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Blog : Single Pair Ethernet – Adoption des systèmes dans différents scénarios

Partie 3 : adoption du système dans l'automatisation des procédés

Les réseaux d'automatisation d’usine s’appuient largement sur les normes Ethernet actuelles, mais l'adoption d'Ethernet dans le domaine de l'automatisation des procédés n’en est qu’à ses balbutiements. Afin de faciliter le développement de divers modèles économiques dédiés à l'Industrie 4.0 et à l'Internet industriel des objets, la Namur a mis à disposition une architecture ouverte (NOA) qui propose un concept de communication vers le cloud à travers toutes les couches. Elle a également publié un document déterminant que les futurs réseaux d'automatisation des procédés seront des réseaux IP avec Ethernet. Le FieldComm Group, PI et ODVA ont formé un groupe qui a facilité les progrès au sein de l'IEEE et défini les exigences système afin de favoriser une adoption rapide sur le terrain.

L'image montre les différents secteurs d'une usine, caractérisés par différents niveaux de sécurité intrinsèque et par des dispositifs alimentés par boucle ou séparés dans les zones dangereuses comme la zone 0. Le réseau lui-même utilise la topologie reconnue « trunk and spur », qui permet d’alimenter jusqu'à 50 appareils en 500 mA maximum chacun. Les câbles et installations existants peuvent en outre être réutilisés afin de réduire les efforts de conception et les délais d'intégration du système. Par conséquent, l'industrie des procédés se concentre sur le remplacement des installations de bus de terrain existantes par l’APL.

Adoption du système dans l'automatisation d’usine

Contrairement au secteur de l’automatisation des procédés, l’automatisation d’usine est dominée par l’Ethernet industriel. Cela a toutefois pour effet de limiter les bénéfices potentiels du SPE valables pour l'automatisation des procédés à quelques points : réduction de l’encombrement et du poids des câbles, accroissement de la longueur possible des câbles, hausse de la solidité, simplification de l’installation et de la maintenance grâce à la présence d'un seul outil.

Le défi consiste désormais à intégrer ces avantages aux réseaux IP existants, qui permettent déjà l’adoption des modèles économiques actuels axés sur les données. Les problématiques sont multiples. Les spécifications de certaines normes de l’Ethernet industriel n’incluent pas de vitesse de transmission de 10 Mbit ou commencent tout juste à le faire.

Plusieurs fabricants de capteurs, principaux moteurs de l'APL pour l'automatisation des procédés, alignaient déjà leurs besoins sur la norme IO-Link en 2007. IO-Link prend en charge le paramétrage, le diagnostic et l’intégration complète dans les écosystèmes de l’Industrie 4.0. Le transport de trames IO-Link sur 1 000 m de SPE transformerait toutefois l'ancien réseau de capteurs point à point en une sorte de bus de terrain. Pour résoudre cette question et éviter toute confusion, il est nécessaire de définir un positionnement à ce sujet. Malgré ces points techniques, la grande question liée à l'automatisation d’usine est la suivante : dans quelles situations le SPE serait-il avantageux ? Divers groupes au sein de PI, ODVA et IO-Link débattent et évaluent actuellement ces cas d’utilisation et les scénarios d'intégration potentiels sur le terrain. L’IO-Link Consortium a publié un livre blanc incluant plusieurs scénarios de déploiement (IO-Link Consortium, 2020) et s’appuyant sur des exemples d'installations dans des systèmes existants :

SPE installation in IO-Link eco-system (source: IO-Link Consortium 2020)

The example allows integrating IP67 SPE master into an existing installation of IO Link and binary sensors and devices. The proposal in the whitepaper takes SPE mainly as a transport medium for IO-Link Frames.

IO-Link data integration into Ethernet hardware and datagrams (source: IO-Link Consortium 2020)

A software based Ethernet to IO-Link adapter allows to maintain the data format and use the range extension and other SPE benefits by maintaining the opportunity to keep the existing infrastructure and installations alive.

Hilscher participe à plusieurs groupes de travail de PI et contribue aux discussions sur le SPE pour PROFINET. Nous sommes également membres du groupe de travail IO-Link chargé d’évaluer les avantages et les obstacles d’une intégration complémentaire des deux normes. Au sein de l’IEEE, nous participons aux débats sur les sujets en suspens relatifs à la norme 802.3cg, ainsi qu’aux discussions de l'ODVA sur le SPE. Notre but : définir un scénario de migration permettant de limiter les efforts associés à l’intégration du SPE dans les systèmes existants, notamment en mettant en œuvre nos compétences en communication et nos produits.

Références

IO-Link Consortium (2020), Gringauz, Moritz, Lindenthal, Witte, « Concept study Extension of IO-Link for Single Pair Ethernet transmission” (Whitepaper) »

Liens

Pour en savoir plus sur le SPE, consultez le livre blanc de Niels Trapp ! Cliquez sur le lien pour le télécharger.

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Quatrième partie de notre série de blogs sur Single Pair Ethernet : il reste beaucoup de travail avant de pouvoir répondre aux questions liées à l'adoption des systèmes, à l’intégration standard et à l’exploitation des avantages de cette technologie. Quelles sont les perspectives d'avenir du SPE ?

Pour en savoir plus, lisez l'article !

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