PROFINET IRT : quand le temps réel ne suffit plus
Pourquoi ai-je besoin de PROFINET IRT ?
Les protocoles de communication industrielle comme PROFINET, EtherCAT et Ethernet/IP sont considérés comme des protocoles de communication temps réel. Ils sont capables de proposer des temps de cycle d'1 milliseconde et une gigue comprise entre 10 et 100 microsecondes.
Mais dans certains cas, même un tel niveau de performances ne suffit pas. Le cœur du problème est le suivant : transmettre et traiter des données prend du temps. Dans certaines applications, ce temps doit être synchronisé avec une précision absolue pour réaliser correctement les étapes de production.
C'est notamment le cas du contrôle de mouvements, domaine dans lequel les exigences en matière de vitesse et de performances de la communication des données ont augmenté au point où les temps de cycle de PROFINET temps réel standard ne suffisent plus, et où d'autres indicateurs clés comme la gigue et le déterminisme ne satisfont plus les normes imposées.
Prenons l'exemple d'un bras robotique devant se trouver dans une position définie avec précision à un moment spécifique pour attraper ou traiter une pièce. La moindre avance ou le plus infime retard du bras peut avoir de graves répercussions sur le processus. Ici, la rapidité et la fiabilité de la transmission et du traitement des données doivent être optimales.
PROFINET IRT est utilisé lorsque la communication temps réel standard atteint ses limites et qu'une synchronisation extrêmement précise à une vitesse exceptionnellement élevée de communication des données est nécessaire.
Comment fonctionne PROFINET IRT ?
PROFINET IRT exige un déterminisme strict dans la transmission de paquets de données spécifiques sur le réseau. En d'autres termes, les données doivent être reçues, traitées et transférées dans un ordre précis, pendant une période prédéterminée, sans être affectées par des facteurs comme les collisions ou la gigue du réseau.
Pour ce faire, un réseau PROFINET IRT attribue des créneaux spécifiques à la gestion des données critiques. Par exemple, si 20 % du trafic réseau sont réservés à la communication IRT (PROFINET IRT), le trafic est divisé en cinq segments temporels :
- Un dédié à la communication IRT
- Les quatre autres réservés à la communication temps réel normale
Le réseau fonctionne alors comme un réseau PROFINET standard 80 % du temps. Pendant les 20 % restants, seuls les paquets de données PROFINET IRT sont traités, afin de garantir une transmission synchronisée et déterministe. Lors de la communication IRT, les paquets de données PROFINET classiques sont mis en tampon, puis traités à l'issue du segment IRT.
Pour que ce système fonctionne efficacement, un réseau PROFINET IRT doit répondre à deux exigences essentielles :
Synchronisation sur tous les appareils IRT
Tous les appareils PROFINET IRT doivent être engagés dans un cycle de synchronisation homogène. Pour ce faire, on utilise une horloge de haute précision partagée par tous les appareils et définie, de même que des mécanismes complémentaires tels que le Precision Time Protocol (PTP), par la norme IEEE 1588. PROFINET IRT ajoute à cette norme le Precision Transparent Clock Protocol (PTCP), qui conserve la notion d'horloge partagée entre appareils PROFINET IRT, mais calcule également les délais entre les commutateurs réseau et le câblage associé.
Capacités de mise en tampon
Le commutateur réseau doit être doté de circuits additionnels pour mettre en tampon l'intégralité du trafic Ethernet non IRT reçu pendant le segment de communication IRT désigné.
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