À mesure que le niveau d’automatisation industrielle continue d’augmenter, l’importance de la technologie des bus industriels devient de plus en plus évidente. En tant que l'une des technologies de base du secteur industriel, les bus industriels jouent un rôle essentiel en permettant une communication et un échange de données efficaces entre les appareils. Un bus industriel fait référence à un ensemble de lignes de signaux partagées utilisées pour transmettre des informations et faciliter la communication entre les modules ; sous le contrôle d'un appareil maître, il sert de voie de transmission des informations vers un appareil récepteur spécifique.
En fonction de leur emplacement, les bus peuvent être classés en bus externes, bus internes et bus sur puce. Les bus externes courants incluent RS-232, RS-485, USB et CAN (Figure 1) ; Les bus internes courants incluent HT, I²C et SPI (Figure 2) ; et les bus système communs comprennent des bus de données, des bus de contrôle et des bus d'adresses.
Bus externe
Bus interne
Bus industriels courants
CAN-Bus
CAN (Controller Area Network) est un protocole de communication série normalisé par l'ISO. Le bus CAN est un protocole de communication de données série développé par Bosch en Allemagne au début des années 1980 pour faciliter l'échange de données entre les nombreux systèmes de contrôle et de test des automobiles modernes. Il s'agit d'un bus multi-maître qui peut utiliser un câble à paire torsadée-, un câble coaxial ou une fibre optique comme support de communication. Le débit de communication maximum peut atteindre 1 Mbps.
Bus EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) est un protocole de communication Ethernet industriel-hautes performances conçu spécifiquement pour les-systèmes de contrôle industriels en temps réel. Introduit en 2003 par Beckhoff Automation d'Allemagne, il s'agit d'une norme internationale ouverte.
Dans un réseau EtherCAT, les données sont transmises via une topologie de réseau en anneau ou linéaire. Chaque appareil esclave lit les données dont il a besoin et transmet ensuite immédiatement le paquet de données à l'esclave suivant ; ce processus est appelé « traitement à la volée ».
Bus ProfiNet
ProfiNet est un système de communication avancé prenant en charge l'automatisation distribuée, développé par Siemens et la ProfiBus User Association. ProfiNet=ProfiBus + Ethernet ; il adapte l'architecture maître-esclave ProfiBus à Ethernet et constitue un standard de bus d'automatisation basé sur la technologie Ethernet industriel. Il prend non seulement en charge diverses topologies, facilitant l'intégration et l'expansion du système, mais est également compatible avec les interfaces et protocoles Ethernet existants ; Il permet non seulement de contrôler en temps réel-les lignes de production, mais fournit également des services de données au Web et au cloud via TCP.
Bus Modbus
Le protocole de communication Modbus a été inventé par Modicon en 1979 et a été l'un des premiers protocoles de bus utilisés en milieu industriel. Il existe plusieurs versions du protocole de communication Modbus, Modbus RTU, Modbus ASCII et Modbus TCP étant les plus couramment utilisées.
Considérations
Pour répondre aux différentes exigences des différents scénarios d’application, les facteurs suivants doivent être clarifiés :
① Exigences de rapidité : sélectionnez un bus industriel doté de capacités de transmission à grande vitesse-en fonction des exigences de rapidité de transmission des informations pendant le processus de production. Certains bus industriels-à haut débit courants incluent EtherCAT, Profinet et EtherNet/IP. Ces bus présentent une faible latence et une bande passante élevée, ce qui les rend adaptés aux scénarios nécessitant des vitesses de communication élevées.
② Volume de données et exigences en-temps réel : la sélection d'un bus industriel approprié nécessite de prendre en compte le volume de données et les exigences en-temps réel. Certains bus, tels que CAN et DeviceNet, conviennent aux scénarios avec de petits volumes de données et de faibles exigences en temps réel -, tandis que Modbus et ProfiBus conviennent aux scénarios avec des volumes de données modérés et des exigences en temps réel - plus élevées.
③ Fiabilité et tolérance aux pannes : Tenez compte des risques potentiels dans les environnements industriels, tels que les interférences et les pannes d'équipement. Par exemple, le bus ControlNet offre de solides capacités de tolérance aux pannes-, ce qui le rend adapté aux scénarios nécessitant une fiabilité élevée. De plus, certains bus, tels qu'EtherCAT et ProfiNet, disposent de capacités de détection automatique et d'auto-réparation, garantissant une communication fiable.
④ Flexibilité et interopérabilité : la nécessité pour le système de communiquer avec plusieurs appareils et équipements de différents fabricants est un autre facteur à prendre en compte. Certains bus industriels, tels que Modbus et OPC UA, offrent une excellente interopérabilité et compatibilité avec les appareils, ce qui les rend bien adaptés-aux scénarios nécessitant une communication avec plusieurs appareils.
Étapes du processus
Avant de sélectionner un bus industriel approprié, il est recommandé de suivre ces étapes :
① Analyse des exigences : prendre en compte de manière globale le processus de production, les exigences en matière d'équipement et d'autres besoins spécifiques pour clarifier les caractéristiques spécifiques requises du bus industriel.
② Étude de marché : obtenez une compréhension détaillée des fonctionnalités, des scénarios d’application, des parts de marché et des coûts de divers bus industriels. Des informations peuvent être obtenues en lisant des rapports pertinents, en assistant à des salons professionnels de l'industrie et en consultant des professionnels.
③ Évaluation des fournisseurs : contacter divers fournisseurs de bus industriels vous aidera à mieux comprendre les performances, le support technique et les autres services offerts par chacun.
④ Validation technique : grâce à une validation et des tests pratiques, comparez les performances et la fiabilité des différents bus industriels au sein du système (sur la base de mesures telles que le cycle de transmission du bus, le cycle d'horloge, la fréquence de fonctionnement et la bande passante du bus) pour sélectionner la solution optimale.
Points à noter
Après avoir sélectionné un bus industriel approprié, faites attention aux aspects suivants :
① Compatibilité des appareils : assurez-vous que les appareils sont compatibles avec le bus industriel sélectionné et prennent en charge les protocoles de communication correspondants.
② Topologie : sélectionnez une topologie de bus appropriée-telle qu'un bus, une étoile, une arborescence ou un anneau-en fonction de la configuration système requise.
③ Maintenance efficace : comprendre les procédures de maintenance et de dépannage du bus industriel, et planifier et gérer le réseau de bus industriel de manière appropriée pour garantir une communication stable et fiable.
Enfin, lors de la sélection d'un bus industriel, tenez compte de la planification et de l'évolutivité à long terme-pour éviter les remplacements et les mises à niveau fréquents.