Unir la technologie SPE aux normes et standards : le point de départ des systèmes ouverts
Bien que les avantages de l’Ethernet à paire unique (SPE) soient précieux en eux-mêmes, la technologie est particulièrement utile lorsqu’elle est utilisée en combinaison avec des normes et des standards qui vont au-delà des connexions physiques. Cette combinaison permet d’obtenir des systèmes ouverts et interopérables.
Une pile technologique qui inclut SPE a un grand potentiel, surtout lorsqu’elle est acceptée par de nombreux acteurs de l’automatisation industrielle :
- Professionnels de la construction et de l’installation
- Administrateurs réseau
- Programmeurs et opérateurs d’applications
- Scientifiques des données
(C’est généralement le cas lorsque les technologies sont normalisées par des consortiums, des groupes d’utilisateurs ou des associations, ou normalisées à l’échelle internationale par la CEI.)
Examinons quelques normes et standards envisagés aux côtés de SPE, y compris les parties prenantes qui verront la valeur de ces piles technologiques.
Ethernet à paire unique + IEC/IEEE 60802, IEEE 802.1DG et IEEE 802.1DP
Le passage des systèmes fieldbus à la technologie Ethernet offre des avantages significatifs, en particulier pour les administrateurs réseau qui maintiennent la sécurité, la disponibilité et les performances de transmission du réseau. La norme de transmission physique (c’est-à-dire Ethernet à paire unique, Ethernet à paires multiples ou Ethernet à fibre optique) choisie est d’importance secondaire. Ils peuvent tous être liés au même ensemble de normes IEEE 802.1.
Les tâches d’un administrateur réseau sont considérablement facilitées par la mise en œuvre d’Ethernet et la conformité à la norme IEC/IEEE 60802. Cette norme intègre des mécanismes spécifiques d’assurance qualité (QoS) et de sécurité, qui sont essentiels lors de l’exploitation de réseaux industriels modernes.
Dans une activité de fabrication automatisée reposant sur des systèmes fieldbus traditionnels, l’administrateur réseau rencontre souvent des défis liés aux taux de transfert de données et à l’intégration de nouveaux appareils. Le passage à SPE offre aux administrateurs les avantages offerts par les fonctionnalités améliorées du profil IEC/IEEE 60802, notamment des protocoles de sécurité améliorés pour l’authentification (tels que IEEE 802.1X) et la possibilité de hiérarchiser le trafic via QoS. Cela garantit que les informations de contrôle essentielles sont privilégiées par rapport au trafic moins urgent, ce qui augmente l’efficacité et la fiabilité de l’installation.
La largeur de bande et la portée plus élevées de SPE par rapport aux fieldbus traditionnels permettent également aux administrateurs de gérer efficacement un réseau plus large avec un plus grand nombre d'appareils, augmentant ainsi l’évolutivité et la flexibilité du système.
Pour tous les appareils compatibles réseau, la conformité à un profil nécessite la mise en œuvre de mécanismes et de fonctions supplémentaires qui n’étaient pas définis pour les environnements fieldbus. Cela peut poser des problèmes, en particulier pour les appareils dont les ressources sont très limitées. Cependant, les tests de conformité ne sont pas encore disponibles, ce qui rend le développement de produits difficile et la certification impossible.
Ethernet à paire unique + OPC UA et UAFX
La combinaison de SPE et UAFX offre des avantages considérables pour ceux qui travaillent dans des rôles orientés processus. OPC UA et UAFX normalisent la communication horizontale et verticale et définissent une sémantique de données uniforme, ce qui est crucial pour :
- Ingénieurs d’application lors de la configuration initiale
- Opérateurs chargés de la surveillance des processus
- Scientifiques des données pour l’analyse des données
Dans l’industrie de transformation, par exemple, une analyse précise et opportune des données est essentielle pour optimiser la production et détecter les anomalies à un stade précoce. Le passage à SPE permet un transfert rapide et fiable de grands volumes de données directement des lignes de production vers les systèmes d’analyse et de prévision.
L’intégration d’OPC UA et d’UAFX garantit une acquisition et une transmission de données normalisées et interopérables afin que les scientifiques des données puissent accéder à une base de données cohérente et complète. Cela améliore non seulement la qualité et la valeur informative de l’analyse des données, mais facilite également la mise en œuvre de stratégies de maintenance préventive en analysant les données des machines en temps quasi réel pour prévoir les pannes et lancer la maintenance préventive.
La largeur de bande élevée et la faible latence de SPE, associées à la cohérence et à la sécurité des données assurées par OPC UA et UAFX, aident les scientifiques des données à contribuer plus efficacement à l’amélioration de l’efficacité et du temps de disponibilité de l’usine.
Jusqu’à présent, la version actuelle d’UAFX n’inclut que la communication de contrôleur à contrôleur. Cela connecte les contrôleurs les uns aux autres, quel que soit le fabricant. Étant donné que l’intégration de capteurs et d’actionneurs dans les processus de contrôle via UAFX est un projet de normalisation en cours, aucune implémentation au-delà du statut de prototype n’est encore possible.
Ethernet à paire unique + NAMUR et OPAF
NAMUR et l’Open Process Automation Forum (OPAF) visent à promouvoir des systèmes ouverts, sécurisés et interopérables dans l’industrie de transformation grâce aux normes NAMUR Open Architecture (NOA) et O-PAS™ qui créent un environnement de production flexible et efficace.
La combinaison de SPE et d’OPC UA FX, connu dans l’industrie de transformation sous le nom d’APL (Advanced Physical Layer), fournit une infrastructure de communication robuste et standardisée pour la technologie d’automatisation. Elle permet une intégration transparente des appareils et des systèmes, améliore la transparence des données et prend en charge des fonctions avancées d’analyse et de contrôle.
NAMUR s’attend également à ce que l’augmentation de la bande passante donne accès à des données supplémentaires sur l’état des processus et des dispositifs (« données de vitalité ») en plus de la valeur réelle mesurée. Ces données seront mises à la disposition de l’informatique dans le cloud de manière standardisée à l’aide de PA-DIM (Process Automation Data Information Model).
Grâce à l’intelligence artificielle, les processus peuvent être optimisés et la disponibilité du système peut être augmentée grâce à la maintenance préventive. Il est probable qu’un capteur signale indépendamment les écarts dans son état vital.
Les modèles d’information standardisés permettent l’autoparamétrage et la configuration automatisés et indépendants du fabricant des capteurs, qui fournissent automatiquement des données d’identification. Pour répondre aux défis croissants en matière de sécurité des données, l’identité sécurisée des données des appareils sera requise à l’avenir. Des mécanismes supplémentaires d’authentification et de transmission sécurisée des données seront également utilisés pour répondre aux exigences futures en matière de sécurité des données.
Ethernet à paire unique + Belden
Alors que le secteur de l’automatisation industrielle continue d’intégrer l’Ethernet à paire unique dans ses opérations, Belden aidera les usines à construire des piles technologiques qui incluent SPE comme catalyseur.
Notre gamme de produits de câblage et de connectivité d'Ethernet à paire unique ouvre de nouvelles perspectives en matière de connexions Ethernet dans les environnements industriels.
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À propos de l'auteur
La passion de Michael Hilgner est de façonner la stratégie technologique d’une entreprise. Il aide Belden à déterminer la demande de nouvelles technologies à partir des feuilles de route des produits et à intégrer de nouvelles technologies dans le développement de produits. Expert des solutions de systèmes OT et IIoT, il contribue à la numérisation des produits et des processus. Il initie et entretient également des partenariats avec des universités et des instituts de recherche pour explorer de nouvelles technologies et améliorer leur niveau de maturité.
À propos de l'auteur
Cornelia Eitel travaille pour Hirschmann Automation and Control de Belden dans le domaine de l’Ethernet industriel depuis plus de deux décennies. Depuis 2012, elle fait partie du service de développement avancé de Belden en tant qu’architecte système senior, principalement dans le domaine du matériel. Elle soutient également la normalisation de l’Ethernet à paire unique IEEE 802.3.
À propos de l'auteur
Lukas Bechtel travaille chez Belden depuis 2012, passant d’ingénieur en automatisation des tests à architecte technologique dans notre bureau de direction technique. Il est également membre du corps professoral et chercheur à l’Université d’Esslingen, où il enseigne aux étudiants l’informatique, la sécurité des réseaux et les réseaux industriels, tout en étudiant des domaines tels que l’industrie 4.0, la communication sans fil et la communication et la sécurité industrielles.