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Huit commutateurs Ethernet pour l'industrie

ERICK HAEHNSEN / AGENCE TCA redaction@industrie-technologies.com

Les contraintes environnementales des applications industrielles imposent aux commutateurs Ethernet de se doter des technologies durcies. Résistance aux fortes amplitudes thermiques, à l'humidité, aux poussières... ils encaissent tout sur des centaines de milliers d'heures. Ils embarquent de plus en plus de fonctionnalités intelligentes d'administration et de diagnostic à distance.

Réseau ouvert et standardisé par excellence, Ethernet ne cesse de progresser dans l'industrie. « Les entreprises visent l'intégration verticale de leurs systèmes d'information sur un réseau unifié : au niveau des communications intersites, interservices et avec les processus de production jusqu'au niveau du terrain », explique Bernard Montrelay, responsable marché Ethernet chez Harting France qui fabrique, entre autres, des commutateurs Ethernet industriels (CEI). Outre la remontée d'information et son concept corollaire "d'industrie transparente'', les CEI ouvrent la porte au Web Management des automates. C'est-à-dire à leur administration, configuration et maintenance à distance via une interface Web.

Cependant, dans les ateliers, l'environnement de production est autrement plus sévère que celui des salles climatisées à 20 °C dont bénéficient les commutateurs Ethernet bureautiques. « Températures extrêmes, poussières, humidité, vibrations, perturbations électromagnétiques... l'industrie a besoin de CEI durcis, ayant une durée de fonctionnement entre deux pannes (MTBF) très élevée », précise Christian Amat, directeur commercial du distributeur ADM21. À cet égard, les CEI affichent des MTBF de 160 000 à 1 000 000 heures comme, par exemple, chez N-tron.

Côté résistance thermique, on distingue trois grandes familles de produits en fonction de l'utilisation voulue. À commencer par ceux dont la plage s'étend de 0 °C à + 60 °C, de loin la catégorie la plus répandue. Suivie de la plage des - 20 °C à + 70 °C que l'on trouve, par exemple, pour les autobus, les camions ou les trains. Et, pour les applications les plus sévères, l'amplitude thermique supportée va de - 40 °C à + 85 °C. « Certaines applications militaires supportent + 100 °C », souligne José Baptista, responsable produit et marketing de Weidmüller - qui ne fabrique pas ce genre de matériel. Certains constructeurs, comme le canadien RuggedCom, proposent en standard des équipements capables d'encaisser des températures de - 40 °C à + 85 °C.

Autre critère physique à prendre en compte, l'étanchéité aux poussières et à l'humidité. Les CEI se conforment alors aux normes IP (Indice de protection, Ingress Protection) qui vont d'IP10 à IP68. Le premier chiffre : (de 1 à 6) indique le degré de protection contre les contacts fortuits et la pénétration dans les corps étrangers solides. La gamme est extrêmement large puisqu'elle commence avec des objets de 55 mm pour la norme IP10 jusqu'aux poussières fines (IP60). Le second chiffre détermine le degré de protection contre les effets nuisibles dus à la pénétration de l'eau : le chiffre 2 correspond aux gouttelettes. Tandis que le chiffre 8 s'applique aux équipements capables de supporter une immersion permanente dans l'eau.

Résister aux environnements les plus sévères

« La majorité des équipements se contente d'une protection IP30 », reprend Christian Amat. Quant aux CEI répondant à la norme IP67, ils peuvent être plongés un court instant dans l'eau ! Une nécessité qui reste très rare et qui concerne surtout les applications maritimes ou extérieures. « Néanmoins, en cas d'atmosphères potentiellement humides, on privilégiera des connecteurs M12 à vis étanches en lieu et place des classiques prises Ethernet RJ45 », souligne Ludovic Deboves, gérant de QL3D qui distribue les solutions d'Atop Technologies, Lantech Communication, Moxa et N-tron. Côté prix, d'IP30 à IP67, c'est le jour et la nuit. De 100 euros environ pour un CEI 8 ports non administrable IP30 à 4 000 euros pour un CEI administrable IP67. À ces critères, peuvent s'ajouter, le cas échéant, des exigences Atex pour les atmosphères explosives.

Côté alimentation électrique, les CEI se divisent en deux branches : celle qui embarque l'alimentation, quitte à ce qu'elle soit doublée pour qu'en cas de défaillance, l'une prenne le relais de l'autre. Quant à la seconde branche, elle déporte l'alimentation continue dans un coffret pour automate. « L'alimentation déportée est préférée par les automaticiens car ils ont l'habitude de travailler en basse tension avec des connecteurs en borniers sur lesquels ils vissent les fils d'alimentation », poursuit Ludovic Deboves. Précisons que les plages d'alimentation offrent également une large diversité : de 9 à 48 V, de 10 à 30 V ou de 10 à 48 V. Voire de 9 à 120 V.

Utiliser les atouts des commutateurs administrables

Hubs ou switchs administrables ? Autre question importante : faut-il s'équiper de hubs, à savoir de commutateurs ''autoconfigurables'' (non administrés), ou bien de commutateurs administrés (appelés également ''manageables'') ? « Les hubs ont des fonctions très basiques. Comme l'autonégociation qui adapte automatiquement le débit d'un port à 10, 100 ou 1 000 Mbit/s en fonction de la capacité de l'équipement qu'on y connecte », souligne Bernard Montrelay. « On s'en sert lorsqu'il n'y a pas de contrainte évidente en matière de vitesse ou de ré-acheminement de l'information. Par exemple, dans les tunnels, peu d'informations circulent sur le réseau mais elles doivent parvenir très vite », commente José Baptista. « De même, pour le dialogue entre un automate et son environnement : interface homme-machine, actionneurs tout ou rien, régulation analogique, mesures et alarmes ». Quelle que soit la taille du réseau, on pourra utiliser des commutateurs autoconfigurables. En revanche, on ne pourra pas gérer le réseau à distance.

D'où l'intérêt des commutateurs administrables qui autorisent également la redondance des liaisons en anneaux (ring) entre les switchs. En cas de coupure d'un brin de l'anneau, le CEI saura automatiquement ''cicatriser'' le réseau. Autrement dit, il respectera le principe d'un chemin unique entre deux points du réseau. Même s'il existe des routines standard dans Ethernet, certains fabricants proposent des fonctionnalités propriétaires de redondance, à l'instar du service High Speed Redundancy de Siemens. « Cela permet d'autocicatriser en 300 millisecondes 50 switchs de 24 ports », souligne Franck Noyaret, chef produit communication industrielle chez Siemens.

Limiter la communication entre différents équipements

Autres points forts, le diagnostic et la configuration à distance. « Pour chaque port, on fixe l'allocation et un débit précis. On peut même bloquer à distance des ports non utilisés », reprend Bernard Montrelay. Ce qu'il est conseillé de faire, pour des raisons de sécurité. De même, afin de limiter la communication entre différents équipements connectés au réseau, on définit des réseaux virtuels (VLAN) à chaque port. « Il existe des règles d'usage : les interfaces homme-machine et le bloc d'entrées/sorties ne s'adressent qu'à l'automate. Tandis que celui-ci gouverne le dialogue avec les deux », explique Antony Nguyen, responsable commercial chez le distributeur Factory Systèmes. De fait, les commutateurs administrés prennent en charge trois types de trames dans le réseau : les Unicast (où A parle à B), les broadcast (on diffuse la même trame à tout le monde) et les multicast (la diffusion est réservée à un groupe) très utilisés en vidéosurveillance. Autre critère de choix, les logiciels ''maison'' d'administration du réseau (Firmware) que proposent les fabricants. À cet égard, Siemens simplifie le paramétrage des switchs au travers soit d'une carte mémoire amovible soit à partir des automates soit avec son logiciel de supervision Sinema pour les très gros réseaux. c

STABILITÉ

En 4 ans, le marché du commutateur Ethernet industriel (10 à 20 millions d'euros) n'a pas augmenté en France. Source Factory Systèmes

LE MOINS CHER

EX42000 SERIE D'ETHERWAN À 39 euros, l'EX42000 d'Etherwan est probablement le moins cher du marché. Pourtant, il fonctionne sur une plage de température allant de -10 °C à +60 °C et affiche un MTBF de 20 ans ! Évidemment, à ce prix-là, ce commutateur est non managé. Il embarque 5 ports de communication 10/100 Mbit/s (base-TX) ou bien 4 ports base TX plus un port fibre optique (base-FX) et dispose d'une fonctionnalité d'auto-négociation pour détecter les ports à 10 ou 100 Mbit/s. Quant au port FX, il autorise de travailler avec une fibre optique allant jusqu'à 120 km. FICHE TECHNIQUE Dimensions 26 x 70 x 110 mm. Poids 200 g. Respecte la norme IP30. Résiste à une humidité de 5 à 95 %. Installation sur rail DIN.

LE PLUS TEMPS RÉEL

HA-VIS FTS 3100S-A DE HARTING Premier modèle offrant la technologie de commutation ''Fast Track Switching'', ce commutateur identifie à la volée les trames du protocole d'automatisme nécessitant un traitement temps réel. Autrement dit, les trames des automatismes passent en priorité avant le trafic non-temps réel. Qui plus est, le Ha-VIS FTS 3100s-A est configurable au travers d'un port USB standard avec le logiciel ''FTS Manager''. Bref, ce switch allie la puissance d'un commutateur administré, notamment au niveau des ports (débit, mode duplex, port mirroring...) à la simplicité d'un équipement ''Plug et Play''. FICHE TECHNIQUE Dimensions 44 x 130 x 100 mm. Coque en aluminium anodisé. Poids 500 g. Respecte la norme IP30. Résiste à une humidité de 30 à 90 %. Température de fonctionnement de 0 °C à + 55 °C.

LE PLUS CONFIGURABLE

SCALANCE X308-2M DE SIEMENS Doté d'un design sans ventilateur, le Scalance X308-2M embarque une carte mémoire C-Plug qui permet de sauvegarder la configuration du switch. Il est à la fois compact et modulaire. Il dispose de fonctions étendues pour la redondance (STP/RSTP/MRP, link aggregation). Des fonctionnalités qui sont complétées par de nombreuses fonctions d'administration et de diagnostic (VLAN, Qualité de Service...) et une carte mémoire C-Plug pour la sauvegarde de la configuration. FICHE TECHNIQUE 4 ports de communication 10/100/1 000 Mbit/s. Prises RJ45 avec colliers de maintien. Alimentation 24 V.

« Nous avions besoin d'un très haut niveau de fiabilité de fonctionnement »

FRÉDÉRIC KLEIN RESPONSABLE AUTOMATISMES CHEZ PPC

« Nous utilisons deux types de commutateurs Ethernet industriels. Nous avons installés cinq switchs administrables de la gamme RS1600T24MM-MS de chez RuggedCom car ils sont durcis à un niveau quasi militaire et très simples à mettre en oeuvre. Les premiers ont été implantés il y a sept ans. Ils nous servent pour les communications de terrain, sur un réseau à 100 Mbit/s en prise RJ45, entre les automates des appareils de production et les postes de supervision. Étant donnée notre activité, nous avions besoin d'un très haut niveau de fiabilité de fonctionnement. Quant aux commutateurs de chez Moxa, nous en avons une vingtaine. Ils relient les postes de supervision des ateliers de nos différents bâtiments à un backbone en fibre optique sécurisé et redondant. »

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