La nouvelle norme dans la communication industrielle : en continu jusque sur le terrain

Normes de communication industrielles

Un pour tous, tous pour un

Une nouvelle norme de communication pour l'automatisation, indépendamment du fabricant.

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    Single Pair Ethernet

    Phoenix Contact est votre partenaire clé pour l'intégration du Single Pair Ethernet, de l'interface de l'appareil, en passant par le câblage, jusqu'aux composants actifs du réseau, des capteurs sur le terrain, à l'ordinateur de bureau.

Dans de nombreux organismes et projets de standardisation, le cadre de base pour l'avenir de la technologie de communication industrielle est en train de se développer. De nouvelles normes de communication, telles que OPC UA, TSN, SPE et 5G, seront supérieures aux systèmes existants, en termes de coûts, de débit de données, de latence et de déterminisme. En tant que leader technologique, avec plus de 30 ans d'expérience dans le domaine de la technologie de communication industrielle, Phoenix Contact s'engage dans tous les organismes de normalisation importants. Là, nous contribuons à concevoir pour vous une nouvelle norme de communication pour l'automatisation, indépendamment du fabricant.

Une vue d'ensemble de la communication de l'avenir

Là où auparavant seuls quelques appareils étaient mis en réseau par Ethernet, il existe maintenant déjà de grands réseaux. Suite à la numérisation et à l'Industrie 4.0 ou l'IIoT, de plus en plus d'appareillages de terrain seront à l'avenir intégrés. En plus des données des automates, ils transmettront aussi des données ciblées sur les besoins à différentes destinations du réseau et au cloud. Pour piloter ces volumes de données et pouvoir continuer à utiliser des applications critiques en temps réel, de nouvelles technologies sont nécessaires :

Emplacements dutilisation des nouvelles normes de communication sur le réseau  

Les nouvelles technologies TSN, SPE/APL, 5G et également OPC UA ne doivent pas être considérées indépendamment l'une de l'autre, car elles forment ensemble la communication du futur.

La norme de communication OPC UA est déjà établie pour les couches de communication superposées. Cette norme sera désormais perfectionnée pour la communication directe sur le terrain, permettant ainsi là aussi une communication continue, indépendamment du fabricant. En liaison avec le Time Sensitive Networking (TSN), l'OPC UA permet une communication en temps réel et convergente, jusque sur le terrain ou entre les automates.

Simultanément, les processus de transmission sont étudiés. Le Single Pair Ethernet (SPE) permettra à l'avenir une transmission Ethernet par deux fils seulement pour la connexion Ethernet jusqu'au capteur. La 5G spécifie une nouvelle norme de téléphonie mobile, qui est nettement plus fiable et plus performante – pour une connexion fiable des applications mobiles croissantes. Pour tous ces projets, il faut toujours tenir compte de la cybersécurité, qui doit être adaptée en permanence aux nouveaux systèmes et aux nouveaux dangers. Toutes ces nouvelles normes forment ensemble le cadre de base pour l'avenir de la technologie de communication industrielle.

Notre chance : une norme commune pour l'automatisation

Pour réaliser les visions de l'Industrie 4.0 et de l'IIoT, il faut une mise en réseau globale du capteur, en passant par la machine et par les systèmes supérieurs, jusque dans le cloud. Cependant, cette mise en réseau continue est jusqu'à présent difficile, car dans différentes organisations de bus de terrain, il existe des systèmes et des profils de bus de terrain incompatibles avec les appareils d'automatisation, tels que p. ex. Safety et Motion-Control. Par conséquent, des passerelles sont souvent utilisées actuellement comme interface.

Pour changer cela, Phoenix Contact fait preuve de beaucoup d'engagement dans tous les cercles de travail importants, afin de définir une norme de communication homogène, innovante et indépendante des fabricants. Nous sommes heureux de constater que nous avons déjà extrêmement progressé à ce sujet dans différents projets.

L'OPC UA – La norme de communication homogène, même sur le terrain

LOPC UA devient la solution privilégiée  

Avec le perfectionnement pour le niveau terrain, l'OPC UA va devenir la norme de communication industrielle

L'OPC UA sert aujourd'hui déjà de norme de communication assurant l'interopérabilité dans les installations. Désormais, l'OPC UA sera complétée par des profils d'applications standardisés sur le terrain, p. ex. pour les E/S, Safety ou Motion.

De plus, des modèles d'appareils standardisés pour une configuration et un diagnostic homogènes des appareils sont définis sur le réseau. Les essais de conformité nécessaires pour une compatibilité élevée sont également spécifiés. Une connexion globale des appareillages de terrain au cloud et ainsi une connexion permanente de la technologie informatique et des technologies opérationnelles seront dans l'ensemble possibles à l'avenir.

L'OPC UA et le TSN – Des réseaux convergents

La convergence, une nécessité pour une communication fiable entre la technologie informatique et les technologies opérationnelles  

Le TSN permet des réseaux convergents

Pour les réseaux avec des applications réparties et critiques au niveau temps, des mécanismes TSN supplémentaires permettent la synchronisation et la hiérarchisation des flux de données. TSN désigne un grand nombre de normes de l'IEEE 802.1, qui doit rendre l'Ethernet standard apte à supporter le temps réel. Cela est particulièrement important lorsque plusieurs responsables avec plusieurs outils d'ingénierie définissent des flux de données dans un réseau convergent. Ainsi, chacun peut être sûr que sa solution partielle, respective ne gêne pas d'autre communication, et n'est pas gênée par celle-ci. Cela augmente la fiabilité et la disponibilité de votre réseau.

Pour assurer l'interopérabilité, dans différents groupes de travail, toutes les couches de la communication sont déterminées sur la base du TSN et de l'OPC. Toutes les définitions des groupes de travail sont basées sur le profil TSN pour la communication industrielle (profils TSN-IA), qui est géré dans le conseil de standardisation CEI/IEEE 60802. Phoenix Contact participe aux groupes de travail organisés par l'OPC Foundation avec des ressources financières et humaines, et contribue ainsi à définir pas moins que la norme de communication industrielle de l'avenir.

SPE et APL – Une connexion Ethernet jusqu'au capteur

Brin dADN  

La technologie à deux fils, SPE, va s'implanter à l'avenir dans le réseau, comme un ADN

Une autre condition pour la mise en réseau permanente du capteur jusque dans le cloud : une connexion simple des capteurs et des actionneurs intelligents au réseau. Grâce au Single Pair Ethernet (SPE), cela devient non seulement plus facile, mais aussi nettement plus compact et plus économique. Au lieu des quatre paires de fils habituelles, avec le SPE, seule une paire de fils est nécessaire pour la transmission des données. Au sein de l'IEEE, différents groupes de travail se penchent sur les normes de transmission de 10 Mbit/s à 10 Gbit/s, et sur les longueurs de transmission jusqu'à 1 000 m. La technologie à deux fils doit en plus permettre une alimentation performante des terminaux en données et énergie avec une seule paire de fils.

La technologie Advanced Physical Layer (APL) est basée sur la technologie SPE. Elle a été développée spécialement pour l'utilisation dans les zones à sécurité intrinsèque de la technologie des processus. Cela permet une communication basée sur IP jusqu'au capteur, sans interruption du système et sans passerelles. Les normes nécessaires à cette technologie sont développées dans un projet commun par trois organisations de bus de terrain (Fieldcom Group, ODVA et PI) et onze partenaires industriels. En tant qu'initiateur de ce projet et en tant que partenaire industriel, Phoenix Contact y contribue avec des ressources financières et humaines.

5G – La téléphonie mobile fiable pour les applications mobiles

En plus de la communication câblée, la communication sans fil va devenir de plus en plus importante pour une production moderne et flexible. Les développements dans le domaine des systèmes de transport sans conducteur, des terminaux mobiles (Smart Devices) et de la collaboration entre l'homme et les robots exigent une communication sans fil fiable. Jusqu'à maintenant, les normes de téléphonie mobile ne permettaient pas une fiabilité assurée, ni un diagnostic de la qualité de la connexion, et étaient différentes selon les pays.

Par conséquent, le 3GPP (3rd Generation Partnership Project) élabore les spécifications du système pour la nouvelle génération de téléphonie mobile, appelée couramment la 5G, dans différents groupes de travail. Avec comme objectif de concevoir la 5G apte à l'industrie dès le début et de l'établir dans la production, la ZVEI a créé l'initiative globale 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation) au début 2018. En tant que l'un des pionniers de l'utilisation des technologies sans fil dans l'automatisation, Phoenix Contact a contribué à lancer ce projet et fournit les ressources correspondantes aux groupes de travail.

La cybersécurité – La base de toute la communication

Le cadenas relie entre eux les segments du réseau  

Là où tout le monde peut communiquer avec tout le monde, les données doivent être particulièrement bien protégées.

Une communication continue n'est pas possible sans les mesures de sécurité adaptées. Car en particulier dans les grands systèmes ouverts, vos données doivent être protégées contre toute modification involontaire et les vols. Bien que théoriquement, tout le monde puisse parler à tout le monde, seule la communication souhaitée devrait être autorisée.

En plus de la collaboration à de nombreux groupes de travail, Phoenix Contact soutient le projet de recherche IUNO, un projet de référence nationale pour la sécurité informatique dans l'Industrie 4.0. Le but est d'identifier les menaces et les risques de la fabrique intelligente du futur, et de développer des mesures de protection adaptées. Ensemble, des solutions utilisables de manière générale ont été développées et testées pour les défis de la sécurité informatique dans l'environnement industriel. Elles peuvent être exploitées comme modèles pour la sécurité informatique dans l'Industrie 4.0. Ce projet a été terminé avec succès en septembre 2018, et le rapport final a été transmis au ministère de l'éducation et de la recherche.

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