Industrie 4.0 et Supervision Industrielle PDF

Industrie 4.0 et supervision industrielle Pr. Abdelhamid BOUROUHOU [email protected] Elément 1 : Industrie 4.0 ❖Technologies des réseaux ❖Modèle OSI ❖Topologie des réseaux ❖Protocole ❖Aspects physiques du réseau industriel ❖Trame Technologi...

Industrie 4.0 et supervision industrielle Pr. Abdelhamid BOUROUHOU [email protected] Elément 1 : Industrie 4.0 ❖Technologies des réseaux ❖Modèle OSI ❖Topologie des réseaux ❖Protocole ❖Aspects physiques du réseau industriel ❖Trame Technologies des réseaux C’est quoi un réseau? Quelles sont les grandes classes de réseaux? Quelles sont les technologies de réseaux existantes?  Technologies des réseaux un réseau est un ensemble d'équipements interconnectés permettant l'échange de données.  Technologies des réseaux On peut classer les réseaux en 4 familles essentielles:  Technologies des réseaux ❖Parmi les technologies de réseaux existantes on trouve: ✓Réseaux Ethernet : Le réseau le plus commun dans les environnements industriels, se caractérise par sa simplicité et son efficacité pour transmettre des données à grande vitesse. ✓Réseaux sans fil (Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth) : Moins utilisés en industrie lourde à cause de la fiabilité inférieure mais populaires pour la connectivité des capteurs et des petits systèmes mécatroniques. ✓Réseaux industriels spécialisés (Profinet, Modbus, EtherCAT, CAN) : Focus sur leur utilisation pour connecter des machines, des robots, des capteurs dans les environnements industriels.  Modèle OSI C’est quoi le modèle OSI? Modèle OSI Modèle OSI Modèle OSI Modèle OSI Modèle OSI Modèle OSI Couche 4: Transport Modèle OSI Couche 3: Réseaux Modèle OSI Couche 3: Réseaux Modèle OSI Couche 2: Liaison Modèle OSI Couche 2: Liaison Modèle OSI Couche 1: Physique  Topologie des réseaux La topologie d’un réseau fait référence à la manière dont les nœuds (machines, ordinateurs, capteurs, etc.) sont disposés et connectés entre eux.  Topologie des réseaux Topologie en bus ❖Un seul câble principal (bus) auquel sont connectés tous les périphériques. Avantages : simplicité et coût faible. Inconvénients : un problème sur le câble principal affecte tout le réseau.  Topologie des réseaux Topologie en étoile ❖Tous les périphériques sont connectés à un concentrateur (hub) ou à un commutateur (switch). Avantages : si un périphérique tombe en panne, cela n'affecte pas les autres. Inconvénients : dépendance vis-à-vis du concentrateur.  Topologie des réseaux Topologie en anneau ❖Les périphériques sont connectés les uns aux autres pour former un cercle. Avantages : chaque appareil a un égal accès au réseau. Inconvénients : panne de tout l’anneau si un nœud tombe.  Topologie des réseaux Topologie en maillage ❖Chaque appareil est connecté à plusieurs autres, offrant une grande redondance. Avantages : très fiable. Inconvénients : complexité et coût.  Topologie des réseaux Le transfert d'informations entre deux systèmes informatiques peut s'effectuer, en fonction des besoins et des caractéristiques des éléments, suivant trois modes d'exploitation de la liaison: ❖Liaison Simplex ❖Liaison semi-duplex (Half duplex) ❖Liaison duplex intégral (Full duplex)  Topologie des réseaux Liaison Simplex  Topologie des réseaux Liaison Half-Duplex  Topologie des réseaux Liaison Full-Duplex  Protocoles Un protocole définit la manière dont les données sont échangées sur un réseau donné. On trouve: Ethernet/IP : Protocole basé sur Ethernet utilisé dans les réseaux industriels. Avantages : grande compatibilité avec l'équipement standard. Modbus : Protocole de communication série très utilisé dans les systèmes industriels pour l'automatisation et la supervision. CAN (Controller Area Network) : Protocole utilisé pour la communication entre microcontrôleurs sans avoir besoin d’un ordinateur principal. Profinet : Protocole basé sur Ethernet, souvent utilisé dans les systèmes d'automatisation industrielle. EtherCAT : Protocole Ethernet conçu pour des systèmes d’automatisation, assurant une faible latence et haute synchronisation.  Aspects physiques du réseau industriel Câblage: câbles en cuivre (par exemple, câbles Cat5e, Cat6), fibres optiques (pour les longues distances et la résistance aux interférences). La paire de fils torsadés: Le plus simple à mettre en œuvre, et le moins cher. Le câble coaxial: Il se compose d’un conducteur en cuivre, entouré d’un écran mis à la terre. Entre les deux, une couche isolante de matériau plastique. Le câble coaxial a d’excellentes propriétés électriques et se prête aux transmissions à grande vitesse. La fibre optique: Ce n’est plus un câble en cuivre qui porte les signaux électriques mais une fibre optique qui transmet des signaux lumineux. Convient pour les environnements industriels agressifs, les transmissions sont sûres, et les longues distances.  Aspects physiques du réseau industriel Composants matériels : Switches et hubs : Matériel de commutation permettant la connexion de multiples appareils sur un réseau. Routeurs : Appareils dirigeant le trafic de données entre réseaux différents. Passerelles (Gateway) : Assurent l’interconnexion entre deux réseaux utilisant des protocoles différents. Trame Une trame est l'unité de données de base envoyée sur un réseau. Structure d’une trame Ethernet : ❖Préambule : Permet de synchroniser l'émetteur et le récepteur. ❖Adresse MAC de destination : L'adresse du périphérique qui doit recevoir la trame. ❖Adresse MAC source : L'adresse de l'appareil qui a envoyé la trame. ❖Type/Longueur : Indique le protocole utilisé ou la longueur des données. ❖Données : Le message ou la commande transmise. ❖CRC (Cyclic Redundancy Check) : Code de vérification pour détecter les erreurs de transmission.