• Par exemple, les interfaces matériels sont des interfaces dans l'électrotechnique et l'électronique. Elles sont employées couramment en informatique. Les exemples d’interfaces de matériels utilisées dans les ordinateurs sont le bus PCI, l'USB ou le Firewire.
  • Les interfaces logiciels sont employées pour échanger des commandes et des données entre divers processus et composants. Ces interfaces sont classées par catégorie pour un accès aux routines du système, pour la communication avec d'autres processus et pour relier différents composants d'un programme.
  • Les interfaces réseaux permettent que les ordinateurs ou les composants de réseau accèdent au réseau informatique. Une interface de réseau typique pour un PC est l'une des variantes de l’Ethernet.
  • Une interface utilisateurs est l'interface entre l'homme et la machine (interface homme-machine) où une personne peut agir sur le dispositif. Les dispositifs peuvent être les commutateurs et autres éléments de commande, les affichages du dispositif et même l'interface utilisateurs graphique (GUI) d'un ordinateur moderne. Ces interfaces deviennent de plus en plus importantes dans les dispositifs modernes. 


Les éléments de commande modernes, agissent en tant qu'interfaces homme-machine. Ici : Essai d'habitacle avec les amplificateurs de mesure de HBM.

Chacune de ces interfaces est normalisée du fait qu’elles sont décrites par un ensemble de règles. En plus de la description des fonctions qui sont disponibles et comment elles sont employées, des syntaxes sont employées pour décrire les différentes fonctions. Les interfaces normalisées offrent l'avantage que les composants ou les modules qui soutiennent la même interface peuvent être échangés, c.à.d. qu’ils sont compatibles les uns avec les autres.

Bus de terrain dans un environnement automatisé

Au moins un contrôleur, divers capteurs et systèmes de commande sont généralement exigés pour commander et réguler une machine ou une installation. Les capteurs et les éléments de commande peuvent être reliés en parallèle ou en série.

La complexité croissante d'une machine signifie que les conditions de câblage augmentent également lorsque l’on utilise un câblage parallèle, cela est dû au grand nombre de capteurs et d'éléments de commande impliqués. Ceci nécessite bien plus de travail sur la planification du projet, sur l'installation, la mise en route et l'entretien. Dans les techniques d’automatisation, le câblage parallèle des bus de terrain est donc un facteur significatif agissant sur le coût et sur le temps.

En comparaison, la gestion de réseau en série de composants sur des bus de terrain est bien plus rentable. Le bus de terrain relie tous les niveaux, à partir du niveau bus de terrain jusqu’au niveau régulation du process, avec juste un câble de liaison. Le moyen de transmission des bus de terrain réunit en réseau tous les composants, indépendamment du type de dispositif d'automatisation utilisé. Ces dispositifs peuvent être distribués n'importe où dans la zone de l’application et sont reliés d’une manière décentralisée sur le site. Cela signifie qu'un réseau de transmission puissant est disponible pour les concepts d’automatisation modernes.

Choix des bus de terrain

Divers facteurs jouent un rôle dans le choix des bus de terrain à utiliser. Comme les différents types de systèmes satisfont bien les besoins spécifiques, les différents bus de terrain représentent des parts de marché élevées dans leurs branches spécifiques, mais peuvent être à peine trouvés, le cas échéant, dans d'autres secteurs industriels.

Cela signifie, par exemple, que seuls les systèmes de bus spécifiques permettant l'échange de différents composants, pendant une opération continue, d’autres noeuds de bus (permutation chaude) peuvent être employés dans de nombreux systèmes d'ingénierie en process. S'il y a de nombreuses commandes ou axes dans une machine ou un système, le critère peut être la synchronisation des différents noeuds. La vitesse de transmission ou le comportement déterminant de l’échange des données sont alors importants dans ce cas-là. Une valeur considérable est portée sur les caractéristiques d'installation pendant la production des machines de série, de sorte qu'elles puissent être rapidement et efficacement produites.


Si au lieu d'un bus de terrain, Ethernet doit être employé en automatisation, alors les possibilités en temps réel ont un intérêt particulier. Le terme temps réel est essentiellement une question de définition. Le temps réel quant à la synchronisation des commandes peut être mesuré en micro-secondes, alors qu'en revanche les temps de réaction mesurés en secondes sont suffisants pour les applications d'ingénierie en process. Le comportement en temps réel n'est pas déterminé ici par le taux de transmission réel mais résulte de plusieurs autres facteurs, tels que le flux net de données et le protocole employé.


Le diagramme suivant montre la répartition des interfaces dans le monde (nombre de noeuds nouvellement installés en 2006) :

Si vous comparez les divers bus de terrain et Ethernet quant à l'efficacité de la transmission des données, alors Ethernet sort moins bien du lot. C'est dû à la méthode CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) qui doit fonctionner avec une grande longueur minimum de paquets en raison essentiellement de sa méthode de détection de collision, sécurisée (Collision Detect) Cependant, ce point, faible, est compensé par des vitesses plus élevées de transmission jusqu'à 100 Mbits/s. Mais de telles vitesses, élevées, de transmission peuvent seulement être réalisées avec une connexion point par point entre les dispositifs, qui est seulement disponible avec Ethernet et Interbus. L'espacement maximum entre les noeuds change selon les taux croissants de cycles dans les systèmes avec des taux de transmission variables comme le Profibus ou le CAN. Par conséquent, plus la vitesse de transmission est haute, plus la longueur de câble est courte. Ceci peut, dans des cas défavorables, signifier que la distance de communication ne peut être étendue seulement que de quelques mètres, ce qui n'est pas toujours un inconvénient dans les systèmes fermés. Si, cependant, des composants du système ou des modules de machine doivent être reliés, il faut tenir compte des distances disponibles.

Division des Systèmes

En raison des diverses options techniques pour les différents systèmes bus de terrain, il peut être possible qu'une division du système se produise dans les systèmes, c.à.d. que l'opérateur a installé divers types de bus de terrain ou différents systèmes de bus en parallèle. L'opérateur ne devrait pas simplement être guidé par les avantages technologiques ici, mais devrait également mettre en application l’analyse détaillée du rapport coût/avantages, avec les investissements impliqués dans la manipulation, la formation et la maintenance des différents systèmes qui représentent un facteur de coûts significatif. L'intégration simple et l'interopérabilité des composants utilisés sont aussi importantes que leur raccordement aux structures du réseau sous ou super ordonnées. Le raccordement peut être mis en oeuvre, par exemple à l'aide du Gateway (convertisseurs de protocole) qui permet des transitions entre les systèmes de bus en service.

L'Ethernet joue déjà un rôle décisif aujourd'hui en structures superposées parce que les composants utilisés dans le secteur des bureaux, comme les hub, les switches et routeurs, peuvent également être employés pour la transmission et le traitement des données en production. Si les machines et les systèmes sont reliés à Internet, l'opérateur peut réaliser potentiellement une épargne importante avec l'utilisation des diagnostiques à distance. Cependant, l'intégration verticale utile exige une représentation universelle des états du process de données et des systèmes. Une autre condition est la planification de projets et le paramétrage des bus de terrain par l'intermédiaire d’Internet


Gestion-système efficace par les interfaces de logiciel normalisées. Ici : Interface de processus de données d'IPM.

Sécurité des transmissions

Même si souvent, l'accès mondial aux machines et aux systèmes n'est pas toujours perçu comme un critère important de décision, les concepteurs de machines et de systèmes placent une grande importance sur le comportement du diagnostique des systèmes avec bus de terrain. Comme les électroniques utilisées dans les systèmes d'automatisation sont des produits mûrs et puissants, 85% de toutes les défaillances du système sont dus aux erreurs d'installation, selon une étude du ZVEI. Ce sont souvent des erreurs « progressives » qui apparaissent souvent et seulement après des mois ou même des années de fonctionnement. Le potentiel économique, significatif, est également possible quant à la disponibilité des systèmes et à la minimisation des temps d'arrêt. La condition est donc que des diagnostics détaillés des bus permettent la détection rapide des erreurs, réduisant de ce fait non seulement les temps d’arrêt mais également les coûts de personnel pour entreprendre les réparations.

La sécurité de transmissions est un autre facteur qui doit être pris en compte en choisissant le bus de terrain le plus approprié, particulièrement à cause de l'utilisation constamment croissante de dispositifs intelligents dans les environnements industriels sévères. On doit s'assurer que les différentes erreurs (par exemple celles issues des influences CEM) peuvent également être clairement identifiées. La détection rapide des erreurs est une bonne solution, les temps de prévention sont ainsi meilleurs. La technologie du câble en fibre optique est donc employée pour la prévention d’erreurs. Les différents systèmes de bus en service fournissent également diverses options techniques.

Ethernet industriel et conditions de temps réel

L'Ethernet industriel est la terminologie générique pour tous les efforts entrepris pour s'appliquer à une norme Ethernet sur la gestion des dispositifs en réseau, utilisés en production industrielle. Les switches, les hub et les convertisseurs  médias adaptés aux conditions environnementales industrielles sont produits sur la base de la norme Ethernet industriel. Les conditions incluent en particulier la fixation sur rails DIN, l’alimentation directe en courant continu  (C.C 24V), une gamme de température de fonctionnement élargie, un plus grand degré de protection, une résistance à la vibration et dans beaucoup de cas de mesures spéciales pour des opérations de sécurité.

Alors qu’en environnement industriel, des connexions réseau en série sont fréquemment mises en œuvre de machine en machine, des réseaux Ethernet industriels sont souvent installés en boucle. Cela peut limiter un défaut de fonctionnement à un seul commutateur au maximum. Si une ligne échoue, le réseau peut continuer à fonctionner dans son ensemble. La déconnexion du réseau dans la boucle est mise en application en employant un Spanning Tree Protocol rapide ou un protocole non normalisé qui permettent des temps de réaction plus rapides. Les contacts du signal libre de potentiel permettent la détection rapide des erreurs. 


Communication sans fil : Les contrôleurs de processus de HBM de la série de MP85A transmettent le signal de mesure par l'intermédiaire du WLAN.

Conclusion

Dans les applications industrielles, la communication est d’une grande importance à tous les niveaux. En dépit de nombreux efforts, il n'a pas encore été possible de définir une norme uniforme qui permettrait d’utiliser ensemble des dispositifs ayant différents systèmes. En raison de largeurs de bande passante plus élevées, Ethernet industriel remplace les systèmes de bus de terrain dans différentes applications en dépit des coûts sensiblement plus élevés.

Chez HBM, pouvoir offrir autant que possible les standards courants du marché, est la principale priorité pendant les phases de développement. Les efforts de développement s'étendent aux interfaces des matériels de mesure, à l'utilisation d’architectures ouvertes des logiciels et à l'appui de technologies innovantes comme le FDT, jusqu'à l'implication de dispositifs utilisés dans la surveillance de process dans les systèmes de bus courants. HBM se concentre ici principalement sur le Firewire, le Profinet et l'EtherCat. Les coûts légèrement plus élevés sont bien plus compensés par les avantages comme la vitesse du process, les volumes accrus de données, la capacité de réseau global et le diagnostic à distance
 

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