Westermo La transmission industrielle de données
Westermo La transmission industrielle de données
Communication locale Principales Pages d'AccueilMain homepages

Conformément à notre définition, la communication locale concerne tous les types de communication, de l’extension de distance entre deux unités connectées en série à la création d’un réseau industriel par fibres ou RS-485. Le dénominateur commun entre ces types de communication est qu’elles possèdent leur propre câblage. Au fil des ans, notre gamme d'équipements de communication locale s'est étendue jusqu'à offrir aujourd'hui des solutions pour la quasi-totalité des applications, quel que soit le type de média utilisé.

Fibre

La communication par fibre optique met en œuvre le transfert de signaux lumineux par de minces câbles en plastique ou en fibre de verre. Historiquement, les réseaux industriels utilisaient des câbles en cuivre. Traditionnellement, les câbles en fibre optique coûtaient cher à l'installation et étaient difficiles à terminer. Le câble en cuivre conduit des signaux électriques ; la fibre optique, quant à elle, propage des ondes lumineuses. Un câble en fibre optique est composé d'une âmes en verre qui propage la lumière. Cette âme est protégée par une gaine plus épaisse.
  
La gaine agit comme un réflecteur autour de l’âme et permet aux signaux lumineux de circuler dans le câble. Les équipements de transmission par fibre optique convertissent le courant électrique en signaux lumineux qui sont transmis à l’intérieur du câble par des diodes lumineuses ou un laser ; ils sont réceptionnés par une diode photoélectrique.

Il existe des câbles en fibre monomode ou multimode. Le type de câble approprié dépend de divers facteurs tels que la distance de transmission et le débit. L’âme de la fibre monomode est très mince, de 9 ou 10 µm. L’émetteur est généralement un laser d’une fréquence de 1300 ou 1550 nm, ce qui permet des transferts à vitesse élevée sur de longues distances. Cela s’explique par le fait que l’impulsion lumineuse n’est pas déformée dans le câble étant donné que ce mode est le seul à passer par le câble, de sorte qu’il n’est pas influencé par d’autres modes réfléchis dans le câble.

La fibre multimode, quant à elle, présente un diamètre de cœur de 50 à 62,5 µm. La lumière subit une plus grande dispersion, de sorte que les distances de transmission sont nettement inférieures à celles des fibres monomode. Toutefois, les composants pour systèmes multimode sont généralement moins chers, ce qui compense leurs piètres performances de transmission.
Le principal avantage du câble en fibre optique est qu’il est insensible aux interférences électriques et magnétiques. Il est donc particulièrement adapté aux conditions rigoureuses des milieux industriels, où il garantit la sécurité des transmissions à des débits très élevés.



Structure d’un câble en fibre optique

Un câble en fibre optique se compose de :

  • Âme
    C’est le support du transfert des signaux optiques (lumineux); son diamètre varie de 5 à 200 µm.


  • Gaine
    Matériau optique entourant l’âme. Réfléchit et confine la lumière circulant dans le câble. Avec la gaine, le câble atteint un diamètre variant entre 125 et 235 µm.

  • Connecteurs
    Il existe de nombreux types de connecteurs pour câbles en fibre optique. Quatre d’entre eux sont fréquemment utilisés pour les installations professionnelles :

Retour au Début

Point à point

Une connexion point à point est un lien de communication dédié entre l’émetteur et le récepteur. Avec deux câbles, on peut établir une connexion bidirectionnelle permettant une communication en duplex intégral. Il existe plusieurs options, selon l’interface de
l’unité de connexion, RS-232 ou RS-422/485. La conversion d’interface de RS-232 à
RS-422/485 est également possible via le câble optique.


Multiplexeurs

Le multiplexage consiste à attribuer à chaque connexion série un créneau de temps où chaque canal est en connexion point à point avec l’interlocuteur. Le débit série des canaux respectifs peut atteindre 38,4 kbit/s ; dans ce cas, la communication est totalement transparente. Pendant le multiplexage, plusieurs canaux sont transférés via une connexion fibre commune, ce qui offre un excellent rapport qualité-prix en permettant à plusieurs unités de communiquer sur un même câble. La fibre est totalement insensible aux interférences extérieures ; elle est donc parfaitement indiquée pour les applications très exposées et dans les environnements présentant des niveaux élevés d’interférences. La fibre optique permet des transferts sur de longues distances, jusqu’à 3,5 km, en conservant un débit élevé sur la ligne commune.

Multipoint / Anneau

Dans les réseaux à connexions multipoints ou en anneau, il faut impérativement un maître qui commande les esclaves. La topologie choisie dépendra des options d’installation et du niveau de sécurité souhaité.
  Un réseau en anneau offre une fiabilité supérieure parce que les communications ne sont pas affectées en cas de défaillance d’une connexion par fibre. Si c’est le cas, le modem rétablit automatiquement la connexion. Le modem intègre également des sorties d’alarmes numériques pouvant être connectées à un relais externe pour commander les indicateurs d’alarme. L’équipement en série est connecté via RS-232 ou RS-422/485, l’anneau est constitué par un câble en fibre qui garantit une connexion sûre insensible aux interférences.
  Dans un réseau bus, toutes les unités sont connectées en série ; différentes variantes peuvent être choisies en fonction de la chaîne sur laquelle le modem est installé. Il y a donc des équipements pour les points de départ et d’arrivée de même que des unités à interfaces à deux fibres qui prolongent la connexion et servent de répéteurs.
  Nous avons également mis au point des produits spéciaux qui prennent en charge les protocoles spécifiques des fournisseurs. Toutes les unités sont équipées d’une interface pour fibre optique ; les connexions sont donc totalement à l’abri des interférences extérieures, notamment la foudre.

Retour au Début

Bus de terrain, M-Bus
et LONWORKS®

Bus de terrain

Bus de terrain
On constate de plus en plus qu’il s’avère nécessaire de transférer des données entre différents types d’équipements. Dans une solution de communication industrielle totalement intégrée, trois niveaux hiérarchiques de communication sont généralement impliqués. Par exemple, au niveau terrain, les communications ont lieu entre les transducteurs, généralement des modules I/O, et un contrôleur programmable. Au niveau automation, plusieurs contrôleurs programmables peuvent être connectés à un système de contrôle maître, à son tour relié à un système administratif global.
  
Différents types de protocoles de communication et d’interfaces électriques sont utilisés au niveau du terrain, selon l’application. LonWorks® est un exemple courant de communication standard en gestion technique de bâtiments ; un bus M-Bus est utilisé pour relever différents types de compteurs (électricité/eau), tandis que PROFIBUS et Interbus constituent les protocoles standards dans l’automatisation de processus industriels.
  
Le RS-485 est l’interface électrique la plus courante au niveau bus de terrain. Il s’agit d’une interface orientée bus à transfert à 2 câbles, parfaitement adaptée aux applications industrielles étant donné que la technologie de transfert équilibré est relativement insensible aux interférences électromagnétiques externes. Cette interface est utilisée par des protocoles tels que PROFIBUS et Interbus.
  
Historiquement, ces protocoles étaient indépendants. On constate cependant une demande croissante pour la récupération à l’échelon administratif d’informations globales de gestion, notamment pour permettre de réaliser des prévisions économiques. On voit donc Ethernet – qui est une norme internationale – de plus en plus utilisé à tous les niveaux comme « transporteur » des données entre différents équipements et niveaux de communication.
Les unités bus de terrain Westermo sont des modules PROFIBUS DP industriels

Les unités bus de terrain Westermo sont des modules PROFIBUS DP industriels. Il existe différents types de modules esclaves; avec un module maître et un convertisseur de bus de terrain, on peut transmettre des données PROFIBUS DP I/O via une communication série. C’est possible via le réseau commuté, GSM, RNIS ou modems radio ainsi que par réseau Ethernet sans utiliser de pilotes spéciaux ou de carte PLC.
Côté série, notre module maître PROFIBUS DP fonctionne de la même manière que d’autres adaptateurs; côté PROFIBUS DP, il fonctionne en maître. De plus,
en combinaison avec nos adaptateurs Ethernet, il est possible de connecter le
PROFIBUS DP à Ethernet. Le convertisseur PROFIBUS DP sert à établir une connexion transparente entre différentes interfaces séries et un réseau PROFIBUS DP.

M-Bus

M-Bus (Meter-Bus) est une norme européenne de relevé à distance des compteurs d’électricité et d’installations de chauffage. M-bus est également utilisable avec tous les autres types de compteurs.
L’interface M-Bus est conçue pour une communication via 2 fils. Notre adaptateur rassemble de nombreuses fonctions dans une seule unité, offrant un maximum de souplesse pour la construction de réseaux. Par exemple, l’adaptateur peut être utilisé comme convertisseur de RS-232 à M-Bus ou comme répéteur pour accroître la distance de communication.
L’adaptateur peut être utilisé pour étendre le réseau M-Bus avec un modem.

M-Bus (Meter-Bus) est une norme européenne de relevé à distance des compteurs d’électricité et d’installations de chauffage

LonWorks®
En introduisant la technologie LonWorks®, Echelon Corporation fournit une plate-forme complète permettant de développer des systèmes ouverts de contrôle distribué basés sur une architecture de réseau intelligente. Un système LonWorks® consiste généralement en une série d’équipements intelligents appelés nœuds, dont chacun prend en charge une tâche spécifique, par exemple la mesure de température ou la régulation d’une vanne.
Les nœuds échangent entre eux des informations essentielles via le réseau. En principe, les nœuds ne s’envoient pas de commandes mais échangent des paquets de données qui contiennent des informations, par exemple la température, la pression, le statut, la date l’heure. Les nœuds peuvent alors utiliser de différentes manières l’information contenue dans les paquets de données, selon la fonction spécifique du nœud.
  
Au sein de LonWorks®, ces paquets de données peuvent être considérés comme des variables globales disponibles sur le réseau ; c’est pourquoi on les appelle des variables de réseau. Lorsqu’un nœud met à jour une variable, l’information est automatiquement communiquée à l’ensemble du réseau pour que les autres nœuds soients informés. L’interopérabilité est le mot clé de la technologie LonWorks®. L’une des conditions de l’interopérabilité est que les nœuds provenant de différents fabricants puissent échanger et interpréter les données sans requérir d’adaptations, de logiciels ou de matériel spécifiques. Pour se conformer à cette exigence, il ne suffit pas que les équipements soient reliés au même réseau et d’avoir le même type d’émetteur ou de pouvoir envoyer des variables de réseau. Les nœuds doivent également comprendre le contenu des variables de réseau.

Retour au Début

Modems courte distance, modules
de partage de ligne, commutateurs
et convertisseurs

Interfaces industrielles
La communication est très courante dans les applications industrielles. Toutefois, de nombreux paramètres doivent être réglés, notamment : le type d’interface, le débit, la distance de transfert ou le moyen de transmission utilisé.
  
L’interface RS-232 est l’une des plus courantes pour la communication de données; elle utilise généralement un connecteur sub D 9/25 broches. Conformément au standard RS-232, le câble reliant les périphériques ne peut excéder 15 mètres. Pour augmenter les distances de transmission, il faut utiliser plusieurs modems, selon les exigences et le moyen de communication – fibre optique, cuivre ou ligne louée. Toutes ces variantes et combinaisons permettent de disposer d’un vaste éventail de produits adaptés aux besoins spécifiques.


Convertisseur RS-232 vers RS-422/485

RS-422

RS-422 est un standard idéal pour l’industrie. En effet, l’interface est conçue pour construire des bus de données, généralement multipoints, entre des ordinateurs centraux et une série de sous-stations. L’interface est équilibrée et relativement insensible aux interférences. À l’origine, RS-422 était prévu pour 10 périphériques. Aujourd’hui, ce chiffre peut être étendu jusqu’à 32 unités.
La distance maximale recommandée est de 1200 m à un débit de 100 kbit/s. Grâce à la connexion à 4 fils utilisée par le RS-422, maître et esclaves communiquent en duplex intégral.

RS-485

RS-485 est une évolution du RS-422 et est à présent plus répandu que son prédécesseur. RS-485 utilise une communication bifilaire dans différents systèmes maître/esclaves, chaque esclave étant addressable. Dans une solution bifilaire, le sens des données doit être régulé par un signal de contrôle de flux (RTS/DCD) ; le flux de données peut également aider le périphérique à inverser le sens de la communication. Pour pouvoir connecter des périphériques sur un bus commun, les équipements doivent prendre en charge les signaux
« à trois états », c’est-à-dire le mode d’écoute.
  
Lorsqu’un seul périphérique est en mode d’écoute, la ligne doit être mise dans un état standard spécifique en lui ajoutant une terminaison à sécurité intégrée.

Répéteur pour RS-422/485

Il y a trois raisons d’utiliser un répéteur.

  1. Selon le standard, la distance maximale de transfert dans un segment est de 1200 mètres.
    Lorsque le réseau s’étend sur de plus grandes distances, un répéteur est installé pour régénérer le signal, ce qui permet de couvrir 1200 mètres supplémentaires.

  2. Jusqu’à 32 charges peuvent être connectées sur un segment.

  3. RS-422/485 doit être installé comme bus réseau pour éviter que des interférences se produisent tôt ou tard. Lorsque le réseau se divise en branches, il doit être segmenté
    à l’aide de répéteurs, ce qui permet également de conserver la structure bus de l’installation.

Modems courte distance point à point

Modems longue et courte distances

Comme signalé précédemment, il est conseillé de ne pas dépasser une longueur de câble de 15 m avec le standard RS-232. Les modems courte distance permettent d’allonger le réseau. Ceux-ci convertissent les signaux RS-232 en signaux électriques ou optiques adaptés à la transmission sur de grandes distances (jusqu’à plusieurs kilomètres) par câble
2 paires ou fibre optique. Le modem courte distance récepteur reconvertit ensuite les signaux reçus en signaux RS-232 ; la connexion est totalement transparente, de sorte que les modems peuvent être considérés comme une extension de l’interface RS-232.

Boucle de courant équilibrée 10 mA (W1)

Westermo a développé sa propre technologie de transmission pour des modems courte distance qui garantissent des communications sur de grandes distances et dans des environnements soumis à des niveaux élevés d’interférences. La technologie est basée sur la conversion des signaux en boucle de courant équilibré de ±10 mA, le sens du courant étant modifié sur la paire de câbles selon qu’il s’agit d’un signal RS-232 fort ou faible. W1 signifie également qu’il y a toujours une isolation galvanique entre les unités connectées, ce qui élimine les erreurs résultant des parasites transitoires ainsi que les problèmes liés à des différences de potentiel de mise à la terre.
Cette technologie testée et éprouvée s’est révélée extrêmement fiable et insensible aux interférences. L’interface permet de transmettre des données sur des distances allant jusqu’à 18 km.

Multipoints avec partage de ligne

Le multipoint est généralement utilisé dans les applications où un grand nombre de périphériques doivent communiquer avec un PC maître ou un système de commande. Il s’agit généralement d’un système « scruté » où le maître envoie une demande aux périphériques connectés ; l’équipement esclave adressé, quant à lui, répond. L’équipement connecté étant fréquemment intelligent (détecte sa propre adresse), des modems totalement transparents peuvent être utilisés.
Un vaste éventail de produits sont disponibles pour le multipoint : modems FSK, tétrafilaires, bifilaires et fibre optique. Les modems à partage de ligne pour communication locale existent en deux versions, pour 4 fils ou pour étoile couplée dans un rack. Les communications tétrafilaires permettent d’atteindre une longueur de 18 km.
Il est également possible de concevoir un réseau multipoint à l’aide de modems adressables et de périphériques non intelligents. Ces modems peuvent agir en maître ou en esclaves dans un réseau multipoint, chaque esclave pouvant avoir une adresse unique.

Isolateurs

Les recherches démontrent que, dans la communication de données, la majorité des interférences est due aux différences de potentiel de mise à la terre des équipements interconnectés. Ce problème peut se produire lorsque divers éléments d’un équipement sont raccordés à différents tableaux de distribution aux potentiels de masse différents. Les courants de fuite peuvent alors se diriger vers un point de mise à la terre inadéquat et générer des interférences. RS-232 est une interface non équilibrée et, par conséquent, sensible à tous les types d’interférences. Les isolateurs Westermo assurent l’isolation galvanique entre les équipements connectés, ce qui réduit considérablement le temps et le coût du dépistage indispensable pour déterminer l’origine des interférences.

Boucle de courant 20 mA (TTY)

La boucle de courant ou TTY 20 mA n’est pas standard. Malgré cela, cette technologie est utilisée dans les systèmes industriels depuis plusieurs décennies et s’est imposée de facto comme la norme, bien avant les standards actuels tels que RS-232 et RS-422/485.
  Les convertisseurs de boucles de courant Westermo se règlent en mode actif ou passif, tant sur l’émetteur que le récepteur, à l’aide des commutateurs DIP. Il est possible de transmettre jusqu’à 6 km à des débits atteignant 19,2 kbit/s.

Multiplexeur
Les multiplexeurs permettent de réaliser des économies en termes d’installation et de câbles. 4 ports RS-232 asynchrones peuvent communiquer à un débit atteignant 115,2 kbit/s par une connexion tétrafilaire commune. La distance de transfert varie de 600 à 1200 mètres, en fonction du débit de transmission sur le canal commun. Plusieurs périphériques peuvent également être connectés en série pour augmenter à 16 le nombre de ports. Le débit maximal pouvant être atteint sur le canal commun partagé par les différents équipements connectés est de 204,8 kbit/s. La communication peut être paramétrée séparément pour chaque canal via un terminal.

Commutateur de ligne

Commutateur de ligne pour 4 canaux avec interface RS-232. L’équipement possède un canal d’entrée pouvant être connecté séparément ou simultanément à chacun des autres canaux. La sélection du canal de sortie s’effectue par les signaux numériques externes ou par l’activation du signal RTS de l’équipement connecté. Un canal d’extension permet
en outre l’interconnexion de commutateurs supplémentaires. Le débit peut atteindre 115,2 kbits/s sur chaque canal.

Retour au Début

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fibre optic communications involve the transfer of light signals through thin glass fibre or plastic cable

 

 

 

 

 

 

C’est le support du transfert des signaux optiques (lumineux); son diamètre varie de 5 à 200 µm

Matériau optique entourant l’âme. Réfléchit et confine la lumière circulant dans le câble. Avec la gaine, le câble atteint un diamètre variant entre 125 et 235 µm

 

 

Le multiplexage consiste à attribuer à chaque connexion série un créneau de temps où chaque canal est en connexion point à point avec l’interlocuteur. Le débit série des canaux respectifs peut atteindre 38,4 kbit/s ; dans ce cas, la communication est totalement transparente

 

Dans les réseaux à connexions multipoints ou en anneau, il faut impérativement un maître qui commande les esclavesNous avons également mis au point des produits spéciaux qui prennent en charge les protocoles spécifiques des fournisseurs.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En introduisant la technologie LonWorks®, Echelon Corporation fournit une plate-forme complète permettant de développer des systèmes ouverts de contrôle distribué basés sur une architecture de réseau intelligente

 

 

 

 

 

 

 

 

Interfaces industrielles

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il y a trois raisons d’utiliser un répéteur.

 

 

 

 

 

 

Comme signalé précédemment, il est conseillé de ne pas dépasser une longueur de câble de 15 m avec le standard RS-232

 

 

 

 

 

 

 

Le multipoint est généralement utilisé dans les applications où un grand nombre de périphériques doivent communiquer avec un PC maître ou un système de commande.

 

 

 

 

La boucle de courant ou TTY 20 mA n’est pas standard. Malgré cela, cette technologie est utilisée dans les systèmes industriels depuis plusieurs décennies et s’est imposée de facto comme la norme, bien avant les standards actuels tels que RS-232 et RS-422/485.

Les multiplexeurs permettent de réaliser des économies en termes d’installation et de câbles. 4 ports RS-232 asynchrones peuvent communiquer à un débit atteignant 115,2 kbit/s par une connexion tétrafilaire commune.

Commutateur de ligne pour 4 canaux avec interface RS-232. L’équipement possède un canal d’entrée pouvant être connecté séparément ou simultanément à chacun des autres canaux.

westermo