Séance3_BRH Industry 4.0 and Industrial Supervision PDF

Industrie 4.0 et supervision industrielle Pr. Abdelhamid BOUROUHOU [email protected]  Elément 1 : Industrie 4.0 Définition Composants d’un réseau AS-I Configuration AS-I Principes de fonctionnement AS-I Programmation  AS-Interface, c’...

Industrie 4.0 et supervision industrielle Pr. Abdelhamid BOUROUHOU [email protected]  Elément 1 : Industrie 4.0 Définition Composants d’un réseau AS-I Configuration AS-I Principes de fonctionnement AS-I Programmation  AS-Interface, c’est quoi? I-Définition AS-I signifie « Actuator Sensor Interface », c’est l’interface de capteur et d'actionneur. C'est un protocole de communication pour la couche la plus basse de la pyramide d'automatisation – appareils de terrain I-Définition AS-I a été créé dans le but de connecter le capteur et l'actionneur avec un faible coût de matériel et d'installation, une utilisation et une maintenance faciles. Les principales caractéristiques de l'AS-I sont donc : ❑Le câble AS-I est utilisé à la fois pour l'échange de données entre les capteurs/actionneurs (esclaves AS-I) et le maître AS-I ainsi que pour l'alimentation électrique des capteurs/actionneurs. ❑La méthodologie de transmission des données est fiable dans un environnement industriel mais ne nécessite pas de bande passante de transmission élevée. ❑Câblage simple et économique : installation simple avec la technique de "pénétration", grande flexibilité avec câblage arborescent I-Définition Les principales caractéristiques de l'AS-I sont donc : ❑Temps de réaction rapides : le maître AS-I nécessite un maximum de 5 ms pour l'échange cyclique de données avec jusqu'à 31 nœuds ❑Les nœuds (esclaves AS-I) sur le câble AS-I peuvent être soit des capteurs/actionneurs avec un connecteur AS-I intégré, soit des modules AS-I auxquels jusqu'à 4 capteurs/actionneurs binaires conventionnels peuvent être connectés ❑Modules AS-I standard pouvant fonctionner jusqu'à 124 actionneurs et 124 capteurs ❑Modules AS-I à adressage étendu permet l’exploitation de 248 actionneurs et 248 capteurs avec un maître étendu. Et en utilisant le profil S-7.A.A avec 8I/8O, jusqu'à 496 actionneurs et 496 capteurs peuvent être exploités  Quelles sont les composants d’un réseau AS-I?  II- composants réseau AS-I Dans un réseau AS-I, on peut trouver plusieurs composants tels que: ❑Maître AS-I ❑Esclaves AS-I, peuvent être divisés en 2 types : ❖Modules AS-I ❖Capteurs/actionneurs avec un connecteur AS-I intégré ❑Câble AS-I ❑Bloc d'alimentation AS-I ❑Unité d'adressage (dans certains cas intégrée au maître) ❑Unité de diagnostic ❑Moniteur de sécurité ❑Répéteur ❑Extendeur ❑Fiche d'extension  II- composants réseau AS-I Maître AS-i ❑Il existe 2 types de maîtres AS-i : ❖Maître standard : il est possible de raccorder jusqu'à 31 esclaves AS-i standard ou esclaves AS-i avec le mode d'adressage étendu (esclaves A uniquement) aux maîtres AS-i standard. Les maîtres AS-i standard sont disponibles pour la connexion aux systèmes : SIMATIC S5, SIMATIC S7, SIMATIC C7, E/S distribuées, SIMOTION C  II- composants réseau AS-I ❖Maître étendu : les maîtres AS-i étendus prennent en charge 31 adresses utilisables pour les esclaves AS-i standard ou les esclaves AS-i avec le mode d'adressage étendu. Les esclaves AS-i avec le mode d'adressage étendu peuvent être raccordés par paires (programmés comme esclaves A ou B) à un maître AS-i étendu et peuvent utiliser la même adresse. Le nombre d'esclaves AS-i adressables est ainsi porté à 62 maximum. Des maîtres AS-i étendus sont disponibles pour la connexion aux systèmes : SIMATIC S7, E/S distribuées.  II- composants réseau AS-I Esclave AS-I: Il existe 2 types d'esclaves AS-I : ❑Modules AS-I: ce sont des esclaves AS-I auxquels des capteurs et des actionneurs peuvent être connectés. ❑Les capteurs/actionneurs avec un connecteur AS-I intégré: peuvent être connectés directement à AS- Interface. Câble AS-I : câble à 2 fils non blindé, transfère les signaux et alimente les capteurs et actionneurs connectés à l'aide de modules AS-I.  II- composants réseau AS-I Répéteur : étend la capacité de l'AS- Interface en étendant le segment AS-I et en fournissant plus de capacité dans le système Fiche d'extension : avec fiche d'extension, peut étendre la longueur du câble AS-I de 100 m à 200 m  Unité d'adressage : permet une programmation simple des adresses des esclaves AS-I Extendeur : étend la distance entre le maître et le segment AS-I jusqu'à un maximum de 100 m Unité de diagnostic : permet de tester les réseaux AS-Interface. La recherche des erreurs est systématique et la surveillance permanente est grandement facilitée. L'analyseur AS-Interface permet également de documenter la mise en service et le service en créant des rapports de test Moniteur de sécurité : au cœur de Safety at Work, vous configurez une application sûre sur le PC avec le moniteur de sécurité.  III- Configuration AS-I Temps de cycle ❑Esclaves AS-i standard : max. 5 ms ❑Esclaves AS-i utilisant le mode d'adressage étendu : max. 10 ms Nombre d'esclaves ❑Esclaves AS-i standard : max. 31 ❑Esclaves AS-i utilisant le mode d'adressage étendu : max. 62 Nombre d'entrées et de sorties ❑Esclaves AS-i standard : max. 124 entrées et 124 sorties ❑Esclaves AS-i utilisant le mode d'adressage étendu : max. 496 entrées et 496 sorties  IV- Principes de fonctionnement AS-I Techniques d'accès maître-esclave: Le réseau AS-i ne possède qu'un seul maître qui contrôle l'échange de données. Celui-ci interroge tous les esclaves AS-i et attend une réponse Réglage d'adresse électronique: Un identifiant d'esclave AS-i est une adresse. Cela ne se produit qu'une seule fois dans un système AS- Interface. Le réglage de l'adresse peut être effectué à l'aide de l'unité d'adressage ou du réglage sur le maître AS-i. L'adresse est toujours stockée de manière permanente sur l'esclave AS-i. L'adresse d'usine des esclaves AS-i est "0"  IV- Principes de fonctionnement AS-I Fiabilité de fonctionnement et flexibilité: ❑Haute fiabilité de fonctionnement : le maître surveille la tension sur le câble et les données transférées. Il détecte les erreurs de transmission, la défaillance des esclaves et envoie un message à l'automate. L'utilisateur peut agir sur ce message. ❑Flexibilité: Le remplacement ou l'ajout d'esclaves AS-i pendant le fonctionnement normal n'affecte pas la communication avec les autres esclaves AS-i.  IV- Principes de fonctionnement AS-I Principe maître-esclave: ❑Les données de processus et les commandes de paramétrage sont transmises via l'interface entre la CPU maître et le CP maître AS-I. ❑Les programmes utilisateur disposent d'appels de fonctions et de mécanismes adaptés pour la lecture et l'écriture via cette interface. ❑L'échange d'informations avec les esclaves AS-i s'effectue via l'interface entre le CP maître AS-i et le câble AS-i  IV- Principes de fonctionnement AS-I Profil maître: La spécification maître AS-i distingue les maîtres avec différentes gammes de fonctions appelées « profils ». MO, M1, M2 pour les maîtres standard et M3, M4 pour les maîtres étendus. ❑Profil maître MO : le maître peut échanger des données d'E/S avec les différents esclaves AS-i. Le maître est configuré à l'aide de la configuration de station trouvée sur le câble, appelée « configuration attendue ». ❑Profil maître M1 : ce profil couvre toutes les fonctions selon la spécification maître AS-i. ❑Profil maître M2 : identique au profil MO, mais dans ce profil, le maître AS-i peut également affecter des paramètres aux esclaves AS-I.  IV- Principes de fonctionnement AS-I ❑Profil maître M3 : identique au profil M2, mais ici, des esclaves complexes peuvent être paramétrés par le maître AS-i et des entrées ou sorties 16 bits. ❑Profil maître M4 : identique au profil maître M3, mais étendu par la capacité du maître AS-i à affecter des paramètres aux esclaves combinés, au transfert de données série, au mode d'adresse étendu (8 E/S), aux entrées 16 bits en mode d'adresse étendu et au transfert de valeurs analogiques rapide/super rapide.  IV- Principes de fonctionnement AS-I Fonction esclave ❑Connexion au câble AS-i : L'esclave AS-i dispose d'un circuit intégré (puce AS-i) qui permet de raccorder un appareil AS-i (capteur/actionneur) au câble de bus commun du maître AS-i. Le circuit intégré contient les composants suivants : ❖8 entrées et sorties de données configurables ❖4 sorties de paramètres ❖2 canaux analogiques (16 bits) ❑Les paramètres de fonctionnement, les données de configuration avec affectation d'E/S, le code d'identification et l'adresse d'esclave sont stockés dans une mémoire supplémentaire (par exemple EEPROM). ❑Données E/S : Les données de l'API qui ont été transférées du maître AS-I à l'esclave AS-i sont disponibles sur les sorties de données. Les valeurs des entrées de données sont mises à disposition du maître AS-i lors de l'interrogation de l'esclave AS-i  IV- Principes de fonctionnement AS-I ❑Paramètres : Grâce aux sorties de paramètres de l'esclave AS-i, le maître AS-i peut transférer des valeurs qui ne sont pas interprétées comme de simples données. Ces valeurs de paramètres peuvent être utilisées pour commander et commuter entre les modes de fonctionnement internes des capteurs ou des actionneurs. Il peut par exemple être possible de mettre à jour une valeur d'étalonnage pendant différentes phases de fonctionnement. ❑Configuration : La configuration des entrées/sorties (configuration E/S) indique quelles lignes de données de l'esclave AS-i sont utilisées comme entrées, sorties ou comme sorties bidirectionnelles. La configuration E/S (4 bits) se trouve dans la description de l'esclave AS-i. En plus de la configuration E/S, le type d'esclave AS-i est décrit par un code d'identification et, pour les esclaves AS-Interface plus récents, par trois codes d'identification (code ID, code ID1, code ID2).  IV- Principes de fonctionnement AS-I Transfert de données: IV- Principes de fonctionnement AS-I Phases de fonctionnement: IV- Principes de fonctionnement AS-I Fonctions d’interface: V- Programming