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Protocoles et architectures de communication des systèmes iPMCC

De Guide de l'Installation Electrique

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Sommaire

Une configuration iPMCC est faite de nombreux de départs-moteurs. Afin de contrôler le système, il est nécessaire d'envoyer beaucoup d'informations telles que états des moteurs, mesures des courants, alarmes, etc. Le traditionnel câblage fil à fil n'est pas un moyen efficace et rentable quand il y a beaucoup de données à transmettre. Aujourd'hui, la transmission via des réseaux de communication, ou bus, est la meilleure méthode.

La communication a besoin d'une langue commune appelé protocole de communication. La figure N75 indique les protocoles couramment utilisés aux différents niveaux des réseaux de communications industriels. À l'heure actuelle, les protocoles de bus les plus populaires sont Modbus SL, Profibus-DP et DeviceNet, tandis que l'usage d'Ethernet TCP / IP est en croissance très rapide.

Fig. N75Différents protocoles de communication

Modbus

Modbus est un protocole de communication du niveau "application". Il est indépendant de la couche physique (bus).

Fig. N76Une architecture Modbus

Modbus SL (liaison série)

Les protocoles Modbus peuvent être employés sur des liaisons RS232, RS442 ou RS485 ainsi qu'avec d'autres médias, comme Ethernet.

Modbus SL est le protocole de dialogue appliqué aux liaisons série, basé sur une structure de type maître/esclave : le maître pose des questions et les esclaves donnent les réponses, et même lorsque plusieurs périphériques sont connectés à une ligne en série, un seul appareil peut parler à la fois. Il est utilisé pour des réseaux d'automates programmables.

La solution Modbus RS485 a été la plus utilisée dans le monde. Elle permet des vitesses de communication allant jusqu'à 115 kbps, mais la plupart des dispositifs supportent seulement des communications jusqu'à 19,2 kbps. Elle est d'un faible coût de mise en œuvre. Cette solution a la plus large base installée et de réseaux de fournisseurs. Le point faible de Modbus SL est sa vitesse de transmission limitée par la vitesse des lignes en série et le nombre maximum d'appareils. Modbus SL peut être confronté à certains problèmes dans son application sur des sites industriels très importants, mais il est encore un choix économique et raisonnable pour la majorité des systèmes de protection moteur.

Fig. N77Une architecture Modbus SL

Fig. N77aLes échanges Modbus SL

Modbus / TCP

Le protocole Modbus / TCP utilise le standard Ethernet 10 Mbps pour véhiculer toute la structure des messages Modbus.

Il offre une vitesse très rapide et accepte un grand nombre de périphériques dans un même réseau.

Il facilite l'intégration d'un équipement MCC dans le réseau local (LAN) d'une entreprise, aussi il est préféré par de plus en plus de clients et s'avère un excellent choix pour les applications des grands chantiers.

Contrairement à Modbus SL, Modbus / TCP fonctionne sur un concept client / serveur :

  • un client initie les demandes et les réponses d'un serveur,
  • n'importe quel périphérique peut être un client ou un serveur,
  • de nombreux appareils sont à la fois client et serveur dans le même temps,
  • un réseau peut réunir de nombreux clients,
  • plusieurs clients peuvent envoyer des requêtes au même moment et plusieurs serveurs peuvent répondre en même temps,
  • un client peut parler à plusieurs serveurs en même temps,
  • un serveur peut répondre à plusieurs clients en même temps,
  • Ethernet dirige et s'assure de la livraison des données à tous les périphériques en même temps.

Fig. N78Une architecture typique de la communication

Les différences entre Modbus / TCP et Modbus SL

Avec Modbus / TCP :

  • chaque appareil peut être client et serveur au même moment.
  • tous les appareils peuvent échanger simultanément : plusieurs appareils peuvent initier des communications, et non un seul. Le temps de réponse du système est augmenté par des communications simultanées.
  • plusieurs demandes peuvent être envoyées d'un appareil à un autre sans attendre les réponses aux questions précédentes. Pour cela des données sont ajoutées au message Modbus afin de pouvoir associer une réponse à sa demande spécifique, elles constituent l'identifiant de transaction Modbus.
  • la vitesse de transmission est plus importante : 10 Mb, 100 Mb, 1 Gb.
  • les supports de transmission sont d'un emploi beaucoup plus souple et leurs coûts moins élevés : fibre optique, liaison radio, etc.
  • le nombre de noeuds sur un simple réseau est presque illimitée : le maximum recommandé est d'environ 300, mais des routeurs peuvent être utilisés pour relier plusieurs réseaux.

Modbus IO Scanning

Modbus IO Scanning est une fonctionnalité des automates programmables Schneider Electric. Elle permet de simples échanges Modbus avec un simple terminal de configuration. Il suffit de préciser l'adresse, le temps d'interrogation et les données à lire et / ou d'écrire.

Fig. N79L'architecture Modbus SL

Profibus

Profibus-DP est un protocole avec une vitesse de transmission élevée. Il prend en charge la communication jusqu'à 12 Mbps, mais en fait 1,5 Mbps est la vitesse maximale la plus courante, car la vitesse de 12 Mbps nécessite des supports de transmission spéciaux et ne peut être mise en œuvre que sur une courte distance pour être atteinte.

DeviceNet

Ce protocole permet une communication avec 3 vitesses possibles: 125, 250 ou 500 kbps dont le choix dépend de la longueur du bus et du câble ainsi que la consommation des appareils. Le nombre maximal d'appareils reliés est de 64, y compris les appareils maîtres. La longueur du bus est limitée à 100 m à 500 kbps. DeviceNet est largement utilisé dans l'industrie automobile.

Résumé

Le tableau de la figure N80 présente un comparatif réduit (non-exhaustive) de ces protocoles.

Modbus SL RS485 Profibus-DP DeviceNet Modbus / TCP
Vitesse Jusqu'à 115 kbps 9,6 kbps à 1 Mbps 125, 250 ou 500 kbps 10, 100 Mbps, 1 Gbps
Distance maximale sans répéteur 1300 m 100 m à 12 Mbps
1,2 km à 10 kbps
100 m à 500 kbps
500 m à 125 kbps
Paire torsadée : 100 m
Fibre optical : 2000 m
Nombre maximal d'appareils 32 soit 1 maître et 31 esclaves mono ou multi-maîtres :126 soit 122 esclaves avec 3 répéteurs 64 soit 1 maître et 63 esclaves 64 avec IO Scanner.
Pas de limite avec les autres.
Distance maximale avec répéteur Dépend du type de répéteur. 400 à 4800 m selon la vitesse. Dépend du type de répéteur. 10 km de fibres optiques

Fig. N80Comparaison des protocoles de communication