La communication entre les différents appareils est essentielle à l'automatisation, tant dans les habitations que dans l'industrie. Les connexions sans fil sont actuellement en développement. Cependant, sensibles aux interférences et caractérisées par un certain délai de transmission du signal, elles sont principalement utilisées dans les systèmes domotiques et beaucoup moins fréquemment dans l'industrie. Les besoins en communication des équipements industriels ont évolué au fil des ans, et de nouvelles technologies ont émergé en parallèle. Aujourd'hui, les câbles Ethernet sont couramment utilisés pour la communication entre les différents éléments d'un réseau. Ils permettent des transferts de données très rapides (jusqu'à 40 gigabits par seconde) et peuvent ainsi transmettre des instructions complexes entre ordinateurs ou automates et panneaux de commande ou unités de contrôle. Cependant, avant que le câblage à paires torsadées ne devienne la norme dans les installations industrielles, les connexions basées sur des connecteurs D-Sub étaient la norme.
Le connecteur D-Sub (D-subminiature) est une famille de connecteurs utilisés pour la communication entre appareils électroniques. Le « D » de son nom provient de la forme caractéristique de sa fiche ou de sa prise, qui ressemble à cette lettre. Il existe de nombreux types de connecteurs D-Sub. Les plus petits, en version standard, possèdent 9 broches, tandis que les plus grands en comptent 104.
L'histoire des connecteurs D-Sub remonte aux années 1950, et pourtant, ils restent largement utilisés aujourd'hui. Cela s'explique en partie par le fait que de nombreux secteurs utilisent encore des appareils fabriqués au siècle dernier, époque où ils étaient plus répandus. L'application la plus courante des connecteurs D-Sub est la communication via les interfaces RS-232 et RS-485. Ils permettent de créer des réseaux de connexion relativement étendus entre des appareils utilisés en milieu industriel.
La première de ces interfaces, la RS-232, servait autrefois principalement à connecter des périphériques, tels que des imprimantes ou des claviers, à l'ordinateur. Elle permettait également de connecter l'ordinateur au modem. Aujourd'hui, elle a été largement remplacée par les connecteurs USB et Ethernet, désormais omniprésents.
Connecteurs D-Sub et interfaces RS-232 et RS-485.
Dans l'industrie, l'interface RS-232 reste néanmoins largement utilisée. Là où elle n'a pas été remplacée par le câblage à paires torsadées, elle sert encore à la communication entre ordinateurs et modules d'automates programmables ou panneaux IHM. Cependant, elle présente un inconvénient majeur : les signaux de tension transmis (de -3 V à -15 V correspondent à un niveau logique haut, de +3 V à +15 V à un niveau logique bas, et la plage de -3 V à 3 V est inutilisée) limitent la longueur de l'interface RS-232 à 15 mètres maximum, avec un débit de 20 kbit/s. Au-delà, les chutes de tension peuvent devenir trop importantes pour permettre une transmission efficace du signal vers le périphérique connecté. Initialement utilisée pour le protocole Modbus, l'interface RS-232 a progressivement été remplacée par le RS-485.
L'interface RS-485 est, en quelque sorte, une extension de l'interface RS-232. Elle permet le transfert de données, à la manière d'un bus, entre plusieurs appareils. Plus rapide et plus résistante aux interférences que l'interface RS-232, elle peut fonctionner à 35 Mbit/s sur une longueur maximale de 10 mètres, mais selon les besoins, un seul câble peut atteindre 1 200 mètres. Au-delà, le débit chute à 100 kbit/s, ce qui reste plusieurs fois supérieur à celui de la RS-232. De plus, jusqu'à 32 appareils peuvent être connectés via le protocole RS-485. Ces valeurs (tant en termes de longueur de câble que de nombre d'appareils connectés) peuvent être augmentées.
Le répéteur permet de connecter des appareils supplémentaires fonctionnant sur une même ligne ou d'étendre la portée jusqu'à 1 200 mètres, en répartissant potentiellement la portée de plusieurs appareils.
Contrairement à la norme RS-232, la norme RS-485 utilise une tension différentielle, ce qui lui permet de fonctionner sur des distances plus importantes que l'interface RS-232, plus simple. Un niveau logique « 1 » est atteint en RS-485 en dessous de -200 mV, et un niveau logique « 0 » apparaît lorsque la tension dépasse +200 mV.
Utilisation des connecteurs D-Sub dans l'industrie :
Les réseaux RS-232 et RS-485 étant encore fonctionnels dans de nombreux cas, les entreprises continuent d'utiliser les connecteurs D-Sub. De nombreuses machines et appareils anciens, bien qu'incompatibles avec la commande Ethernet, restent pleinement opérationnels. Il est donc inutile de remplacer ce qui fonctionne correctement.
Outre les réseaux Modbus RTU, les connecteurs RS-232 et RS-485, c'est-à-dire les connecteurs D-Sub, sont utilisés dans les réseaux Profibus DP. Dans les deux cas, le fonctionnement avec l'interface RS-485 est similaire.
Les connecteurs D-Sub sont parfois utilisés pour la commande lorsqu'il n'est pas nécessaire de transmettre des commandes complexes. La commande des bornes de vannes en est un excellent exemple : un niveau haut sur la broche du connecteur active alors l'une des bobines.
Le connecteur D-Sub se caractérise par la présence de vis de chaque côté de la fiche. Celles-ci permettent de fixer solidement la fiche à la prise et d'éviter tout débranchement accidentel. C’est l’une des raisons pour lesquelles les connecteurs D-Sub restent courants dans l’industrie ferroviaire.
Le fait que la connexion soit fixée par des boulons réduit le risque de desserrage du câble dû aux vibrations. Dans le cas d'un train en mouvement, les vibrations sont inévitables et peuvent, dans des cas extrêmes, desserrer les connecteurs, ce qui est absolument à éviter. Ceci est particulièrement vrai dans un secteur où les erreurs de contrôle peuvent entraîner des catastrophes sur la route.
L'application la plus courante, mais désormais obsolète, des connecteurs D-Sub est le connecteur VGA classique pour la connexion des moniteurs. Cette norme a d'abord été remplacée par le connecteur DVI, mais avec le temps, le HDMI est devenu le connecteur le plus répandu pour connecter les moniteurs aux ordinateurs.
L'avenir des connecteurs D-Sub dans l'industrie :
le progrès est essentiel et les innovations mises en œuvre dans l'industrie sont d'une importance capitale. Difficile d'affirmer que la communication par câbles à paires torsadées serait pire que les protocoles utilisant des connecteurs D-Sub, même s'ils sont vieux de plusieurs décennies. Cependant, il convient de noter que les révolutions dans le secteur industriel sont bien plus lentes qu'il n'y paraît. L'innovation est souvent synonyme de coûts très élevés et d'un certain degré de risque, que toutes les entreprises ne peuvent se permettre. Les évolutions technologiques peuvent également entraîner des modifications de l'organisation du travail et des infrastructures. Par conséquent, malgré le temps qui passe, de nombreux appareils continuent d'utiliser des technologies qui peuvent sembler obsolètes. De plus, de nouveaux appareils compatibles avec les connecteurs D-Sub sont régulièrement mis sur le marché. Cela permet de remplacer facilement les éléments du réseau installés il y a des années par des modèles plus récents, sans avoir à changer de méthode de communication, par exemple pour passer aux paires torsadées.
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