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Technologie des composants réseau et bus de terrain

Les composants réseau et bus de terrain permettent une communication fluide entre les appareils et assurent un échange de données et un contrôle efficaces au sein du réseau. Cela inclut notamment les maîtres IO-Link, les répartiteurs, les switch et les passerelles qui transmettent des données de manière fiable via Ethernet industriel ou IO-Link.

L’essentiel en bref

IO-Link est un protocole de communication standardisé pour capteurs et actionneurs.
Les composants système comprennent des dispositifs IO-Link, des câbles standard et un maître IO-Link.
Les maîtres IO-Link de wenglor permettent la connexion aux systèmes Industrie 4.0 et IIoT.
IO-Link 1.1 offre des fonctionnalités avancées, des diagnostics améliorés et une prise en charge plus large des appareils.
L’Ethernet industriel est considéré comme le successeur des bus de terrain classiques.
Les produits wenglor conformes à l’indice de protection IP67 conviennent pour une installation décentralisée en dehors de l’armoire de commande.

Que signifie la communication industrielle ?

Dans l’industrie, il est essentiel de transmettre des informations de manière fiable. Cette transmission de données permet aux machines de communiquer entre elles, de contrôler les processus et de favoriser une collaboration efficace entre les humains et les machines. Un capteur enregistre des données telles que la température ou la pression dans une installation et les transmet à un système de commande. La commande traite ces informations et envoie des ordres aux actionneurs. Les actionneurs exécutent ensuite des actions, telles que le démarrage d’un moteur ou l’allumage d’une lumière. Ils convertissent les signaux électriques en mouvements mécaniques ou autres actions physiques. Les voies de communication et les connexions pour la transmission des données peuvent être différentes.

Qu’est-ce que IO-Link ?

IO-Link (Input-Output-Link) est la première technologie IO standardisée qui permet une communication bidirectionnelle avec les capteurs et les actionneurs. Le système repose sur une connexion point à point entre un maître IO-Link et un capteur, chaque port du maître disposant d’une adresse unique.

IO-Link permet de lire différents types de données, telles que les données de process, de diagnostic et de paramètre, ce qui offre une vue d’ensemble complète de l’état et du fonctionnement des capteurs. La communication entre le maître IO-Link et le capteur est bidirectionnelle, ce qui permet à la fois la détection des données et le paramétrage des capteurs. IO-Link convient aussi bien à la construction de nouvelles installations industrielles (Greenfield) qu’à la modernisation et à la maintenance d’installations existantes (Brownfield). IO-Link peut être facilement intégré même dans les installations existantes, permettant ainsi de bénéficier de ses nombreux avantages.

Voies de communication et connexions pour la transmission des données

Câblage point à point

Avec cette connexion classique, les capteurs sont câblés directement à l’unité de commande.

Les signaux analogiques sont sensibles aux interférences sonores

Les capteurs avec plusieurs valeurs de mesure nécessitent un câble de sortie propre pour chaque valeur

La conversion des signaux numériques en signaux analogiques réduit la qualité et la précision du signal

Système de commande IO-Link

Le capteur est raccordé à un maître IO-Link et communique avec la commande au sein d’un réseau de niveau supérieur. IO-Link n’est pas un bus de terrain.

La communication Ethernet entre le maître IO-Link et l’API permet une transmission bidirectionnelle de données numériques

Un câble industriel à 3 fils transmet plusieurs valeurs de process via un seul câble

Aucune interférence électromagnétique (EMI) ou pertes de signal

Composants d’un système IO-Link

Un système IO-Link se compose de trois composants essentiels : le maître, le capteur et un câble non blindé qui établit la connexion. Cette solution simple mais performante permet une intégration flexible et efficace des capteurs et des actionneurs dans les applications industrielles. Grâce à l’indice de protection IP67, les produits wenglor sont adaptés à une utilisation décentralisée en dehors de l’armoire de commande.

Du capteur traditionnel au capteur intelligent

Dans la mesure où les capteurs avec sortie analogique fournissent des informations limitées, ils sont généralement restreints à des valeurs de mesure individuelles. La transmission de données supplémentaires nécessite davantage d’entrées, ce qui complexifie le câblage et accroît les coûts.

En revanche, la technologie IO-Link permet une intégration efficace et fluide des capteurs dans les systèmes API et les applications IIoT. Elle réduit le câblage, augmente la diversité des données et garantit une communication continue. Cela rend les systèmes d’automatisation modernes plus flexibles et plus évolutifs.

L’exemple suivant montre clairement la différence entre les sorties analogiques et numériques ainsi que les données fournies par les capteurs compatibles avec IO-Link.

Schéma de raccordement d’un capteur avec sortie analogique

Informations sur les données de process, telles que :

Sorties de commutation
Valeurs de mesure
Messages d’erreur
Informations sur les niveaux de contamination

Schéma de raccordement d’un capteur numérique

La sortie est limitée à deux états : marche (on) ou arrêt
Aucune valeur ou information supplémentaire, uniquement l’état « marche » ou « arrêt »

Schéma de raccordement d’un capteur IO-Link

Données cycliques : Valeur de distance, intensité, valeur de distance
Données acycliques : Mode de simulation, paramètres de configuration, numéro de série, identification
Événements : Points de commutation, valeurs Teach-in

*
_{+ = tension d’alimentation +
- - = Tension d’alimentation 0 V
O = Sortie analogique
nc = Non connecté
Â = Sortie TOR contact à ouverture (NC)
A/= IO-Link}

Avantages d’IO-Link

Icône Horaires de travail reposant sur la confiance, blanc

Remplacement rapide des capteurs

Mise en service simple

Condition Monitoring

Plusieurs valeurs de mesure par appareil

Accès à distance aux paramètres du capteur

Disponibilité accrue des installations

La différence entre IO-Link 1.0 et 1.1

IO-Link 1.1, publié en 2013 comme une évolution de la version initiale 1.0, a apporté des améliorations significatives en termes de flexibilité et d’efficacité, notamment pour les applications impliquant des capteurs et actionneurs complexes. La nouvelle version a également permis une plus grande évolutivité et a ouvert la voie à des solutions d’automatisation adaptées aux besoins futurs.

La différence entre IO-Link 1.0 et IO-Link 1.1 se reflète notamment dans les fonctionnalités, la flexibilité et les performances étendues de la version la plus récente. Les principales nouveautés sont :

L’introduction de COM3 (230,4 kBaud) pour un transfert de données plus rapide
L’extension de la longueur maximale des données de process à 32 octets
L’implémentation de la fonction de stockage de données pour l’enregistrement et le transfert automatique des paramétrages existants sur des appareils de remplacement

Comment IO-Link communique-t-il ?

IO-Link permet une connexion fiable des appareils à la commande et assure une communication stable. Le choix du protocole de communication dépend généralement de l’unité de commande, différents protocoles offrant des caractéristiques variées telles que la vitesse de transmission et la quantité de données transmises.

wenglor prend en charge les maîtres IO-Link compatibles avec les protocoles courants tels que EtherNet/IP, PROFINET et EtherCAT. En outre, le portefeuille de wenglor comprend également des capteurs avec connexion Ethernet industrielle directe, tels que la série PNBC.

IODD intégré et stockage des données pour le transfert des paramètres

IO-Link permet, grâce à la fonction de stockage des données, le transfert des paramètres du capteur vers un appareil de remplacement identique lors du remplacement du capteur. Cette fonction doit être activée et configurée dans le maître.

Pour les réseaux PROFINET, le maître IO-Link EP8P001 de wenglor offre la fonction IODD intégrée supplémentaire pour le paramétrage des capteurs. Les IODD wenglor pertinents sont enregistrés dans le fichier GSDML, et peuvent être utilisés directement dans l’outil de configuration pour le paramétrage des capteurs. Les données de paramètres stockées dans l’API peuvent ainsi être transférées rapidement et simplement vers un capteur de remplacement.

Ethernet industriel

L’Ethernet industriel est une évolution de l’Ethernet LAN (Local Area Network) classique utilisé pour connecter plusieurs appareils dans un réseau local. Grâce aux adresses IP, de nombreux appareils peuvent être identifiés de manière unique, ce qui permet une communication rapide et l’échange de grandes quantités de données. Contrairement à l’Ethernet standard, l’Ethernet industriel a été spécialement conçu pour une utilisation dans les environnements industriels. Il offre, entre autres, une sécurité accrue et la possibilité de communiquer en temps réel, ce qui lui permet de répondre aux exigences de la technologie d’automatisation moderne.

Quels sont les protocoles Ethernet industriel disponibles ?

Pour l’Ethernet industriel, il existe environ 20 protocoles différents basés sur la norme IEEE 802.3 (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Chaque protocole présente des caractéristiques et des avantages spécifiques, c’est pourquoi il est essentiel de choisir le protocole approprié. wenglor propose des maîtres IO-Link pour les protocoles suivants :


Fabricant de systèmes de commande	Siemens	Beckhoff	Rockwell Automation
Région	Europe, international	Europe, international	USA, international

Fabricant de systèmes de commande
Siemens	Beckhoff	Rockwell Automation
Région
Europe, international	Europe, international	USA, international

Ethernet industriel vs bus de terrain

L’Ethernet industriel permet une communication à tous les niveaux, pas seulement au niveau du terrain. Il se caractérise par une grande flexibilité et permet le transfert de grandes quantités de données. En revanche, les bus de terrain sont spécialement optimisés pour les applications en temps réel et se distinguent par une installation plus simple.

Prêt pour l’IIoT pour l’Industrie 4.0

L’internet industriel des objets (Industrial Internet of Things, IIoT) constitue la base de la mise en réseau intelligente et de la numérisation des processus industriels. L’utilisation des technologies les plus récentes permet de réaliser une production efficace et transparente. L’IIoT connecte les appareils, les machines et les capteurs, ce qui permet de recueillir et de collecter des données et informations en temps réel, telles que celles provenant de la production.

Protocoles IIoT pour une intégration flexible

Grâce à des interfaces et des normes de communication modernes, l’IIoT peut être adapté de manière flexible à différentes exigences. Les protocoles courants incluent :

JSON

JSON permet un accès flexible aux données, notamment via les API REST qui facilitent l’accès via les services web. MQTT est un protocole léger qui garantit une communication efficace entre les appareils et les applications.

OPC UA

Protocole standardisé et indépendant du fabricant pour l’échange sécurisé de données dans l’automatisation industrielle.

Comparaison des produits

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