L'automatisation industrielle est étroitement liée aux communications depuis longtemps. Il y a vingt ans, un bus de terrain devait uniquement assurer le transfert fiable des données de processus et le contrôle précis des appareils. Au fil des ans, les exigences se sont durcies avec la multiplication des couches dans les processus, et certains bus de terrain n'ont pas pu y répondre.
Les principaux développeurs PROFIBUS, dont Molex, ont veillé à ce que la norme évolue au même rythme que les progrès technologiques. À travers sa marque Brad® Automation, Molex a développé une gamme complète de solutions PROFIBUS, incluant cordons d'alimentation, prises, connecteurs de terrain, modules d'E/S, interfaces PC et automates programmables, passerelles, outils de diagnostic et logiciels de simulation. PROFIBUS demeure la solution de bus de terrain dominante à l'échelle mondiale et, selon l'Industrial Communications Community (PI ou PROFIBUS) et PROFINET International, plus de 20 millions d'appareils sont installés dans les usines de production du monde entier. Parmi les applications typiques auxquelles Molex a activement participé à ce jour, on peut citer la messagerie, les interfaces homme-machine (IHM) de supervision, les systèmes de contrôle en temps réel, les ponts réseau et d'appareils, les connexions physiques en environnements difficiles et les communications d'entrée/sortie.
Aujourd'hui, les systèmes de production nécessitent un réseau permettant l'échange de données entre différents processus et machines. Ceci a conduit à l'adoption, par les protocoles, de concepts issus d'autres domaines, tels que les télécommunications et les réseaux, notamment la migration vers le protocole TCP/IP. Ce dernier permet aux ordinateurs, aux systèmes de contrôle et aux machines d'échanger des informations en interne et en externe au sein de l'entreprise. Il élimine également les barrières au sein de l'environnement d'entreprise, facilitant l'interaction entre un large éventail d'applications.
Cependant, l'Ethernet, conformément à la norme IEEE 802.3, n'est pas adapté à la communication horizontale nécessaire à la production, car il peut bloquer le trafic réseau, même lorsqu'un autre appareil doit envoyer un message urgent. C'est pourquoi l'Ethernet industriel a été développé : une technologie dédiée aux usines, à la production, au traitement et au contrôle, spécifiquement conçue pour l'environnement industriel. Il offre une communication en temps réel, garantissant ainsi que chaque appareil connecté au réseau puisse recevoir et envoyer des données à tout moment.
Commercialisé pour la première fois en 2005, PROFINET ne se limite pas à PROFIBUS pour Ethernet ; il offre bien plus. PROFINET utilise des concepts similaires à PROFIBUS, mais avec une utilisation plus efficace de la bande passante réseau, grâce à un modèle de communication fournisseur-utilisateur (FAO) qui remplace la solution maître-esclave classique. De plus, PROFINET offre un nombre de nœuds plus important (quasi illimité), une capacité de données supérieure (une trame PROFINET a une E/S maximale de 1 440 octets), une vitesse plus élevée (100 Mbits/s, Ethernet bidirectionnel) et, d'ici le milieu de l'année prochaine, sera conforme à la norme IEEE 802.11 pour les communications sans fil.
Si certains autres bus de terrain ont également bénéficié des avantages de l'Ethernet industriel, beaucoup n'offrent qu'une compatibilité TCP/IP partielle ou, selon l'implémentation du réseau, ne sont pas entièrement conformes aux spécifications TCP/IP. Cela signifie que des appareils tels qu'un PC ou un ordinateur portable ne peuvent pas être connectés directement au réseau. De plus, PROFINET est entièrement compatible TCP/IP, offrant une automatisation industrielle étendue et une mise en réseau E/S temps réel, une intégration pair-à-pair (P2P), le contrôle de mouvement, une intégration verticale à l'échelle de l'entreprise, une sécurité fonctionnelle et une fiabilité optimales, ainsi qu'une intégration avec les bus de terrain conventionnels.
À ce jour, les bus intégrés disponibles incluent PROFIBUS, Interbus-S, DeviceNet, les communications série, Modbus, AS-i, HART et PROFIBUS PA, avec une intégration complète des liaisons FF et CC prévue. Ceci a été rendu possible grâce à la technologie proxy qui, de par sa conception et ses spécifications, fait office de passerelle. Elle assure la connectivité des bus de terrain à PROFINET pour une intégration aisée des solutions ou produits existants. Grâce à un mappage standardisé, ces appareils fonctionnent comme des appareils PROFINET. La transparence de la communication garantit qu'aucune configuration particulière n'est requise dans l'application de contrôle.
Comment fonctionne un proxy ? Lorsqu'on utilise, par exemple, un proxy PROFINET pour PROFIBUS côté Ethernet, le proxy se comporte comme un périphérique PROFINET sur le réseau Ethernet. Dans ce cas, il représente tous les composants PROFIBUS sur Ethernet et transfère toutes les données de l'esclave PROFIBUS vers un protocole PROFINET. Côté PROFIBUS, le proxy agit comme un maître DP, échangeant cycliquement des données entre les esclaves et le maître DP.
La conception de PROFINET repose sur une structure modulaire. Cela permet aux intégrateurs, des constructeurs de machines individuels aux ingénieurs en automatisation travaillant sur une usine de production complète, de sélectionner des fonctions en cascade. Outre PROFINET, deux solutions existent : PROFINET CBA et PROFINET IO.
PROFINET CBA est adapté à la communication par composants via TCP/IP et à la communication en temps réel, si l'ingénierie système modulaire l'exige. Les deux options de communication peuvent être utilisées en parallèle pour une véritable intégration P2P. De plus, PROFINET IO a été développé pour la communication en temps réel (RT) et en temps réel isochrone (IRT) avec des périphériques d'E/S distribués. PROFINET CBA et PROFINET IO peuvent communiquer simultanément sur le même bus. Ils peuvent également fonctionner indépendamment ou conjointement, de sorte qu'un sous-système PROFINET IO apparaisse comme un système PROFINET CBA du point de vue du système global.
Depuis la création de PROFIBUS en 1989, Molex est et demeure un membre actif de l'organisation PROFIBUS, devenue PI (PROFIBUS and PROFINET International). L'entreprise promeut activement l'utilisation de PROFINET et participe à divers groupes de travail, notamment le groupe PROFINET IO. La gamme de produits Molex comprend des kits de périphériques et de contrôleurs d'E/S, des cordons d'alimentation, des fiches, des connecteurs de terrain, des modules d'E/S, des commutateurs Ethernet, des interfaces PCI et PCI Express, des proxys et des passerelles.
En tant que centre de compétences PROFINET certifié, laboratoire d'essais et centre de formation pour l'Europe, implanté en Italie et en France, Molex utilise un démonstrateur PROFINET et propose des démonstrations de produits, des séminaires, des ateliers et une assistance technique. PROFINET est particulièrement adapté aux équipements de différents fabricants, tels que Siemens, Allen-Bradley, Omron et Mitsubishi, car il exploite diverses plateformes de contrôle et de nombreux bus de terrain, notamment PROFINET, PROFIBUS et DeviceNet. Le mur de démonstration explique comment cela est réalisé grâce à PROFINET RT et aux proxys appropriés.
Pour le contrôle de mouvement, où la vitesse et la synchronisation précise des E/S sont essentielles, PROFINET IRT est recommandé. Le concept d'Ethernet temps réel en mode isochrone est relativement simple à appréhender : il repose sur une programmation du système de communication qui assure une synchronisation précise des cycles et des domaines temporels pour les processus avec ou sans contraintes temps réel.
En résumé : un canal TCP/IP ouvert est dédié aux données standard ; un canal RT assure le transfert haute performance de données cycliques et de signaux événementiels ; et un canal IRT garantit un transfert de données isochrone haute performance, minimisant la gigue à moins de 1 µs. L’avantage de cette topologie de commande de mouvement réside dans la possibilité pour les périphériques Ethernet standard de se connecter au réseau à tout moment, grâce à l’absence de fermeture du domaine temps réel. Ceci est rendu possible par un modèle de contrôleur Ethernet temps réel amélioré, intégrant la norme IEEE 1588 pour la synchronisation d’horloge.
La sécurité, autrefois considérée comme un facteur de coût, est devenue un levier stratégique pour optimiser la productivité et réduire les temps d’arrêt. C’est pourquoi un module de sécurité fonctionnelle, PROFIsafe, a été intégré à la solution PROFINET. Ce module couvre les aspects critiques des systèmes de communication, tels que l’adressage, la surveillance des temporisateurs, le séquencement et les signatures, afin de protéger les opérateurs et les équipements contre les risques liés aux défauts de production et de machines.
Forte de 20 ans d'expérience dans le secteur de l'automatisation, Molex est idéalement placée pour offrir un support technique complet tout au long de votre projet d'intégration PROFINET : de la mise en œuvre de la pile technologique et des outils PROFINET à la mise en service des systèmes PROFINET et à la certification des tests requis, incluant le déploiement du matériel et du micrologiciel. Le savoir-faire étendu et la longue expérience des ingénieurs Molex seront des atouts précieux pour la transition de PROFIBUS vers les avantages offerts par PROFINET.
