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Auteur(s)
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Eddy BAJIC : Professeur à l’université Henri-Poincaré, Nancy
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Bruno BOUARD : Responsable produits automatisation répartie, SIEMENS Automation & Drives
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le réseau Profibus est un réseau de terrain qui se décline au travers de trois variantes appelées Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), Profibus-DP (Decentralised Peripheral) et Profibus-PA (Process Automation), destinées à couvrir les différents besoins en communication industrielle dans les automatismes, depuis le niveau capteur-actionneur jusqu’au niveau de contrôle-commande et de supervision de process.
Ce réseau a d’abord été normalisé en Allemagne (DIN 19245), puis au niveau européen (EN 50170) en 1996, et finalement reconnu et cité parmi les réseaux de la norme internationale CEI 61158. Il occupe aujourd’hui une place importante dans le marché mondial des réseaux de terrain.
Cet article développe la structure de pile de communication Profibus, et de façon plus particulière la couche liaison de données et les services de communication, la structure des télégrammes et les caractéristiques de la couche physique. Les protocoles de communication Profibus-DP et Profibus-PA sont particulièrement détaillés étant donné leur usage plus largement répandu actuellement dans les applications industrielles.
Enfin, un aperçu des évolutions des solutions Profibus pour l’interconnexion de réseaux sous TCP-IP par ProfiNet est abordé, ainsi que le profil ProfiSafe, permettant de garantir un niveau de sûreté de transmission pour la prise en charge par le réseau des équipements de sécurité des automatismes.
Cet article s’appuie sur l’expérience des auteurs, ainsi que sur les normes Profibus en vigueur, qu’il ne saurait remplacer.
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9. Applications industrielles
Parmi le grand nombre de références et d’applications industrielles du réseau Profibus, dans le domaine manufacturier et de process, nous avons extrait deux cas s’appuyant sur une architecture de communication intégrant les variantes Profibus-DP et Profibus-PA, représentant la grande majorité des besoins actuels du marché.
9.1 Ligne de production de colle
La société Wacker, fondée en 1914, emploie près de 15 000 salariés et consacre son activité principalement à la production de silicone et de colle. L’application présentée figure 29 reprend l’architecture d’une ligne de production de colle de l’usine de Cologne, en Allemagne. Le projet de conception de la ligne a débuté en janvier 1997 et s’appuie sur une architecture à deux niveaux pour le contrôle-commande de la production avec les réseaux Profibus-DP et Profibus-PA. La préparation de la colle est effectuée dans un réacteur alimenté par 14 réservoirs tampons partiellement cascadés pour le dosage des produits constituants.
L’instrumentation, très développée dans ce domaine d’activité, représente pour cette application plus de 500 capteurs-actionneurs : débitmètre, vanne proportionnelle, sonde de niveau, sonde de température, etc. La solution retenue a été Profibus-PA pour un câblage réseau de toute l’instrumentation, assurant un fonctionnement en téléalimentation des équipements en sécurité intrinsèque en zone explosive selon la norme de transmission physique CEI 61158-2. L’activité de production de colle est en effet sujette à un fort risque d’explosion dû aux vapeurs des éthers utilisés, imposant une réglementation de sécurité de zone explosive Ex de niveaux 0 et 1. Le coût de l’instrumentation et du matériel de contrôle a représenté 2,5 M€.
Des coupleurs assurant la fonction de passerelle DP/PA réalisent l’interconnexion du niveau terrain du process, scindé en plusieurs segments câblés sous Profibus-PA vers le niveau de contrôle-commande sous Profibus-DP. Ces passerelles fonctionnent de façon transparente pour l’application, sans paramétrage. Elles peuvent entraîner une limitation de vitesse de transmission sur le bus DP égale à 3 fois la vitesse du bus PA, soit 93,75 kbit/s. Aujourd’hui, des links DP/PA permettent de connecter...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - POPP (M.) - The rapid way to Profibus-DP - . PNO.
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(2) - Profibus Specification. Normative parts of Profibus-FMS, DP, PA according to the european standard EN 50170 - . Vol. 2, éd. 1.0, PNO (mars 1998).
-
(3) - PROFIdrive. Profile Drive Technology - . Version 3.0, PNO (sept. 2000).
-
(4) - Profile for Process Control Devices - . Version 3.0, PNO (oct. 1999).
-
(5) - PROFIsafe. Profile for Safety Technology - . Version 1.11, PNO (juill. 2001).
-
(6) - ProfiNet Architecture Description and Specification - . Version 1.0, PNO (août 2001).
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(7) - PUJOLLES (G) - Les...
NORMES
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Norme sur les bus de terrain destinés à être utilisés dans les systèmes de commande industriels – Partie 1 : Guide d’introduction - CEI/TTR 61158-1 -
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Bus de terrain utilisé dans les systèmes de contrôle industriel – Partie 2 : Spécification de la couche physique et définition du service - CEI 61158-2 - août 2000
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Communications numériques de données pour la mesure et la commande – Bus de terrain pour systèmes de commande de processus – Partie 3 : Définitions des services de la couche de liaison de données - CEI 61158-3 - janv. 2000
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Communications numériques de données pour la mesure et la commande – Bus de terrain pour systèmes de commande de processus – Partie 4 : Spécification du protocole de la couche liaison de données - CEI 61158-4 - janv. 2000
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Communications numériques de données pour la mesure et la commande – Bus de terrain pour systèmes de commande de processus – Partie 5 : Définitions des services de la couche application - CEI 61158-5 - janv. 2000
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