès au médium - CSMA/CA

– Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance .– Détection de porteuse avec évitement de collision.

• Principe– Avant d’émettre, une station « écoute » et vérifie que le médium est disponible.– Si c’est le cas, elle commence à émettre.– Pendant l’émission, la station compare ce qu’elle envoie avec ce qu’elle observe sur le câble.• En cas de différence, elle arrête immédiatement d’émettre.• Si 2 stations commencent à émettre simultanément– Tant qu’elles émettent la même chose, pas de problème.– Dès qu’il y a une différence sur un bit, celle qui envoie le bit dominant peut

poursuivre, l’autre s’arrête.

Liaison – Format des messages

Liaison – Détection et gestion des erreurs

Le CRC des messages qui passent est contrôlé par toutes les stations.

• Si le message est valide– Les stations génèrent l’acquittement. Permet de

vérifier que le message a été reçu.• Ack : valeur dominante• Ack delimiter : valeur récessive.

• Si le message est invalide– La ou les stations détruisent le message pour toutes les

stations.• En mettant Ack delimiter à la valeur dominante.

– L’émetteur attend l’intervalle inter trame, puis réémet.

Liaison – Adressage

• Principe– CAN ne comporte pas de notion d’adresse– On utilise en général certains bits du champs d’arbitrage comme bits d’adresse.– La plupart des contrôleurs CAN savent « filtrer » les messages reçus sur la base du champ d’arbitration.• Conséquences– Les adresse plus basses ont une priorité plus aute.

Analyse

• Can– Performance du principe évènementiel.– Non déterminisme, sauf pour le message de priorité maximale.– Simplicité d’intégration dans une électronique.– Très économique.