1. Historique
1980 :Existence de
protocole de
communication (RS232)
entre automate et console
de programmation
Bus de terrain
Naissance des bus
industriels
Flexibilité, fiabilité
machines, contrôle
qualité, flux informations
(technique/administratif).

2. Contexte industriel: Just in time
ou « Production à flux tendus »
Cycle de vie d’un produit ? : 3 … 4 ans pour une
voiture, 1 an ? pour un PC
Flexibilité des Cellules de production
• Flexibilité de l’automatisation au niveau:
– des machines (robots, …)
– des systèmes de commande (PLC, …)
– des systèmes de communication (bus, …)
• sur le terrain (ex. bus capteurs) entre niveaux hiérarchiques
• (contrôle qualité/logistique)

3. Contexte
Industriel
Objectif = Accès direct à
l’information:
– Voulue
– Au moment voulu
– A l’endroit voulu
nécessite:
– une architecture informatique
ouverte
– (le « PLC » doit pouvoir
communiquer)
– un système de communication
ouvert (vis-à-vis de
l’hétérogénéité du matériel)
– un ensemble de « progiciels » de
contrôle pour exploiter
l’information
N0: es constituants
Commander et protéger: Les préactionneurs
Actionner et mesurer: Les capteurs et actionneurs
N1: La commande:
Commande: Traitement et dialogue
Maintenance: Configuration et diagnostic
N2: Supervision:
Conduite, optimisation
Et surveillance
N3: Gestion de production:
Ordonnancement et
suivi de prouction (qualité, suivi des moyens)
N4
Système d’information
De l’entreprise: Gestion globale

4. Aspects économiques
Etude Schneider Avenir proche:
• 50 à 60% des
automates de taille
• moyenne ou grosse
(> 128 i/o) utiliseront
la technologie bus de
terrain
• Périphérie «intelligente
» (capteurs, …)
=> réduction de 15 à
20% des nombres
d’i/o gérées par le
PLC

5. Avantages du Bus de Terrain
• Simplification et réduction des raccordements et
câbles
• Simplification du projet
• Economie de temps et d’argent
• Flexibilité
• Réduction des erreurs de câblage
• Gain de temps pour la mise en service
• Diagnostic d’erreur plus rapide
• Système offrant une meilleure vue d’ensemble
• Extensions futures réalisées en un minimum de
temps

6. Étude :
• Le bus de terrain favorise l’approche modulaire
de l’automatisme (ex.: un bus « adapté » par cellule)
• Bus normalisés: grande indépendance vis-à-vis
du matériel connecté (PLC, terminaux, capteurs, …)
• mais: il faut distribuer l’alimentation jusqu’aux
modules i/o périphériques
Exploitation :
• Décentralisation de l’intelligence au
niveau 0:
sécurise l’opérateur et minimise son
temps de réponse (maintenance
préventive, …)
• mais: besoin de m.o. plus qualifiée
Réalisation :
• Diminution drastique du câblage (et m.
d’œuvre)
• Diminution des coffrets, armoires, …
• Mise en service plus rapide
• mais: matériel plus coûteux
Avantages
du Bus de
Terrain

7. Bus: variétés /hiérarchie
Sensor bus = bus « capteurs/actionneurs »
Déterministe, Temps de réponse très court, Actions « réflexe »ex: AS-I
Device bus = bus de périphérie d’automatismes
• Inter-automates
• Orientés manufacturiers : inter maîtres intra/inter cellules
• Haute vitesse et détérministes ex. : Profibus DP
Field bus = bus interunités de traitement
• Synchronisation Cellules (PLC, PC, …)
• Orientés process continus, basse vitesse ex. : Modbus, Profibus FMS
Data bus = bus informatique
• Réseaux informatiques plutôt que réseau d’automatismes
• Le plus haut niveau
• Pas déterministe ex. : Ethernet/TCPIP

8. Propriétés essentielles des bus
(point de vue « industriel »)
• Vitesse de transmission
rapide ? : dépend des performances Automates / du type d’information (flux,
taille) à transmettre
ex. AS-I: 167 Kbits/sec - messages de 4 bits
• Fiabilité
Le niveau d ’exigence doit être nettement supérieur à celui de l’informatique.
• Flexibilité
Systèmes de communication: souple vis-à-vis d ’extensions, de modifications, de
répartition
géographique des équipements
• Coût
Il faut un intérêt financier (étude, réalisation, exploitation)
• Transparence et compatibilité
C’est LA « raison d’être » de l’ISO pour faire face à la multitude des équipements
(automates, distributeurs pneumatiques, robots, CNC, ..) et des bus (50!)

9. Moyens de Communication
Objectifs:
• Transmission rapide et fiable de bits (0 ou 1)
• représentant de l’information codée (ex. codage ASCII sur
7 bits)
Types de communication:
• Communication parallèle ou série
1. Communications parallèles
• Tous les bits sont transmis en parallèle à l’aide d’autant de
canaux (« fils ») binaires.
• Ces canaux sont exploités en mode BUS, càd qu ’un même
fil peut servir
– à tour de rôle pour un transfert entre éléments différents (ex.
processeur-mémoire, interface-mémoire, … etc)

10. 2. Communications séries : pour bus de terrain

11. Le support Physique

12. Topologie des réseaux
Etoile
• Adaptée aux réseaux où les équipements sont
regroupés en îlots
=> peu de problèmes de collision (ex.:
terminaux/ordinateur, …, PLC/ilôts
distributeurs)
Anneau
• Tous les points sur disposés, sur une boucle
fermée.
• L’information circule dans le même sens.
(typique des protocoles d’accès à jetons; ex.
Interbus)
Bus
• Nœuds greffés en parallèle sur un câble unique.
• La panne d’un nœud n’affecte pas le réseau.
• Trafic et gestion conflits plus importants. (ex.
réseau Ethernet, réseau AS-I)

13. Quelle type d’architecture
1. Contrôle d’accès centralisé : un Maître /
plusieurs Esclaves
• Le maître « interroge » successivement
les esclaves qui n’ont pas d’initiative.
– garantit les délais d’accès
(déterministe)
– OK pour applications à temps
critiques
(ex. AS-I, Profibus DP, monomaître)
2. Contrôle d’accès décentralisé: Multi-
maîtres
• Protocole à compétition : les maîtres
interrogent
– aléatoirement le bus - nécessite une
gestion des conflits (ex. DeviceNet,
Ethernet)
• Protocole à jeton : un jeton d’accès
(trame) circule sur le bus : la station qui
possède le jeton peut alors émettre.
– déterministe et sans problème de
conflit mais …
– attente du jeton.

14. ASI
Origine: 1990 : Association de 11 constructeurs spécialisés dans les
capteurs/actionneurs (Festo, Siemens, Sick,…) pour définir un système de
transmission commun pour capteurs et actionneurs => concept AS-i: «
Actuator Sensor Interface - Association AS-I fondée en 1992
Quelques chiffres
• 32 points de connexion - 124 E/S
• câble jaune plat à 2 fils ; 100 m sans répétiteur
• 167 Kbits/sec ; cycle : 4.8 msec
• Longueur du message : 4 bits
• Applications: manufacturiers
Caractéristiques
• Type : Bus / maître-esclaves, Topologie : libre (bus, étoile, anneau)
• Le maître (ex.: coupleur PLC) interroge tous les esclaves de façon cyclique (4.8
msec)
• Chaque esclave peut être AS-i (intelligent) ou non (4 capteurs passifs)

15. Le Maître travaille comme un
PLC (Affectation: %I0.0.0)
Les esclaves peuvent être
ajoutés ou enlevés
sans créer de
problèmes au niveau
de l’ensemble du
câblage de l’installation

16. Aspects
Pratiques

17. Aspects Pratiques 2
Câble auto-cicatrisant
Déplacement facile de l’esclave

18. Coûts
30 bornes, 30x3 min =1.5 heures
30 marquages de fils, 30x 2 min =1 heure
Câblage du connecteur à 15 broches =0,5
heure
Connecteur à 15 broches
Boîtier de raccordement
2 x connexions AS-i, 2x 7 min = 14 min
2 x bornes, 2x 3 min = 6 min
Préparer et fixer le presse-étoupe = 10 min
2 x modules d’entrée, prix par module Support
de câble AS-i
Câble AS-i

19. Conclusions
Décentralisation de l’intelligence: accroissement de
la nécessité bus de terrain
• Normalisation / Standards de fait : quelques bus
vont se démarquer et s’imposer :
– Sensor bus : AS-i ?
– Device bus : Profibus DP !
– Field bus : Profibus FMS ?
– Data bus : Ethernet !
• Grande réticence actuelle vis-à-vis du bus :
– Approche très séduisante mais
– Arguments économiques pas 100 % convaincants