Ce cours couvre les principes fondamentaux des réseaux de terrain, en se concentrant sur les architectures, les protocoles et les technologies associées aux bus de terrain. Il explore en détail le modèle OSI et son application dans les systèmes de communication industriels, ainsi que les spécificités des réseaux dédiés aux environnements industriels. L'objectif est de fournir une compréhension approfondie des mécanismes de transmission, des normes en vigueur et des bonnes pratiques pour concevoir et maintenir des réseaux de terrain efficaces et sécurisés.
Ce cours s'adresse aux ingénieurs en automatisation, aux techniciens en réseaux industriels, aux étudiants en génie électrique ou informatique industrielle, ainsi qu'à tout professionnel souhaitant approfondir ses connaissances sur les réseaux de terrain. Une compréhension de base des concepts réseaux et des protocoles de communication est recommandée.
Les réseaux de terrain jouent un rôle crucial dans les environnements industriels, permettant la communication entre les dispositifs de contrôle et les équipements automatisés. Cette deuxième partie du cours approfondit les couches physiques, liaison et application, essentielles pour garantir des communications fiables et efficaces dans des conditions industrielles exigeantes.
La couche physique définit les caractéristiques électriques, mécaniques et fonctionnelles nécessaires pour établir une connexion entre les dispositifs. Elle inclut les supports de transmission tels que les câbles métalliques et la fibre optique.
La norme RS-485 est largement utilisée dans les réseaux de terrain pour sa robustesse et sa capacité à supporter des communications multipoints sur de longues distances. Elle offre une immunité élevée aux interférences électromagnétiques.
Plusieurs technologies coexistent dans les réseaux de terrain, chacune avec ses avantages et inconvénients. Ce comparatif met en évidence les différences entre RS-485, Ethernet industriel et les bus de terrain propriétaires.
Les caractéristiques clés incluent la vitesse de transmission, la distance maximale, la topologie du réseau et l'immunité au bruit. Ces paramètres influencent directement les performances du réseau.
Les modes de transmission incluent le simplex, le half-duplex et le full-duplex. Le choix dépend des besoins en bande passante et de la complexité du système.
La fibre optique offre des avantages significatifs dans les environnements industriels, notamment une immunité totale aux interférences électromagnétiques et une bande passante élevée.
Les câbles blindés et non blindés, ainsi que les paires torsadées, sont couramment utilisés. Le choix dépend des conditions environnementales et des exigences de transmission.
La transmission en bande de base est souvent préférée dans les réseaux de terrain pour sa simplicité et son efficacité dans les communications numériques.
La synchronisation est cruciale pour éviter les collisions et assurer l'intégrité des données. Plusieurs méthodes, comme l'horloge maître-esclave, sont utilisées.
La couche liaison gère le transfert fiable des données entre les nœuds du réseau. Elle est divisée en deux sous-couches : MAC (Medium Access Control) et LLC (Logical Link Control).
La sous-couche MAC contrôle l'accès au medium partagé, évitant les collisions et optimisant l'utilisation de la bande passante. Les méthodes courantes incluent CSMA/CD et les protocoles à jeton.
Les réseaux de terrain ont des exigences spécifiques, comme la déterminisme et la fiabilité, qui influencent le choix des méthodes d'accès au medium.
Les méthodes d'accès peuvent être classées en déterministes (ex : TDMA) ou aléatoires (ex : CSMA). Chaque approche a ses avantages selon le contexte industriel.
Les techniques incluent le polling, le token passing et les méthodes basées sur la priorité. Ces techniques sont adaptées aux différents types de trafic réseau.
La sous-couche LLC gère le contrôle de flux, la détection d'erreurs et la retransmission des trames. Elle assure une communication fiable entre les dispositifs.
La couche application fournit des services directement utilisables par les utilisateurs ou les processus industriels. Elle inclut des protocoles spécifiques comme Modbus, Profibus ou Ethernet/IP, adaptés aux besoins des automatismes industriels.
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