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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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4. Structure des télégrammes DP et FMS
Les informations sont transmises sur les réseaux Profibus-DP et Profibus-FMS par des séquences d’octets appelées télégrammes, constituées d’une série d’octets contrôlés par un bit de parité paire et transmis en mode asynchrone, encadrés d’un bit start (niveau logique 0) et stop (niveau logique 1).
Ainsi, chaque octet du télégramme est transmis sur 11 bits. Le format des télégrammes s’appuie sur la norme CEI 60870-5-1, en observant le choix des caractères de début et de fin, la synchronisation sans pause entre les caractères, le bit de parité, la clé de contrôle. Nous verrons plus loin le cas des télégrammes Profibus-PA 7.3.
Chaque télégramme commence par un délimiteur d’en-tête (SD : Start Delimiter) et se termine par un délimiteur de fin toujours égal à 16H (ED : End Delimiter), sauf pour le télégramme de circulation du jeton. La sécurisation des données en transmission est assurée par une distance de Hamming de 4 sur le codage des en-têtes de télégrammes et des acquittements, garantissant un haut degré de sûreté de transmission.
L’état logique au repos de la ligne de transmission est 1. La transmission de chaque trame est précédée d’une attente de synchronisation égale à 33 temps bits (Sync Time), c’est-à-dire 33 fois le temps de transmission d’un bit selon le débit de transmission choisi (1 temps bit = 83 ns pour un débit de transmission de 12 Mbit/s). La figure 9 illustre la structure générale d’un télégramme Profibus dont peuvent être dérivés les différents formats utilisés selon les fonctions et les services.
On remarque le doublement des champs SD et LE, qui est justifié dans le cas de télégrammes de grande longueur, afin de détecter tout glissement...
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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).
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(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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