.png)
Qu’est-ce que PROFIBUS ?
Introduction à PROFIBUS
PROFIBUS, abréviation de Process Field Bus, est un protocole standardisé pour la communication via fieldbus dans la technologie d'automation. Dévoilé en 1989 par le département fédéral allemand pour l'Éducation et la Recherche, son but était de fournir un protocole de communication robuste, efficace et flexible pour une multitude d'applications industrielles. Il a ensuite été développé dans les années 1990 par Siemens, établissant un canal de communication vital entre divers équipements au sein d'une usine, facilitant ainsi la production et optimisant l'utilisation des ressources.
L'importance de PROFIBUS dans le secteur industriel est notable. Il est conçu pour répondre de manière efficace aux besoins variés des installations automatisées. Sa polyvalence explique pourquoi PROFIBUS est largement utilisé dans divers secteurs industriels, allant de l'automobile aux cimenteries, en passant par l'agroalimentaire et le traitement de l'eau.
Avantages de PROFIBUS
La communication efficace entre les équipements industriels est l'un des avantages majeurs offerts par PROFIBUS. En connectant divers équipements de mesure à des systèmes de contrôle comme l'automatisation, la régulation et la supervision, il facilite la coordination et l'optimisation des processus industriels. De plus, PROFIBUS se décline en trois variantes, Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), Profibus-DP (Decentralised Peripheral) et Profibus-PA (Process Automation), chacune adaptée à des besoins spécifiques en communication industrielle dans les automatismes, assurant ainsi une flexibilité et une adaptabilité aux exigences changeantes des environnements industriels.
L'amélioration de la production et l'utilisation optimisée des ressources sont également des avantages clés de PROFIBUS. En permettant une communication fluide et fiable entre les équipements, PROFIBUS contribue à minimiser les temps d'arrêt, à augmenter la productivité et à optimiser l'utilisation des ressources, ce qui se traduit par des opérations plus efficaces et une meilleure rentabilité.
Quels sont les composants clés de PROFIBUS ?
Profibus-FMS
Profibus-FMS, où FMS signifie Fieldbus Message Specification, est une des premières implémentations du protocole PROFIBUS conçue vers 1987, permettant la communication de type pair à pair entre les contrôleurs logiques programmables (PLC) PROFIBUS (maîtres). Cette variante était plus complexe et destinée à des tâches hautement communicantes, fournissant une communication non déterministe entre les maîtres PROFIBUS. Profibus-FMS était approprié pour l'échange de données orientées dans le domaine des cellules et sur le terrain.
Bien que Profibus-FMS ait été largement remplacé par des communications Ethernet industrielles, à son apogée, il facilitait la communication entre les contrôleurs programmables et les PC avec des messages complexes, servant de base pour les communications industrielles avancées.
PROFIBUS DP
Profibus DP (Decentralized Peripherals) est une version plus récente que FMS, conçue pour la communication entre le niveau de contrôle d'un système d'automatisation de processus (PLC) et la périphérie décentralisée sur le terrain. Il est capable d'atteindre une vitesse allant jusqu'à 12 Mbit/s, facilitant ainsi une communication rapide et fiable entre les différents composants d'un système industriel. La couche physique de PROFIBUS DP est RS-485, ce qui le rend apte à gérer des communications robustes dans des environnements industriels divers.
PROFIBUS DP est largement utilisé pour connecter des contrôleurs à des périphériques tels que des capteurs et des actionneurs dans diverses installations industrielles, permettant une collecte de données en temps réel et un contrôle précis des processus.
PROFIBUS PA
Profibus PA (Process Automation) est conçu comme une alternative au câblage analogique 4-20 mA, et définit un protocole de communication sécurisé s'appuyant sur les sept couches du modèle OSI, tout en reprenant les services du protocole DP pour des applications de gestion d'instrumentation capteurs/actionneurs de terrain. Il utilise une couche physique appelée Manchester Encoded Bus Powered (MBP) pour faciliter la communication entre les dispositifs dans des environnements industriels.
Le PROFIBUS PA est particulièrement utile dans l'industrie des process où il permet une communication fiable et sécurisée entre les dispositifs de mesure et de contrôle, facilitant ainsi l'automatisation des processus industriels. Il est largement utilisé pour relier des équipements de mesure à des systèmes de contrôle dans des applications d'ingénierie de process, offrant ainsi une solution efficace pour la gestion des ressources et l'amélioration de la productivité.
Quelle est la différence entre PROFIBUS et PROFINET
Comparaison avec PROFINET
PROFIBUS et PROFINET, bien qu'émanant de la même organisation, sont deux protocoles d'automatisation distincts largement déployés, chacun ayant ses propres caractéristiques uniques. PROFIBUS est un bus de terrain série classique, souvent caractérisé par des câbles RS-485 à paire unique de couleur pourpre. Il opère à une vitesse de 12 mégabits par seconde et supporte une communication de type Maître/Esclave. D'autre part, PROFINET est une norme d'Ethernet industriel, typiquement caractérisée par des câbles Ethernet industriels de couleur verte, opérant à une vitesse de 100 mégabits par seconde et supportant une communication de type Fournisseur/Client.
Le choix entre PROFIBUS et PROFINET dépend des besoins spécifiques d'une installation. PROFINET, avec sa communication plus rapide et flexible, est généralement préféré pour les applications nécessitant une grande bande passante et une intégration facile avec les réseaux IP existants. D'autre part, PROFIBUS peut être plus approprié pour les installations existantes avec des besoins de communication série.
Transition vers PROFINET
La migration de PROFIBUS vers PROFINET est un processus qui peut être simple ou complexe selon la configuration spécifique de l'installation. Il existe des stratégies établies pour faciliter cette transition tout en minimisant les interruptions.
La première étape consiste traditionnellement à établir une communication entre les réseaux PROFIBUS (ou autres bus de terrain) et les réseaux Ethernet (PROFINET) à l'aide de proxys PROFIBUS vers PROFINET. Ces proxys permettent une communication transparente entre les deux réseaux, facilitant ainsi la transition.
Lors de la planification de la migration, il est crucial de considérer la complexité de la gestion du projet, notamment en termes de compatibilité des équipements, de formation du personnel et de mise à niveau des infrastructures existantes. La migration vers PROFINET offre une mise à niveau sans heurt des installations existantes et présente l'avantage d'exploiter la nature ouverte et la flexibilité de la norme PROFINET à l'épreuve du futur.
Comment mettre en œuvre PROFIBUS ?
Normes et Standards
PROFIBUS est un système de communication numérique standardisé et ouvert, applicable dans divers domaines de la fabrication et de l'automatisation des processus. Bien qu'il n'y ait pas de liste exhaustive des normes internationales et régionales, il est essentiel que les mises en œuvre de PROFIBUS adhèrent aux spécifications édictées par l'organisation PROFIBUS & PROFINET International (PI).
Déploiement du Réseau PROFIBUS
Le déploiement du réseau PROFIBUS nécessite une attention particulière au câblage. Pour le PROFIBUS PA, par exemple, des paires torsadées blindées sont utilisées à la fois pour l'alimentation et la communication, et sa structure physique de réseau est conforme à la norme IEC-61158-2, avec un débit de données sur le réseau de 31.25 kbit/s. La norme PROFIBUS DP, en revanche, est souvent caractérisée par des câbles RS-485 à paire unique de couleur pourpre, avec des connecteurs standard DB9 ou M12, et fonctionne à une vitesse de 12 mégabits par seconde.
Accès et Communication
La communication sur le réseau PROFIBUS se fait principalement selon la méthode maître/esclave, où un appareil maître commande et initie la communication avec les dispositifs esclaves sur le réseau. Cette méthode permet une gestion efficace du trafic sur le réseau, assurant ainsi une communication fiable et en temps réel entre les différents dispositifs connectés. De plus, des versions comme PROFIBUS DP V1 soutiennent la communication cyclique et la communication de message, permettant ainsi des fonctionnalités améliorées comme un réseau de contrôle de mouvement avec PROFIBUS DP V2.
Cette mise en œuvre de PROFIBUS, bien que standardisée, offre une flexibilité suffisante pour s'adapter aux exigences spécifiques de diverses applications industrielles, rendant ainsi PROFIBUS adapté à une large gamme de scénarios de déploiement et de communication dans le secteur de l'automatisation industrielle.
Quel est l’avenir de PROFIBUS ?
PROFIBUS continue d'évoluer pour répondre aux exigences changeantes de l'industrie. Les tendances actuelles dirigent l'évolution de PROFIBUS vers l'automatisation sur le terrain, en intégrant des fonctions de sécurité au réseau, et vers l'interconnexion de réseaux PROFIBUS à un réseau fédérateur via des protocoles TCP-IP. Les développements techniques continus assurent que PROFIBUS reste un système de communication industrielle prêt pour l'avenir, avec une emphase particulière sur l'intégration avec d'autres technologies et standards industriels comme l'Ethernet industriel et PROFINET.
Avec la progression vers l'Industrie 4.0, l'intégration de PROFIBUS avec d'autres technologies comme PROFINET et l'Internet des Objets (IoT) continuera à évoluer, offrant ainsi des possibilités étendues pour l'automatisation industrielle et la gestion optimisée des processus industriels.
Conclusion
Le rôle crucial de PROFIBUS dans l'automatisation industrielle et la communication entre les équipements est indéniable. Sa capacité à s'adapter aux exigences variées des installations automatisées, tout en offrant une communication robuste et efficace, en fait un choix privilégié pour les professionnels du secteur. De plus, les différentes variantes de PROFIBUS, à savoir Profibus-FMS, Profibus-DP, et Profibus-PA, enrichissent sa versatilité et permettent une application large dans divers secteurs industriels.
L'évolution constante de PROFIBUS, notamment son intégration avec d'autres technologies comme PROFINET et l'Internet des Objets (IoT), ainsi que sa préparation à embrasser les défis de l'Industrie 4.0, témoigne de sa pertinence persistante dans un environnement industriel en évolution rapide. La transition vers PROFINET, par exemple, symbolise une étape logique vers l'exploitation des technologies Ethernet, ouvrant la voie à des communications plus rapides et une intégration plus facile avec les réseaux IP existants.
