Qu'est-ce qu'un bus de terrain ? Les réseaux de communication industriels

Qu'est-ce qu'un bus de terrain ?

Un bus de terrain est un réseau de communication numérique, série et bidirectionnel qui relie les appareils de niveau terrain, capteurs, actionneurs, automates, variateurs et instruments, à un système de commande. Avant les bus de terrain, chaque appareil de terrain exigeait un câble analogique 4 à 20 mA dédié jusqu'à l'automate. Les bus de terrain ont remplacé ces liaisons analogiques point à point par un unique câble numérique partagé, réduisant considérablement le coût et la complexité du câblage.

Le terme "bus de terrain" recouvre une famille de normes différentes développées à partir des années 1980. Les principaux bus de terrain utilisés aujourd'hui dans l'industrie indienne sont PROFIBUS, DeviceNet et Foundation Fieldbus.

Les principaux protocoles de bus de terrain

PROFIBUS

PROFIBUS (Process Field Bus) est le bus de terrain le plus largement déployé au monde, développé en Allemagne à la fin des années 1980. Il existe en deux variantes :

• PROFIBUS DP (Decentralised Periphery) : utilisé pour la communication cyclique rapide entre les automates et les appareils de terrain tels que variateurs, modules d'E/S et codeurs. Débits jusqu'à 12 Mbit/s sur câble RS-485.
• PROFIBUS PA (Process Automation) : variante à sécurité intrinsèque pour les zones dangereuses (industries de procédé), fonctionne à 31,25 kbit/s sur un bus à deux fils qui alimente également les instruments de terrain.

DeviceNet

DeviceNet a été développé par Allen-Bradley (Rockwell Automation) et est largement utilisé dans les usines automobiles nord-américaines et indiennes. Il repose sur le protocole CAN (Controller Area Network), fonctionne jusqu'à 500 kbit/s et prend en charge jusqu'à 64 nœuds sur un même segment de réseau. On trouve couramment DeviceNet pour relier des démarreurs de moteur, des capteurs photoélectriques et des blocs d'E/S à des automates Rockwell.

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus est une norme de communication entièrement numérique et bidirectionnelle développée pour l'automatisation de procédés : raffineries de pétrole, usines chimiques et production d'énergie. Contrairement à PROFIBUS, les appareils Foundation Fieldbus peuvent exécuter des fonctions de régulation localement, au niveau de l'appareil, ce qui allège la charge du contrôleur central. Il fonctionne à 31,25 kbit/s (H1) au niveau terrain et à 100 Mbit/s (HSE) au niveau du réseau de contrôle.

Bus de terrain et Ethernet industriel : principales différences

Pourquoi les bus de terrain sont toujours utilisés

Malgré l'essor de l'Ethernet industriel, les bus de terrain restent dominants dans de nombreuses usines indiennes, pour plusieurs raisons pratiques :

• Parc installé : des millions d'appareils PROFIBUS et DeviceNet sont déjà déployés et fonctionnent. Les remplacer coûte cher et perturbe la production.
• Fiabilité éprouvée : PROFIBUS DP affiche 30 ans de fonctionnement fiable dans des environnements industriels sévères.
• Sécurité intrinsèque : PROFIBUS PA et Foundation Fieldbus H1 sont certifiés pour une utilisation en zone dangereuse dans les installations pétrolières, gazières et chimiques.
• Diagnostic simple : les équipes de maintenance expérimentées maîtrisent bien le diagnostic des bus de terrain.

Relier les bus de terrain aux systèmes modernes

Le défi pratique aujourd'hui est de connecter les systèmes de bus de terrain existants aux plateformes SCADA, MES et cloud modernes. Cela se fait au moyen de passerelles de protocole : du matériel dédié qui traduit les données PROFIBUS ou DeviceNet en Modbus TCP, OPC UA ou MQTT pour leur transmission en aval.

Les pupitres IHM Cermate proposés par TSL Automation Solutions prennent en charge PROFIBUS DP via un pilote de protocole intégré, ce qui permet une connexion directe aux réseaux PROFIBUS existants sans passerelle supplémentaire. Les PC industriels Avalue peuvent exécuter un logiciel serveur OPC pour relier les données de bus de terrain aux systèmes de niveau supérieur. Contactez TSL Automation Solutions pour évoquer vos besoins d'intégration de bus de terrain.