Bus CAN

[invite0e0d6f65]

Bonjour,

Dans le cadre de mon projet de fin d'étude, je dois choisir un protocole réseau adapté aux besoins du projet. Le projet en lui même consiste à concevoir une carte électronique standard de pilotage pour du contrôle d'atmosphère dans des pièces distinctes. Donc imaginons la configuration d'un hôtel, c'est à dire un couloir de N chambres. Chaque chambre dispose de sa carte de pilotage de contrôle d'atmosphère. Et toutes les cartes seront reliées par réseau à un automate de supervision. L'automate de supervision permet de : Marche/arrêt contrôle d'atmosphère, définir les consignes, historique des alarmes, affichages des mesures faites par l'instrumentation etc...

Mon rôle est de développer la carte électronique dédiée au pilotage et de déterminer le réseau qui reliera les cartes au superviseur.

Tout d'abord j'ai opté pour une topologie de type : BUS. Pourquoi : Réduction massive du câblage, réduction temps d'installation, réduction matériel nécessaire à l'installation, flexibilité pour l'évolution (ajout, suppression de noeuds). Ensuite j'ai déterminé les besoins en communication de l'installation : Avoir jusque 100 noeuds, vitesse de transmission peu importante, indépendances des noeuds (si un noeud est en panne, pas de conséquence(s) au niveau du réseau), limiter le matériel sur le réseau (type hub etc.) car diminution de la fiabilité.

Par la suite je me suis donc penché sur les différents protocoles qui existent pour choisir lequel serait le plus approprié (Profibus, CAN ...).

Pour l'instant j'en ai déduit que le Profibus était un bus performant mais onéreux. Du coup je me suis penché sur le bus CAN. Mais en lisant ses caractéristiques, plusieurs choses m'interpellent :
Longueur du BUS

Pour une longueur de bus supérieure à 200 mètres il est nécessaire d’utiliser un optocoupleur, et pour une longueur de bus supérieure à 1 kilomètre il est nécessaire d’utiliser des systèmes d’interconnexion tels que des répéteurs ou des ponts.

source : http://www.a2v.fr/program/canopen.htm.


Nombre de STATIONS :

Nombre de stations : Théoriquement illimité, mais pratiquement restreint par les capacités des drivers de lignes. Typiquement, un nombre entre 32 et 64 nœuds par réseau est courant. Certains constructeurs offrent des composants permettant de gérer 110 nœuds sur un même réseau.

source : Bus CAN (Technique de l’ingénieur).

Dans un premier temps, j'aimerais que l'on me renseigne concernant le nombre de stations. Quel matériel faut-il utiliser pour pouvoir avoir jusque 100 noeuds sur mon réseau (si cela est effectivement possible). Et dans un second temps que l'on me donne plus de précision sur l'utilité de l'optocoupleur et sa mise en oeuvre pour une distance supérieur à 200m.

Si vous pensez que ces protocoles ou le choix que j'ai fait concernant la topologie BUS ne sont pas adapté à ce genre d'installation, merci de m'orienter vers autre chose (protocole, topologie...).

Je vous remercie par avance pour vos réponses.

A bientôt.
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[vincent66]

Bonjour !
En effet Le bus CAN, si il est très robuste par rapport aux perturbations et parasites n'est pas conçu pour plus de quelques mètres, pour votre besoin je vous suggère plutôt le rs485 ou ethernet.
Vincent

[nornand]

Pour le batiment , regarde le EIB / KNX .http://stielec.ac-aix-marseille.fr/c...ti/eib/eib.htm

[invite0e0d6f65]

@Vincent66 : oui le bus CAN a des propriétés intéressantes concernant sa résistance aux environnements bruyants... En outre cette propriété ne m'intéresse que très peu car le système serait installé dans des environnements où les contraintes électromagnétiques sont faibles, voir peut être inexistantes. Et oui, le BUS CAN a été pour le domaine de l'automobile initialement, mais d'après les différentes documentations que j'ai lu, il est utilisé dans le domaine de l'automatisme. Donc les distances sont plus élevées. Donc j'aimerais avoir des témoignages où des renseignements sur la longueur et le nombre d'esclaves que je peux relier à ce réseau. Je sais que Profibus est utilisables sur des distances importantes (>10 000m) et peut avoir jusque 127 participants. Mais c'est un réseau onéreux et compliqué à mettre en oeuvre. Je connais le RS-485 (utilisé en Profibus et CAN d'ailleurs) et l'Ethernet comme médium, mais existe-t-il des protocoles de communication RS-485 et Ethernet ? Avez-vous de la documentation ?

@nornand : je me suis penché sur l'EIB/KNX. Mais je le trouve peu pratique car le bus doit être alimenté en 29V (ce qui alimentera ses esclaves d'après ce que j'ai pu comprendre, je me trompe ?). Les alimentations 29V ne sont pas standard dans tout les cas... Ce serait une "contrainte" supplémentaire.

En tout cas merci pour vos réponses. J'espère en avoir d'autres .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0e0d6f65]

@Vincent66 : je me suis penché sur la communication MODBUS avec comme medium la RS-485. Il me semble intéressant au vu de ses caractéristiques : jusque 250 noeuds par segment sur 350m. Mais qu'en est-il réellement en pratique, car tout cela n'est que théorique...

[invite7a39c3be]

Pour une installation dans un bâtiment : Ethernet pas autre chose.

Pourquoi ? c'est simple, l'infrastructure est déjà présente ou sera très certainement présente (câble, wifi, ...). Et tu as la norme PoE pour alimentation de tes capteurs.

[invite0e0d6f65]

@Lytharan : Je n'ai pas besoin d'alimenter mes capteurs, ce sont des cartes électroniques qui sont reliées à un poste de supervision. De plus le système sera totalement indépendant par rapport à ce qui se trouve déjà sur place. Mais je trouve que l'Ethernet a des inconvénients (arrête moi si je me trompe) : il faut utiliser tout un tas d'appareil (hub, switch...) qui peuvent être onéreux, et j'aimerais une de type BUS pour limiter la "filasse" ainsi que pour la simplicité de mise en oeuvre. Mais si tu as une idée développe là, je suis preneur. Car je me creuse la tête, je lis des tonnes de trucs et au final cela m'embrouille. De plus je n'ai pas de réelle expérience dans le domaine . Ce qui ne m'aide pas du tout !

[invite0e0d6f65]

D'après ce que j'ai pu comprendre sur le bus CAN, le nombre de noeuds sur le bus dépend de la qualité du Transceiver utilisé. Par exemple si le MCP2551 peut aller jusque 112 noeuds.

Concernant RS-485 (sous protocole MODBUS ?), le Transceiver MAX487 peut gérer jusque 128 noeuds.

Mais cela m'interroge, sur quelle distance maximum cela reste possible en pratique ? Et faut-il utiliser des répéteurs ou autre ?

[vincent66]

Avec les transceivers de Maxim tu peux compter sur 1000 voire 1200 mètres... autre avantage du rs485, du câble blindé deux paires torsadées peut être acheté à partir d'un balle le mètre...
Vincent

[invite7a39c3be]

Oui mais les installation Ethernet sont en général déjà en place ou seront mise en place (réseau d'ordinateur, téléphones, système de sécurité, ...) donc tu profites de ce qui y sur place. Tout les composants (Switch, système PoE, ...) sont extrêmement standard (rien à développer, prix très concurrentiels) et il n'y en a pas besoin de plus que pour un autre bus. Tu as qu'un seul câble... ou même zéro si tu as du wifi entre un switch et ton capteur, tu as des configuration étoiles ou en arbre. Il y a des tonne de système de développement qui intégré le protocole (uC, module en tout genre, automates, ...).

CAN ou PB c'est pour un véhicule ou une machine. Le RS485 est "vieux", pas rapide, je sais pas comment sont géré les multi slaves, mais il est bien pratique en tout cas il ne demande pas moins de fils et appareil que l'Ethernet.

[invite0e0d6f65]

@Lytharan : tes réflexions sont intéressantes, mais comme je te l'ai dit précédemment (je crois), c'est que je ne peux pas me permettre d'utiliser les infrastructures réseaux existantes. D'une part car certain client ne veulent pas (problème de sécurité etc... du fait que la supervision soit visible depuis le net) et d'autre part car mon tuteur ne le souhaite pas. Je sais que les réseaux Ethernet sont très répandus et qu'ils sont utilisables par beaucoup de produits. De plus je te rappelle que pour mon projet il n'y a que les cartes de pilotage qui seront communicantes avec le "superviseur", les capteurs et actionneurs de chaque pièces seront gérés par la carte de pilotage directement. Et la carte de pilotage transmettra les infos concernant l'état de ses E/S vers le superviseur. As-tu un exemple d'application de réseau de type bus sur Ethernet à me présenter stp ? Je suis un noob et curieux de voir comment cela se présente.
Aussi comme je l'ai précisé la vitesse de transmission est peu importante car le contrôle d'atmosphère a une inertie assez importante.

@vincent66 : y a t-il un protocole RS-485 en lui même ? Ou dois-je utiliser un protocole comme Modbus pour ma communication ?

En tout cas merci pour vos réponses !

[vincent66]

La norme rs485, comme la rs232 décrit un aspect de la couche matérielle pour une communication série par uart : les niveaux de tension présents sur le câble pour la transmission d'un 0 ou d'un 1 logique; en rs485 les niveaux de tension son inférieurs qu'en rs232 et ils sont en différentiel, il n'y a pas de masse commune à l'émetteur et au récepteur...
Après au niveau de la couche logicielle tu utilises le protocole de ton choix...
Vincent

[invite0e0d6f65]

@vincent66 : merci pour ta réponse. Une autre question : Tout à l'heure quand tu me disais qu'avec les transceivers Maxim on peut générer un signal sur 1000 voir 1200m, on est d'accord que c'est sur un seul segment ? Pas besoin de répéteur ou autre ?

[invite7a39c3be]

Dans une maison, un hôtel, des bureau, une entreprise, ou tout autre bâtiment tu va trouver un/des réseau IP Ethernet câblé et Wifi qui est utilisée pour connecté les postes de travail, ordinateurs personnels, machine au serveurs et à Internet. Tu connecte plein d'appareil en tout genre entre eux en utilisant qu'un seul type bus, c'est plus facile a mettre en place et ça permet des modifications en tout genre.

Dans les entreprises tu as le système téléphonique interne, celui-ci utilise aussi le même réseau ou tout au moins la même infrastructure
Les caméra de surveillance sont aussi connectée au réseau, toujours pour profiter de l'infrastructure.
En domotique tu as le contrôle des lampe, store, appareils électronique, portes, présence qui sont connecté au réseau IP (genre : http://www.domotique-info.fr/2011/05/test-ipx800-v3/) ça permet le pilotage avec des smartphones par exemple. Tu as d'autres truc plus spécifique genre : http://www.domio.fr/112-ethernet. Ou alors des module de contrôle de la consommation avec une antenne Wifi, super méga simple d'utilisation.

C'est vraiment dans l'idée de n'avoir que seul type d'infrastructure qui plus est est extrêmement modulaire.

[invite0e0d6f65]

@Lytharan : Merci pour ta précision et ta réponse. Dans ce genre de structure, quel est le protocole utilisé avec le medium Ethernet ?

[invite7a39c3be]

En général le TCP/IP qui est le plus standard. Avec des sous réseaux ou des réseaux parallèles mais ça reste la même infrastructure juste une question de branchement de câbles sur les serveurs. L'idée c'est de tire assez de câble dans le murs et les plafond pour pas avoir a en retirer par la suite si on fait des modifications, des arrangements ou des dépannages, tu prévois de la resserve que tu pourras utiliser pour ce que tu veux : nouvelle caméra, capteurs en tout genre, téléphone ou PC.

[invite0e0d6f65]

Mais au niveau de la structure du réseau en elle même, vu que toutes mes cartes seront reliées au superviseur, je vais devoir utiliser un hub et donc tirer un câble pour atteindre chacune des cartes ? On est d'accord là-dessus ?

C'est complètement différent d'un bus, où j'étends toute la longueur de bus nécessaire et je raccorde chacune de mes cartes à ce bus pour qu'elles puissent être accessible par le réseau.

[invite7a39c3be]

Oui c'est "en étoile" ou "en arbre". Comme ça tu n'es pas embêter par les longueurs de câble et en cas de soucis tu peux rapidement voir quelle branche pose en soucis.

[Jack]

La tendance est à l'itilisation du protocole SNMP.

A+

[inviteba39122a]

et pour le FIPWAY ?