CompoNet : comment ça marche ?

Tout juste baptisé par l’ODVA, le dernier-né de la famille CIP semble voué à un avenir industriel prometteur. En théorie relativement performant, le réseau industriel CompoNet manque encore à ce jour d’acteurs… . En pratique, ce réseau de capteurs/actionneurs devrait empiéter sur les terrains d’AS-i et de DeviceNet... Voyons " comment ça marche " et dans quel contexte.

Porté par Omron, le réseau CompoNet fait ses premiers pas dans l’industrie. Il est aujourd’hui reconnu conforme aux standards de l’ODVA, comme nouveau membre de la famille des réseaux " CIP ". CompoNet est effectivement basé sur le protocole CIP (Common industrial Protocol). D’ailleurs, CompoNet a bien failli s’appeler " CipNet SA " ! Aujourd’hui, Omron a transféré à l’ODVA la maintenance des spécifications, l’ouverture aux membres de l’ODVA et les tests de conformité…

Entrons à présent dans le vif de CompoNet, réseau qui agit selon le principe maître/esclave, à la fois en mode " bits " et en mode " mots ". Ce protocole est également capable de gérer la messagerie tout comme le font les réseaux DeviceNet, ControleNet et Ethernet/IP.

Concrètement, l’offre se compose de cartes maître à intégrer dans l’automate (pour l’instant uniquement dans les séries CJ1 et CS1 d’Omron). Chaque carte est livrée avec un connecteur femelle sur lequel l’utilisateur branche au choix : un câble plat de base 4 fils aux couleurs " CIP ", un câble plat noir mécaniquement renforcé pour une utilisation en environnement IP54 ou à défaut de câble spécifique, un simple câble à paire torsadée (0,75 mm2 type AWG18). On voit resurgir le principe du câble plat utilisé avec succès par le réseau AS-i (sans oublier l’option " câble plat " tentée il y a quelques années par DeviceNet). Pour le câble plat, une alimentation doit être connectée au niveau de la carte maître puis au niveau de chaque répéteur. Dans le cas de la paire torsadée, il faudra prévoir une alimentation électrique indépendante pour chaque capteur ou actionneur.

En partant de la carte intégrée à l’automate, il est possible de construire des sections de réseau dans les différentes topologies. Pour réaliser une portion au-delà de 200 m, il convient de placer un répétiteur. Il est possible de relier de telles sections au maximum sur trois niveaux (ou sous-réseaux). Au total, ce jeu de construction permet théoriquement d’utiliser jusqu’à 64 répéteurs (sans oublier les résistances de terminaison en bout de ligne), sachant que la branche la plus longue peut s’étendre sur 1 500 m (avec une paire torsadée et pour un débit limité à 93,75 kbps). La vitesse maximale est cependant atteinte sur 90 m de ligne principale ou secondaire (4 Mbps). Par ailleurs, des sections réalisées avec différents types de câbles peuvent être reliées entre elles.

Sur ce câble, viennent se connecter des modules d’entrées/sorties déportées (disponibles en versions IP20 et IP54). La liaison mécanique s’effectue selon un raccordement " vampire " : des griffes transpercent l’isolant jusqu’aux conducteurs. Ensuite, l’automaticien dispose de connecteurs E-Con ou de traditionnelles bornes à ressort ou à vis, pour relier ses composants de terrain. On notera la possibilité de brancher un composant en tout point sur un câble plat CompoNet. Ce qui induit la réduction du câblage des modules d’entrées/sorties déportés.

Le standard E-Con, largement utilisé au Japon, autorise le câblage des capteurs et petits actionneurs dotés de conducteurs très fins. Le montage s’effectue sans outils, par auto-connexion entre deux pièces plastique dotées de griffes. Nombre de fabricants japonais proposent leurs capteurs pré-équipés de connecteurs E-Con. Son atout ? La capacité à résister aux vibrations des machines. On peut se demander quel accueil sera réservé à E-Con en Europe… Les réticents pourront toujours réaliser leurs connexions sur des borniers à ressorts (appelés IDC dans certains documents Omron). " Nous envisageons également de mettre au point des capteurs pouvant se connecter directement sur le câble plat CompoNet " précise Olivier Deley, responsable produits Automation & Drives chez Omron France.

Et côté performances ? CompoNet peut prendre en charge une capacité d’entrées/sorties de 384 stations esclaves avec un temps de cycle garanti inférieur à 1 milliseconde pour 1.000 points d’entrées/sorties numériques. Sachant qu’une carte maître peut supporter jusqu’à 64 esclaves entrées MOT, 64 esclaves sorties MOT, 128 esclaves entrées BIT et 128 esclaves sorties BIT (soit 384 esclaves au total). Trois types d’esclaves sont disponibles :

– IP20 esclaves MOT 16 points E/S TOR et E/S analogiques, connecteurs non livrés avec les esclaves ;

– IP20 esclaves BIT 2 points E/S ToR, chaque esclave est connectable avec un câble plat standard ;

– IP54 esclaves BIT 2 et 4 E/S TOR, chaque esclave est connectable avec un câble plat protégé.

Par ailleurs, à une adresse peuvent correspondre 4 esclaves (Mot entrée, Mot sortie, Bit entrée, Bit sortie), sachant qu’une station d’entrée et une station de sortie peuvent avoir la même adresse.

CompoNet assure également un transfert de messages acyclique permettant de configurer et de contrôler des périphériques de terrain plus complexes tels que régulateurs de température, capteurs laser, variateurs de fréquence, borniers pneumatiques…

Plus généralement, CompoNet devrait convenir à des applications de type convoyage ou encore de machine à haute cadence alliant vitesse et messagerie.

Et la sécurité machine ? " A terme, CompoNet devrait être conforme à CIP Safety. Mais le contrôle-commande et la sécurité sont deux départements au sein de l’ODVA qui fonctionnement de façon relativement indépendante… ", précise Olivier Deley, " il existe un bureau de R&D qui travaille sur ce sujet… ".

 

Visibilité des composants

La configuration d’un réseau CompoNet nécessite de sélectionner la vitesse et le mode de communication au niveau de la carte maître. Ensuite, la carte scanne automatiquement le réseau à la mise sous tension.

Le logiciel utilitaire utilisé en option, permet d’accéder à tous les dispositifs de CompoNet par le chemin de connexion à l’automate, de façon transparente. Cet outil permet l’identification des erreurs de câblage, des pannes d’électricité ou des dysfonctionnements des machines. La messagerie du protocole CIP, indépendante du réseau, donne à l’utilisateur accès aux fonctions et paramètres des équipements. Ceux-ci sont accessibles sans avoir à écrire la moindre ligne de code de communication dans un contrôleur et à partir de n’importe quel point du système de commande. les messages peuvent être transmis d’un réseau à un autre de manière transparente. Ainsi, une information de capteur peut être transmise au système de gestion de production.

Les équipements esclaves CompoNet offrent des fonctions de maintenance intelligentes qui contrôlent en permanence l’état et les performances afin de faire le diagnostic de chaque partie d’une machine ou d’un système. (voir encadré " Maintenance ").

Les différents automates proposés par Omron supportent la transversalité de l’information entre deux cartes. Entre les coupleurs de communication Omron Ethernet, DeviceNet ou CompoNet, il est possible de relayer l’information. Cette liaison évite toute écriture de code informatique pour accéder aux données. L’utilitaire de configuration permet d’avoir une visualisation graphique du réseau. " D’ici quelques mois, l’ensemble des configurateurs Omron devraient reposer sur la technologie FDT/DTM. "

 

Configuration harmonisée

L’ODVA annonce pour les phases d’étude et de réalisation, des temps de développement raccourcis, notamment grâce à l’automatisation des tables d’entrées/sorties : allocation précise de la table mémoire par rapport aux stations d’entrées/sorties. Aussi, CompoNet utilise les mêmes outils de configuration et de développement que ceux employés pour DeviceNet… Sous le couvert d’une standardisation de l’environnement logiciel recherchée au sein de l’univers CIP, se présente une invitation supplémentaire à CompoNet ! L’ODVA prône des outils de configuration les plus standards possibles, quels que soient les réseaux utilisés.

 

 

Des atouts pour la maintenance

La maintenance est simplifiée pour les équipements directement connectés sur le câble plat. Le fait d’ajouter un composant sur le câble nécessite l’installation définitive d’un connecteur de type vampire ayant pour rôle de percer l’isolant pour entrer en contact avec les conducteurs. Sur ce connecteur, vient se brancher l’équipement ou le module. Ce dernier se déconnecte et reconnecte rapidement et sans outil. Quoi qu’il arrive, le connecteur vampire reste quant à lui en place sur le câble : plus de cicatrice apparente (comme cela est le cas avec le câble plat utilisé pour le réseau AS-i).

De façon typique au protocole CIP, la connexion et la déconnexion des équipements peuvent s’effectuer à chaud. " Avec de grands donneurs d’ordres japonais, notamment dans l’industrie automobile, Omron travaille à des outils de maintenance prédictifs sur DeviceNet, notamment avec des cartes d’identité fonctionnelles dans le cadre de la mise en place de borniers d’entrées/sorties déportés. Par exemple, nous sommes capables de mesurer la tension au niveau du bornier afin de mieux comprendre les phénomènes en présence et de réagir selon des seuils d’alarme. Nous avons étendu cette fonction à CompoNet. Ces fonctions, véritable carte d’identité fonctionnelle, permettent aussi de comptabiliser le nombre de fois qu’une entrée a été sollicitée… " Ces informations sont remontées de façon acyclique, selon un principe de messagerie, au niveau du contrôleur ou d’une IHM et sans encombrer le réseau.

 

Quelle place ?

Compobus-S, lancé il y a une quinzaine d’années par Omron avait pour but de gérer uniquement des points d’entrées/sorties à grande vitesse… mais sans messagerie et selon des capacités limitées (32 stations, 256 points d’E/S). Aujourd’hui, CompoNet serait de taille à remplacer partiellement son aïeul resté cantonné à l’univers Omron. Aurait-il sa place en tant qu’alternative à d’autres réseaux supportés par l’ODVA ? Effectivement, sur un autre front, il serait également capable de couvrir partiellement le terrain de DeviceNet et plus généralement les applications où le contrôle en vitesse et le nombre de points sont importants. " CompoNet a été conçu à la base pour justement concilier ces deux critères, explique Olivier Deley, responsable produits Automation & Drives chez Omron France. CompoNet n’est pas sans rappeler CompoBus-S qui est capable de rafraîchir 256 points en mode déporté, en 0,8 millisecondes. "

Il existe bien une cohérence entre DeviceNet et CompoNet, dans le sens où un utilisateur de DeviceNet peut se pencher sur CompoNet sans remettre en cause son application, mais au contraire en élargissant son domaine applicatif.

" Le protocole de DeviceNet ne permet de piloter une application qu’à partir de 16 points et au-delà, explique Olivier Deley. En revanche, CompoNet est capable de gérer un nombre restreint de points. "

Mais qu’on se le dise, CompoNet n’a toutefois pas été conçu pour remplacer DeviceNet… Il aura vraisemblablement la capacité d’attirer à lui des applications qui aujourd’hui trouvent protocole à leur pied ailleurs. Rappelons que DeviceNet a pour lui la maturité et l’antériorité de plus d’une dizaine d’années d’existence et surtout l’appui d’un très grand nombre de sociétés qui supportent le protocole ! Ce qui est encore loin d’être le cas de CompoNet (voir plus loin).

Câble plat et communication de type maître/esclaves font aussi penser à AS-interface. Certes, le réseau AS-interface n’est pas dans la famille CIP, mais évolue depuis une dizaine d’années dans le monde des capteurs/actionneurs. Concurrent ? Oui, en partie.

Plus généralement, ce " débordement " de CompoNet sur les autres réseaux permet de multiplier les scénarios de choix, en réponse aux problématiques des industriels.

 

Des offreurs encore rares

Les premières cartes et modules d’E/S CompoNet sont aujourd’hui disponibles, mais l’offre sur les marchés d’Europe et d’Amérique du Nord reste limitée au catalogue d’Omron. Au Japon, SMC et Yaskawa proposent quelques produits.

ODVA devrait faire la promotion du réseau envers ses membres. Proposeront-ils des coupleurs de communication compatibles avec leurs équipements ? Actuellement, 30 sociétés pour la plupart japonaises ont annoncé des développements sur ce réseau. A suivre…