Réseau

Entrées / Sorties décentralisées : Comparatif entre 4 solutions

Si vous devez réaliser des machines de production industrielle, vous allez devoir câbler des entrées et des sorties pour le contrôle de vos composants d’automatisme. Sur une machine, la plupart des entrées et des sorties sont des signaux Tout Ou Rien (TOR) en 24V. (Capteurs inductifs, capteurs de fin de course, actionneurs pneumatiques, etc…). Il reste ensuite des signaux analogiques pour les capteurs faisant de la mesure (mesure de pression, mesure de température, etc..) et les actionneurs proportionnels (régulateur de pression, régulateur de débit…)

En général, les coûts liés aux entrées/sorties représentent plus de la moitié du coût total d’une machine. Sans compter les heures de mise en route et la maintenance ! D’où l’utilité de choisir la bonne solution de câblage dès le départ. C’est l’occasion de passe en revue quatre solutions phares de câblage décentralisé actuellement sur le marché. Pour ce comparatif, j’ai choisi de retenir les solutions compatibles avec les réseaux Ethernet industriels modernes.

Système ET200AL de Siemens

source https://new.siemens.com/fr/fr.html

Solution de câblage présente sur le marché depuis déjà de nombreuses années, le ET200AL permet de chaîner jusqu’à 32 modules différents sur deux chaines de 16 modules. La gamme propose un large choix de modules d’entrées, modules de sorties ou modules mixtes, mais aussi des entrées et sorties analogiques pour le câblage de capteurs analogiques et d’actionneurs proportionnels. Le système ET200AL intègre aussi un module maître IO-Link avec 4 départs pour venir raccorder 4 esclaves IO-Link, comme par exemple des capteurs intelligents ou des terminaux de distributeurs. Dernier point, la communication en Profibus et en Profinet facilite la communication avec les automates Siemens. Elle favorise l’intégration dans le logiciel de développement TIA Portal et permet un gain de temps important lors de la mise en route.

En résumé :
+ Plug’n’play (pas de paramétrage de l’architecture)
+ inclut le maître IO-Link
+ Large choix de modules différents
– Nécessite un câble pour la communication et un câble pour la puissance
– Uniquement compatible avec Profibus et Profinet
– Limitation à 2×16 modules

Système universel IO-Link          

source ifm.com/fr

IO-Link s’impose aujourd’hui comme le standard de communication pour les capteurs et les actionneurs intelligents sur le terrain. Il s’agit d’une liaison point à point entre un esclave IO-Link et un maître IO-Link. Chaque esclave doit être raccordé à un port du maître, donc plus il y a d’esclaves, plus il y a besoin de maîtres IO-Link. Ensuite chaque maître IO-Link est ensuite raccordé au réseau Ethernet industriel. En général, les maîtres IO-Link sont compatibles avec la plupart des réseaux.

A l’origine, IO-Link a été développé pour augmenter les capacités des capteurs de mesure : communication bidirectionnelle, diagnostics, paramétrage à distance… Aujourd’hui, IO-Link permet de raccorder des signaux Tout ou Rien grâce à des hubs d’entrées ou de sorties et des terminaux de distributeurs. Chaque esclave IO-Link nécessite un fichier IODD pour que le maître puisse le reconnaître et démarrer la communication avec les différents esclaves.

En résumé :
+ Universel
+ Plus de 200 constructeurs proposent des solutions compatibles
+ 1 seul câble pour la communication et la puissance (avec le port B)
– Limité à 20 mètres
– Pas de chaînage possible des esclaves IO-Link
– Chaque esclave nécessite un fichier IODD pour le paramétrage

Système EtherCat P-BOX de Beckhoff

source : https://www.beckhoff.com/fr-fr/

EtherCat, c’est le protocole Ethernet industriel qui monte ! Il fait partie des réseaux les plus rapides, notamment grâce à ses capacités de communication en temps réel. Ce qui en fait le réseau particulièrement adapté pour la synchronisation d’axes électriques, typiquement la motorisation brushless.

Le système EtherCat P permet de chaîner des modules d’entrées /sorties Tout Ou Rien. Le câble de liaison entre les modules intègre à la fois la communication en EtherCat, ainsi que la puissance nécessaire pour activer des sorties, jusqu’à 3 ampères. Attention il s’agit d’un véritable réseau EtherCat, donc chaque module doit avoir sa propre adresse IP et doit être déclaré dans l’architecture du réseau sous TwinCat.

En résumé :
+ Ultra rapide
+ Large choix de modules d’entrées et sorties Tout Ou Rien différents
+ 1 seul câble
– Uniquement sur EtherCat
– Pas de maître IO-Link ni de modules d’entrées/sorties analogiques
– Courant max : 3 Ampères

Système CPX-AP-I de Festo

source festo.fr

C’est le dernier arrivé sur le marché des entrées et sorties décentralisées. De tous les systèmes retenus, c’est le seul qui permette d’intégrer directement des terminaux de distributeurs sans passer par un maître IO-Link. Le CPX-AP-I permet de réduire le nombre de maîtres IO-Link au minimum nécessaire, à savoir le raccordement des capteurs intelligents. Le CPX-AP-I existe avec plusieurs passerelles pour être compatible avec la plupart des réseaux Ethernet industriels du marché. Lors de la mise en route, l’architecture du réseau est automatiquement scannée pour être instantanément utilisable dans les logiciels d’automatisme (TIA portal pour Siemens, TwinCat pour Beckhoff, …)
A ce jour la gamme est intègre peu de modules, mais Festo annonce une forte extension sur son CPX-AP-I : modules analogiques, de nouveaux terminaux pneumatiques, gestion de la Safety, …

En résumé :
+ La seule solution qui intègre les îlots pneumatiques
+ Plug’n’play (pas de paramétrage de l’architecture)
+ inclut le maître IO-Link
– Nécessite un câble pour la communication et un câble pour la puissance
– Gamme incomplète à ce jour

Voilà un comparatif non exhaustif de quatre solutions de câblage d’entrées et sorties. Il n’y en a pas forcément une meilleure que les autres, c’est souvent l’application qui définit quelle solution retenir. Quel est mon automate et de quel réseau Ethernet industriel je dispose ? Combien d’entrées et sorties dois-je câbler ? Comment sont-elles dispersées sur la machine ? Quelle quantité de vérins pneumatiques dois-je piloter ? Ai-je besoin de signaux analogiques ? Est-ce que j’utilise des capteurs ou des actionneurs avec IO-Link ?

En répondant à ces questions, vous pourrez vous aiguiller vers la solution de câblage qui répondra le mieux à votre besoin.

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Pourquoi choisir Ethernet pour votre communication industrielle ?

Camille

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