Un guide rapide de l'Ethernet industriel

By Graham Walker

Qu'est-ce que l'Ethernet industriel?

L'Ethernet industriel fait référence à l'utilisation de périphériques réseau, généralement des commutateurs, dans des environnements difficiles.

Ethernet est le protocole standard pour la transmission de données sur les réseaux et sur Internet. Il divise les données en petits paquets et utilise une méthode de livraison «au mieux» qui signifie que parfois, les paquets de données sont livrés dans le désordre ou même complètement perdus.

Un environnement difficile est tout ce qui se trouve en dehors de l'environnement contrôlé typique des réseaux de bureaux d'entreprise qui utilisent des pièces dédiées avec des températures, un niveau d'humidité et de poussière contrôlés. Les environnements difficiles peuvent être trouvés dans des endroits comme les usines, les entrepôts, les véhicules embarqués et les espaces extérieurs.

Certaines applications critiques nécessitent une transmission de données extrêmement fiable et précise, ce qui a conduit à la création de l'Ethernet industriel (IE). Il utilise des protocoles supplémentaires pour garantir que les données sont livrées à temps, dans la bonne séquence et sans perte. Le matériel de mise en réseau IE est également conçu différemment car il doit résister à des températures excessives et à des environnements difficiles contenant de la poussière, de l'humidité, des vibrations et des interférences électriques.

Quelles sont les caractéristiques des équipements Ethernet industriels?

Il existe de nombreux types d'appareils IE, mais ils partagent certaines caractéristiques communes:

Fiabilité et performances adaptées aux environnements difficiles. Leur niveau de durcissement est compatible avec des conditions environnementales difficiles, telles que le bruit électromagnétique, la température, l'humidité et les vibrations.
Prise en charge des protocoles d'automatisation et de contrôle pour permettre l'intégration avec les outils de gestion existants liés à l'exploitation. Le nœud de commutation IE ressemble à un dispositif pour le contrôleur logique programmable (PLC) et le système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA), de sorte qu'ils peuvent récupérer des informations de diagnostic et exécuter les actions appropriées.
Alimentation en courant continu, car le courant continu est la source d'alimentation la plus courante dans les applications industrielles.
Conception sans ventilateur qui minimise les problèmes de pénétration de la poussière et de l'humidité, garantissant une fiabilité à long terme.
Installation sur rail DIN pour un montage plus rapide et plus facile sur le corps de l'armoire et pour économiser de l'espace dans les panneaux électriques.

Certaines caractéristiques spécifiques sont également requises par des marchés spécifiques, telles que la protection anticorrosion pour les applications chimiques ou marines, la résistance aux explosions pour une utilisation à l'intérieur des mines et la tolérance aux vibrations pour les solutions véhiculaires.

Qu'est-ce que le revêtement conforme ?

Le revêtement conforme est un revêtement chimique protecteur ou un film polymère qui "s'adapte" à la topologie du circuit imprimé. Il a pour but de protéger les circuits électroniques des environnements difficiles contenant de l'humidité, des contaminants chimiques, de la température et des vibrations. Les applications typiques des revêtements conformes comprennent la défense à haute fiabilité, l'aérospatiale et la marine.

Pourquoi utiliser l'Ethernet industriel?

Les applications critiques utilisent IE car l'Ethernet standard n'est pas suffisamment fiable pour fournir des données avec précision, ou les conditions environnementales sont trop difficiles pour les équipements réseau de qualité professionnelle habituels.

Certaines applications typiques pour l'Ethernet industriel comprennent:

Fabrication et logistique

Les chaînes de production utilisent des équipements contrôlés par ordinateur depuis de nombreuses années. L'introduction de l'Internet des objets (IoT) a permis d'instrumenter les équipements de fabrication et de capturer de grandes quantités de données en temps réel. Cependant, pour profiter de cette opportunité, il faut un solide réseau de technologie opérationnelle (OT) pour transporter ces données de l'usine au réseau informatique du centre de données. À son tour, cela nécessite une intégration avec l'équipement de contrôle existant (automates programmables ou API). Ainsi, le réseau OT doit tolérer l'environnement difficile de l'usine, il doit comprendre la langue native des API et il doit fournir avec précision des données sensibles au temps.

Applications extérieures

Les solutions de sécurité physique utilisent souvent des périphériques réseau dans des applications extérieures, telles que des caméras vidéo, des barrières de sécurité, des lecteurs de badges d'identification, des détecteurs de mouvement, un éclairage extérieur, etc. Étant donné que bon nombre de ces périphériques nécessitent une alimentation, il est courant d'utiliser le réseau pour fournir une alimentation via Ethernet (PoE), car cela simplifie le câblage et facilite le contrôle de l'appareil. Étant donné que le réseau est déployé à l'extérieur et peut ne pas être à température contrôlée, un équipement spécialisé est nécessaire pour fonctionner de manière fiable. Les appareils avec des cotes de température étendues et sans refroidissement forcé (sans ventilateur) sont idéaux pour les applications extérieures où il peut y avoir de la poussière ou de l'humidité.

Sous-stations électriques

Les réseaux électriques se trouvent souvent dans des régions éloignées, ce qui les rend vulnérables aux attaques et coûteux à entretenir, de sorte qu'un équipement robuste et fiable et des solutions de réseau sécurisées sont essentiels. Les sous-stations électriques posent des défis spécifiques pour les dispositifs de mise en réseau en raison des niveaux élevés d'interférences électromagnétiques (EMI), qui nécessitent un équipement spécialement certifié. De plus, les câbles à fibre optique sont préférés au cuivre car ils ne sont pas sensibles aux interférences électromagnétiques, de sorte que les périphériques réseau prenant en charge les interfaces optiques simplifient l'installation.

Véhicules et trains

Parfois, les données que vous souhaitez capturer sont générées dans un véhicule en mouvement, les périphériques réseau doivent donc tolérer de fortes vibrations. Les normes internationales stipulent la quantité de vibrations qu'un appareil doit supporter pour garantir un fonctionnement fiable dans des conditions extrêmes. Il est essentiel de ne sélectionner que des produits certifiés pour garantir une fiabilité à long terme.

Pourquoi les protocoles d'automatisation et de contrôle sont-ils importants ?

La transformation numérique de l'industrie génère de l'efficacité opérationnelle et de la flexibilité et capitalise sur les avantages des appareils connectés riches en capteurs. L'intégration de l'IoT industriel et de l'intelligence de l'industrie 4.0 implique la convergence des réseaux de technologies de l'information (IT) et de technologies opérationnelles (OT).

Les composants d'une infrastructure de communication jouent un double rôle en servant à la fois les technologies de l'information et les technologies de l'environnement. Dans les réseaux de distribution d'électricité, comme un réseau OT, par exemple, les nœuds de commutation transportent des données entre les équipements de distribution et le centre de contrôle pour le comptage, la surveillance et le contrôle à distance des actifs pour la détection des pannes et le rétablissement automatisé de l'alimentation, ainsi que la connaissance de la situation pour prévenir les interruptions de l'alimentation électrique.

Les systèmes de contrôle industriel (SCI) sont des systèmes de commande et de contrôle qui soutiennent les processus industriels. Ces systèmes sont responsables de la surveillance et du contrôle de divers processus et opérations. Les nœuds de commutation du réseau prennent généralement en charge les protocoles d'automatisation et de contrôle (tels que MRP, MODBUS et PROFInet), car les SCI s'intègrent à tous les dispositifs du réseau OT, y compris les équipements de l'infrastructure de communication.

Quels produits Ethernet indistriels sont disponibles?

Allied Telesis propose une gamme complète de produits Ethernet industriels et de réseaux renforcés pour répondre à toutes les applications ci-dessus.

Nos commutateurs IE sont sans ventilateur et conçus pour fonctionner dans des conditions de chaleur et de vibrations extrêmes. Ils prennent en charge les protocoles de fabrication, ce qui facilite leur déploiement en usine et leur intégration aux réseaux OT existants. L'absence de ventilateur permet à ces appareils de fonctionner dans des conditions poussiéreuses et humides et améliore également la fiabilité. Ils sont certifiés pour une utilisation dans des environnements électriquement bruyants avec des niveaux EMI élevés, comme les sous-stations électriques, et des modèles optiques sont également disponibles.
Les convertisseurs de média sont essentiels dans la plupart des réseaux pour permettre une connexion facile des câbles fibre et cuivre. Nos appareils sont sans ventilateur et capables de résister aux températures extrêmes rencontrées dans des environnements extérieurs et non contrôlés.
Pour compléter à la fois les commutateurs et les convertisseurs de média, nous proposons une gamme de modules SFP conçue pour un fonctionnement à haute température.

Experts Ethernet industriel

Il est important de noter que contrairement à Ethernet, il n’existe pas d’ensemble unique de normes pour définir l'Ethernet industriel. Chaque application a son propre ensemble d'exigences et de certifications qui s'appliquent. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les exigences spécifiques de votre application pour sélectionner la meilleure solution pour répondre à vos besoins. Allied Telesis fabrique des solutions réseau depuis plus de 30 ans et est heureuse de partager son expertise pour vous assurer d'obtenir les meilleurs résultats.