En 2023, PROFIBUS est actuellement le plus important des réseaux de terrain et la base installée dépasse les 60 millions de noeuds.

Manufacturier, process, intralogistique, motion control, sécurité machine

PROFIBUS permet de connecter l’ensemble de la périphérie à un contrôleur central. Les principaux avantages sont les gains de câblage, la souplesse et la flexibilité dans les architectures sans oublier l’exploitation de l’intelligence embarquée dans les équipements de terrain.

Grâce à ses différents profils, PROFIBUS permet de répondre de façon efficace à l’ensemble des  besoins des installations automatisées. Cela explique la présence de PROFIBUS dans l’ensemble de l’industrie : de l’automobile aux cimenteries en passant par l’agroalimentaire ou le traitement d’eau.

• PROFIBUS DP répond aux besoins généraux d’automatisation
• PROFISafe intègre les aspects sécurité
• PROFIDrive prend en compte les exigences particulières du Motion Control
• PROFIBUS PA est destiné au raccordement des capteurs & actionneurs dans les process continus ou batch. 

Ces profils fonctionnent tous suivant le même protocole, ils ne constituent pas à eux seuls une solution de communication mais complètent le standard pour faciliter et garantir l’interopérabilité de stations dédiées à des applications spécifiques et ce, quel qu’en soit le constructeur.

PROFIBUS est un réseau robuste qui assure une transmission fiable et de qualité, si l’on respecte les règles d’installation préconisées. Les grands principes de câblage pour un réseau en RS 485 sont :

• Respect de la topologie bus. Les dérivations sont tolérés mais de manière très restrictives en fonction de la vitesse choisie, elles sont interdites si le débit >1,5Mbds

• Terminaisons de ligne présentes à chaque extrémité du segment
• Respect des longueurs en fonction de la vitesse

• Respect des longueurs en fonction de la vitesse
• Utiliser un répéteur pour accroitre la distance de câblage d'un réseau, le nombre de stations, créer des dérivations ou segmenter le réseau

• Utilisation de câble PROFIBUS spécifique et de la connectique standardisée
• Veiller à la ségrégation des câbles et aux règles de mise à la masse du blindage
• Documenter correctement l'installation (type de stations, longueur de câble, adresses, localisation ...)
• Il est conseillé de réceptionner le réseau au même titre qu'une machine afin d'être sûr que les règles de l'art ont été respectées et que l'utilisation sera pérenne.
• La formation Certified PROFIBUS Installer est un excellent moyen d'acquérir les bonnes pratiques et la compétence dans ce domaine.

Il existe un grand nombre d’esclaves allant des plus simples aux plus sophistiqués.

Exemples non exhaustif de stations esclaves :

• E/S déportées en armoire IP20 ou terrain IP68
• Variateurs de vitesse et contrôle de moteur
• Codeurs
• Lecteurs code-barres/RFID
• Terminaux de dialogue et afficheurs
• Capteurs et actionneurs de process
• Passerelles PROFIBUS DP-ASi, PROFIBUS DP-Série, PROFIBUS DP-Ethernet...

Phase de démarrage: envoi d'une trame de paramétrage, puis trame de configuration à la connexion de l'équipement. Puis échanges cycliques des données process. La taille des données échangées cycliquement dépend des modules sélectionnés.

Possibilité d'échanges acycliques pour la lecture/écriture de données de paramétrage, historique, courbes de tendance. Accès aux données acycliques via slot/index.

Fichiers de configuration: GSD pour les échanges cycliques; EDD ou DTM pour les accès acycliques

Taille des télégrammes :

La taille maximale d’un message en entrée ou sortie est de 244 octets.

Temps de cycle du bus :
Il dépend essentiellement de 3 facteurs :

• La vitesse de transmission
• Le nombre de stations
• La taille des données échangées

Pour les besoins les plus critiques en vitesse, le temps de cycle peut être ~1 ms

Intégration

Les esclaves ont des caractéristiques, des tailles de données, des capacités de diagnostics différentes. Pour que le maître puisse établir une communication avec chacun d’eux il lui faut connaitre toutes ces informations. Ces dernières sont stockées avec une syntaxe standardisée dans un fichier descriptif que l’on a coutume d’appeler ‘Fichier GSD‘ (General Station Description). Les fichiers gsd sont fournis par le constructeur (téléchargeable en ligne).

Après les avoir ajoutés à la bibliothèque GSD de l’atelier logiciel utilisé, il est possible de créer le réseau.

Configuration

Cette étape de l’intégration consiste à préciser au maître quelles seront les données échangées cycliquement avec un esclave précis. Cette configuration dépend du type et de la composition de la station esclave ainsi que des besoins applicatifs.

Certains esclaves sont dits simples d’autres modulaires.

Esclaves simples ou compacts

Le type et la taille des E/S sont figés par le constructeur. Lors de la configuration l’utilisateur n’a d’autre choix que d’exploiter la configuration prévue.

Exemple : un module d’entrée 8 TOR correspondra à 8 bits soit 1 octet de donnée d’entrée.

Esclaves modulaires

Le type et la taille des E/S ne sont pas prédéfinis mais doivent être configurés à l’aide de modules proposés par le constructeur. Les choix se font suivants les besoins applicatifs ou suivant la réalité physique de la station esclave.

Exemple : une station E/S déportée peut accueillir au choix des modules de 4 entrées TOR, 4 sorties TOR, 2 entrées ANA,  2 sorties ANA. La configuration permettra au maître de savoir quelle quantité d'information il doit échanger en fonction des choix de modules physiques qui auront été faits.

Adressage

L’adressage est réalisé soit de manière Hardware par DIP switch ou roues codeuses, soit software (SSA). Toutes les stations ne supportent pas les 2 méthodes, se référer à la documentation du constructeur.

Plage d’adresse valide : La plage d’adressage de PROFIBUS se fait sur 7 bits ce qui correspond à une plage de 0 à 127, cependant certaines adresses sont réservées. L’adresse 126 est l’adressage d’usine pour les esclaves qui supportent un adressage soft, elle est donc interdite en opération normale. L’adresse 127 est l’adresse de broadcast et ne peut pas être affectée à un appareil particulier. La plage utile va donc de 0 à 125, on conseille de réserver les adresses basses aux maîtres.

Pour effectuer la maintenance de votre réseau PROFIBUS,ProfiTrace 2 est l'outil de référence. Cet outil moderne d'analyse du trafic combine l'ensemble des outils nécessaires pour une mise au point et un diagnostic efficace.

Pour surveiller et diagnostiquer vos réseaux PROFIBUS, des modules répéteurs COMbricks peuvent être insérés, sur un fond de panier. La qualité de l’installation peut être inspectée à distance grâce à la fonctionnalité ProfiTrace OE