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Ethernet futur standard unique ?

- Le réseau le plus répandu dans le monde de la bureautique investit progressivement les applications industrielles.

Comme souvent dans le domaine industriel, les évolutions sont lentes. Plusieurs raisons à cela : d'abord, les usines déjà équipées rechignent à changer de fond en comble des équipements déjà fonctionnels - lorsque cela se fait, c'est à l'occasion d'un renouvellement ou de l'ouverture d'une unité de production neuve (le cycle moyen de vie des équipements tend cependant à s'accélérer).

L'ordre des paquets reçus n'est pas garanti

L'utilisation d'Ethernet dans le monde industriel (sachant que ce réseau n'est pas équivalent au protocole IEEE 802.3, quoique le format des trames des deux normes soit quasiment équivalent, et que les cartes qui gèrent l'une soient compatibles avec l'autre) est un sujet qui a fait couler beaucoup d'encre et continue à agiter le Landerneau de l'automatisme industriel. Ethernet - sous licence de Xerox - est une norme de communication de niveau 2 utilisant des paquets dans lesquels l'utilisateur est libre d'encapsuler les données qu'il désire ; la plupart du temps, on utilise TCP/IP, mais ce n'est pas obligatoire. Ethernet utilise un protocole de type CSMA/CD, ce qui en limite le débit effectif à environ deux tiers de son cadencement, et rend le protocole délicat à implémenter sur des longueurs de bus importantes (c'est pour cette raison qu'un paquet Ethernet comprend au minimum 47 octets de données). Utiliser des trames Ethernet pour envoyer quelques octets de données n'est donc pas très efficace.

Ethernet n'est pas déterministe, en ce sens que l'ordre des paquets reçus n'est pas garanti ; pis, aucune garantie d'équité de bande passante n'existe réellement. En outre, équiper des capteurs élémentaires de cartes Ethernet semble économiquement déraisonnable. « Il n'existe d'ailleurs aucun moteur fonctionnant sous Ethernet à l'heure actuelle », explique Eric Gory chez Woodhead.

Des partisans de plus en plus nombreux

Cela étant, certains ténors, comme Jaguar, ont déjà équipé avec succès des lignes de fabrication en Ethernet, alors que d'autres, comme Peugeot, demeurent très sceptiques. Facilité d'utilisation, débit important, universalité logicielle d'un côté, contre un protocole inadapté, une topologie complexe et un coût élevé de l'autre. Une équation difficile à équilibrer.

Quoi qu'il en soit, les partisans d'Ethernet sont de plus en plus nombreux, et diverses initiatives se fédèrent autour de l'utilisation de ce protocole dans le domaine industriel. L'idée en vogue à l'heure actuelle est d'utiliser TCP/IP pour les communications "habituelles" et de définir un protocole léger, donc rapide, pour les événements temps réel. D'autres solutions, comme Powerlink, préconisent l'utilisation exclusive de routeurs Ethernet et se passent complètement de TCP/IP. Certaines initiatives, comme Ethernet/IP (IP pour Internet Protocol) n'en sont qu'à leurs débuts. Cependant, de nouvelles normes logicielles, comme OPC/DX, visent à assurer une interopérabilité totale des équipements des différents fabricants sur un bus de type Ethernet. « En fait, précise Eric Gory, tout cela devrait se clarifier d'ici six à dix-huit mois. Les cartes et le logiciel sont prêts, il ne manque plus qu'une véritable norme ouverte promue par des grands de l'automatisme. À terme, toutes ces initiatives devraient converger autour de normes comme OPC/DX. »

TEMPS RÉEL NE NÉGLIGEZ PAS LE LOGICIEL

- Garantir un temps de réponse - notamment lors des situations d'urgence - est l'une des contraintes importantes d'un bus de terrain. Certains paramètres physiques ne peuvent faire l'objet d'une optimisation : la longueur des câbles détermine un délai de transmission incompressible, de même que la vitesse du processeur impose un temps de traitement minimal. Gérer du vrai temps réel pose d'autres problèmes : être certain de ses temps de réponse, quelle que soit la charge, demande l'exécution d'un OS spécialisé (Wind River, QNX, etc.) sur le PC de contrôle. Dans le cas d'anneaux à jeton, il faut assurer des temps d'attente courts, ainsi que des procédés de reconfiguration rapides : si le jeton est perdu ou endommagé, il faut le régénérer, et s'assurer de son unicité. Le délai de réaction est le point critique WorldFIP fut le premier bus de terrain à garantir, de par son protocole, un délai maximal de réaction, et la prise en compte assurée des événements apériodiques urgents. Avec les débits importants des bus actuels, le temps de réponse devient un paramètre moins critique : même si le nombre de messages augmente, leur temps élémentaire diminue.

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