Article de référence | Réf : S7574 v1

Systèmes automatisés
Réseaux locaux industriels - Concepts, typologie, caractéristiques

Auteur(s) : Jean-Pierre THOMESSE

Date de publication : 10 juin 2004

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RÉSUMÉ

Cet article présente les concepts des différents Réseaux locaux industriels RLI, et surtout leurs utilisations. Pour commencer, le modèle OSI,  référence réglementaire, est abordé, puisque ses concepts s'appliquent à tout type de réseau. Puis les architectures des différents réseaux, leurs domaines d'application et les profils d'utilisation correspondants sont détaillés. 

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Auteur(s)

  • Jean-Pierre THOMESSE : Professeur à l’École nationale supérieure d’électricité et de mécanique (ENSEM)

INTRODUCTION

Les réseaux locaux industriels ! « La littérature est prolifique sur le sujet. Les journaux professionnels l’abordent régulièrement pour annoncer de nouveaux produits, publier des études comparatives selon des critères variés et plus ou moins précis, faire le point sur la normalisation. Les sigles de plus en plus nombreux ne rendent pas plus claire la situation et de nombreuses questions se posent sur l’intérêt de tel ou tel réseau, sur ses capacités, son adéquation à un problème donné d’un utilisateur final. On y rencontre des expressions comme réseau local d’entreprise, réseau local industriel, réseau temps réel, réseau de terrain, réseau de cellule, réseau de salle de commande, réseau d’usine, réseau Ethernet, réseau MMS, réseau MAP, TOP, FIP, PROFIBUS, MODBUS, SERCOS, Mini-MAP, MAP-EPA, etc. En fait de quoi s’agit-il ? »

Telle était l’introduction de la précédente édition de cet article. Depuis, quelques sigles de réseaux ont disparu, mais on pourrait y ajouter de nombreuses « normes », qui ne correspondent souvent qu’à des produits très propriétaires, voire à des tentatives de normalisation qui ont échoué. CEI 61158, EN 50170, EN 50254, CEI 61375, ISO 15745, EN 50325, EN 50295, CEI 62026, ARINC, Safebus, TTP/A et TTP/C, FlexRay, TCN, WTB, MVB sont entre autres de nouveaux sigles, de nouveaux noms qui enrichissent les articles [S 7 574], [S 7 575] et [S 7 576]. L’interrogation « de quoi s’agit-il ? » est toujours, sinon plus, d’actualité. En effet, l’Internet et le Web ont explosé, l’accent économique a essentiellement porté sur le multimédia, le téléphone, la musique, la vidéo, tous ces médias sur les réseaux numériques. Et ces technologies, aujourd’hui, viennent encore enrichir les choix possibles dans les réseaux industriels. Mais aussi les besoins de réseaux n’ont cessé de croître et certaines solutions industrielles ont investi d’autres domaines comme les systèmes embarqués, la domotique avec de plus en plus d’équipements dits intelligents, avec les applications de télémédecine à domicile, toutes applications qui relèvent des réseaux locaux industriels et qui seront étudiées ici.

Notre ambition est de clarifier la situation de tous les réseaux locaux industriels (RLI) ou embarqués, en introduisant les concepts et les critères adéquats pour permettre au lecteur de situer les différents réseaux les uns par rapport aux autres mais surtout par rapport aux besoins. C’est pourquoi nous préciserons d’abord la notion de réseau et de réseau local en nous appuyant sur le modèle de référence OSI, dont les concepts peuvent s’appliquer à tout réseau, qu’il soit public, local, industriel, domotique ou embarqué, puis la différence entre réseau local d’entreprise et réseau local industriel, même si dans les deux cas, certains protocoles peuvent être identiques.

Pour comprendre la variété des réseaux (mais aussi leurs similitudes), nous étudierons les architectures des applications dans les différents domaines considérés comme « industriels » et nous terminerons par l’étude des caractéristiques des réseaux industriels.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s7574


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2. Systèmes automatisés

Dans les architectures de systèmes automatisés, on distingue habituellement les réseaux suivants : réseau de terrain, réseau de cellule, réseau d’usine. Mais que se cache-t-il derrière ces dénominations ? D’abord, une sorte de classification hiérarchique des appareils et équipements et une évolution historique. Un réseau de terrain connecte les capteurs et actionneurs aux automates, contrôleurs et régulateurs, puis le réseau de cellule connecte les automates à un coordinateur, les coordinateurs étant eux-mêmes connectés par un réseau d’usine aux services comme les bureaux d’études, de méthodes, la gestion, les approvisionnements. Mais on verra que du point de vue des services, des protocoles et des caractéristiques du modèle OSI, cette classification n’est pas suffisante car un réseau d’un profil donné peut être utilisé à différents endroits dans l’architecture.

Après avoir rappelé les principaux concepts OSI 1, analysons les réseaux locaux industriels du point de vue de leur place et de leur rôle dans les systèmes automatisés. La dernière décennie du XXe siècle a connu des développements importants, tant de produits que de normes. Un bref historique (voir encadré) aidera à comprendre pourquoi il y a une telle floraison de produits aujourd’hui. Après avoir analysé les applications et identifié les services que les réseaux locaux industriels doivent fournir, nous étudierons comment les caractéristiques des réseaux s’appliquent aux différents réseaux locaux industriels.

2.1 Architectures de systèmes et réseaux locaux industriels

Historique

Les réseaux locaux industriels ont été introduits petit à petit dans les systèmes automatisés, à des stades divers selon les domaines d’application. Ils sont nés avec le développement de l’électronique et des matériels...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ZIMMERMANN (H.) -   OSI reference model. The ISO model of architecture for open system interconnection  -  . IEEE Trans. on Communications COM-28 no 4, pp. 425-432 (avr. 1980).

  • (2) - PUJOLLE (G.) -   Les réseaux  -  . Eyrolles (2000).

  • (3) - GRANT (K.) -   Users requirements on time critical communications architectures  -  . Technical Report ISO TC184/SC5/WG2/TCCA (avr. 1992).

  • (4) - European Map Users Group -   User requirements for communications in time critical applications  -  . Réf. ISO/TC184/SC5/WG2-N180 (fév. 1989).

  • (5) -   Interconnexion de systèmes ouverts (OSI)  -  . Tome 1 : Modèle de référence de base. AFNOR.

  • (6) - CRISTIAN (F.), AGHILI (H), STRONG (R.), DOLEV (D.) -   Atomic broadcast : from simple message definition to byzantine agreement  -  . Proc. FTCS 15,...

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