Les automates Siemens pour les nuls

Vous pouvez consulter le programme de la formation ici.L'occasion nous est donné de parler des automates Siemens qui font partie des automates programmables les plus utilisés dans le monde industriel.Dans cet article nous allons donc essentiellement parler des automates Siemens en présentant l'historique du groupe Siemens,les solutions d'automates Siemens et les solutions de communication industrielle Siemens.Si vous êtes professionnel habitué aux automates Schneider,Rockwell ou Omron cela vous permetttra de découvrir très rapidement l'environnement Siemens.

L'historique du groupe Siemens

Le groupe Siemens a une histoire vraiment incroyable.Au début du 19e Siècle deux frères et brillants inventeurs allemands Werner et Wilhelm ont commencé par l'invention d'un régulateur pour machine à vapeur,ce qui témoigne de leur génie.Ce même génie les a poussé à créer leur propre télégraphe.Ce dispositif extrêmement simple et permettant d'établir des communications entre 2 personnes situées dans des endroits différents.Leur inventions eurent un tel succès qu'ils ont lancé en Octobre 1847  l'entreprise Telegraphen-Bauanstalt von Siemens & Halske  laquelle société va devenir plus tard ce mastodonte des automatismes industriels Siemens.Aujourd'hui,le groupe Siemens emploient des milliers de personnes et leurs solutions d'automatisme pilotent les plus grandes industries et usines à travers le monde.

Zoom sur les automates Siemens

Si nous devrions citer tous les modèles des automates Siemens,nous passerions plusieurs heures à le faire tellement ils sont nombreux.Cependant,on peut catégoriser les automates Siemens par gamme.Le portefeuille des automates Siemens est libellé sous le nom SIMATIC.Cela englobe non seulement les  petits automates servant à réaliser des tâches logiques simples aux automates destinés aux systèmes plus complexes.On peut ainsi classifier les automates Siemens suivant les gammes Logo qui sont plutôt des modules logiques,les gammes S7-200 qui se programment avec le logiciel microWin,les gammes S7-1200 qui sont des automates très compacts et qui seront les futurs successeurs des S7-200,les gammes S7-300 pour des apllications de grande taille,les gammes S7-400 pour dans la plupart du temps commander les industries de process à haut taux de disponibilité,les gammes S7-1500 qui sont les dernières générations d'automates de la marque Siemens.Outre ces gammes d'automates,Siemens dispose d'autres contrôleurs comme les PC industriels( gamme Microbox) ou les automates logiciels comme WinAC.

L'Organisation des données automate chez Siemens

Dans le monde de Siemens, une table de données est construite à partir d'un ensemble de types définis. Les types disponibles varient légèrement d'un automate à un autre.On distingue : les bytes,les word,les Double Word,les Real etc...Les éléments d'un tableau de données sont accessibles en combinant la mnémotechnique pour le type avec le décalage dans le tableau de données pour ce même type.Par exemple IW502 est le 502ème mot (word) de la carte d'entrée, tandis Q10 est le dixième bit de la carte de la sortie de l'automate.

Les Interfaces de communication - Protocoles et Ports de communication Siemens

Il existe plusieurs manière pour accèder aux données d'un automate Siemens.Ces différentes manière ou méthode varient en fonction du modèle ou de la gamme de l'automate en question.Les sections suivantes décrivent les interfaces de communication que vous pouvez trouver sur un automate programmable Siemens.

- Les communications série

Sauf pour un ou deux modèles, les communications série sont disponibles par le biais d'un module d'extension pour tous les contrôleurs Siemens. Le port série permet de relier le contrôleur aux lecteurs de codes à barres, imprimantes, interfaces opérateur et autres contrôleurs SIMATIC.Les interfaces de communication RS232, RS422 et EIA-485, anciennement RS-485 peuvent être utilisées pour accéder aux données des automates Siemens via les communications série.Les appareils peuvent être accessibles en utilisant une variété de protocoles, y compris le modbus ASCII et le Modbus RTU en configuration maître / esclave.

- Les communications MPI

Le MPI est un réseau multi-noeud utilisé pour la programmation ou pour communiquer avec des contrôleurs SIMATIC. Une interface MPI est intégrée sur les processeurs des automates SIMATIC modulaires. Il n'y a cependant pas d'interfaces MPI en natif sur le S7-1200 et S7-1500,elle est remplacée par un port profinet.

Le MPI est un mode de communication propriétaires Siemens.Il est utilisé pour l'échange de données inter-automates.Les communications de type MPI utilisent le S7 Basic Communication,le S7 Communication et le Global Data.

Le protocole S7 est un protocole propriétaire Siemens qui facilite le transfert des données d'un contrôleur Siemens à un-autre. Le protocole S7 est un sous-ensemble du Profibus DP et utilise un grand nombre des mêmes commandes que le Profibus DP. Un adaptateur est cependant recommandé dans les applications dans lesquelles vous souhaitez connecter le port MPI à un réseau Profibus.

- Les communications via Profibus DP

Le Profibus est né d'une poussée combinée par le gouvernement allemand, les entreprises allemandes, et d'autres leaders de l'industrie à la fin des années 1980. Profibus définit une couche physique sériel via RS485 avec des pilotes spéciaux permettant d'obtenir des vitesses avoisinant les 12Mbits.Un système standard de câblage à paire torsadée est typique,mais le Profibus peut également être mis en œuvre avec la fibre optique et d'autres médias physiques.

Le Profibus permet d'interconnecter plusieurs capteurs intelligents sur un même bus de données.Un dispositif maitre permet d'interroger des périphériques esclaves afin de receuillir des données ou bien de vérifier l'état des dispositifs.

Le Profibus a deux énormes avantages par rapport à d'autres technologies de bus de capteur. La première est la vitesse et la seconde est la taille des données.12 Mbits est vraiment très rapide.Dans certaines applications nous n'aurons même pas besoin d'atteindre ce degré de rapidité.En effet,la plupart des capteurs électroniques ne consomment pas des quantités astronomiques de données.Cependant,même si on peut atteindre de grande vitesse de communication avec le profibus,les infrastructures permettant de mettre en oeuvre un réseau profibus peut facilement devenir très couteux,si on comptabilise les émetteurs/récepteurs et les coûts de câblage.

Sinon,l'avantage du profibus est énorme.Par exemple,si on prend la taille des données du Profibus comparé au DeviceNet,il y'a un bel écart.Aussi,le Profibus a une taille d'image de 244 octets.Si on compare cela avec le bus CAN,c'est monstrueux sachant que pour le CAN c'est 8 octets.

Une des choses que certaines personnes détestent à propos du Profibus est la représentation des données.Tous les appareils Profibus ressemblent à des racks d'E/S du contrôleur. Cela signifie qu'un dispositif est une série de slots et que chaque slot héberge un module.C'est facile à mettre en oeuvre pour les appareils simples comme les périphériques d'E / S. Vous pouvez simplement choisir que le premier slot héberge un module qui est un dispositif d'entrée TOR 16 bits et que le second héberge un module de 8 bits de sortie TOR et ainsi de suite. Si vous avez des entrées/sorties analogiques aussi, vous pourrez aussi configurer l'appareil à l'aide de quatre slots et quatre modules.C'est pour les autres appareils non IO, que c'est un peu gênant.

- Les communications via Profinet IO

Le Profinet IO est très similaire au Profibus, mais ce n'est pas vraiment du Profibus sur Ethernet. Bien que le Profibus utilise les communications cycliques pour échanger des données avec des automates programmables à une vitesse maximale de 12Mbits, le Profinet IO utilise le transfert de données cyclique  pour échanger des données avec des automates programmables Simatic sur Ethernet. Comme pour le Profibus,l'automate programmable et le dispositif avec lequel celui-ci doit communiquer doivent tous deux avoir une compréhension préalable de la structure des données.Dans les deux cas les systèmes de données sont organisés sous forme de slots contenant des modules.

Le Profinet IO utilise trois canaux de communication différents pour échanger des données avec les automates programmables et autres dispositifs. Le canal standard TCP / IP est utilisé pour le paramétrage, la configuration et les opérations de lecture / écriture acycliques. Le canal RT ou en temps réel est utilisé pour le transfert de données cycliques standard et alarmes.Le RT communication contourne l'interface TCP / IP standard pour accélérer l'échange de données avec des automates programmables. Le troisième canal, l'isochronous real time (IRT) est un canal à vitesse très élevée utilisée pour les applications de Motion Control.