Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les capteurs et actionneurs intelligents ont connu de grandes évolutions suite aux avancées en micro-électronique, ce qui s’est traduit par l’intégration de nouvelles fonctions. Cet article définit les concepts de ces nouveaux équipements, puis introduit les problèmes liés à la communication (bus de terrain, interopérabilité, interchangeabilité). Les aspects relatifs à la sûreté de fonctionnement sont ensuite abordés. La présentation de différentes applications industrielles vient clore cet article.
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GT 18-4 CIAME SEE : Groupe Technique « Composants Intelligents pour l’Automatisation et la Mesure » - Société de l’Électricité, de l’Électronique et des Technologies de l’Information et de la Communication
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Mireille BAYART : Professeur des Universités, Polytech’Lille (École Polytechnique Universitaire de Lille) - LAGIS UMR CNRS 8146 (Laboratoire d’Automatique, de Génie Informatique et Signal), - Animateur du GT Ciame
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Blaise CONRARD : Maître de Conférences, Polytech’Lille (École Polytechnique Universitaire de Lille) - LAGIS UMR CNRS 8146 (Laboratoire d’Automatique, de Génie Informatique et Signal)
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André CHOVIN : Adjoint à la Direction des Développements Business Unit Sensors & Actuators - CROUZET Automatismes
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Michel ROBERT : Professeur des Universités, Université Henri Poincaré Nancy 1 ESSTIN - CRAN UMR CNRS 7039 (Centre de Recherche en Automatique de Nancy)
INTRODUCTION
Let article présente les concepts de capteurs et d’actionneurs intelligents. Apparus vers les années 1980, ces nouveaux équipements ont bénéficié des nombreux progrès en microélectronique et du développement des systèmes de communication, avec en particulier l’apparition des réseaux de terrain. Ces évolutions ont conduit à l’intégration de nouvelles fonctions dans les capteurs et les actionneurs, avec notamment la fonction communication et l’apparition de ce que l’on a appelé « Capteurs et actionneurs intelligents » : « intelligent » étant en fait, une mauvaise traduction de « smart », dans le sens, « agréable à utiliser ». Depuis, l’adjectif intelligent est passé dans les mœurs, et tout objet qui intègre un tant soit peu d’électronique et de logiciel devient intelligent : on trouve ainsi le bâtiment intelligent, la voiture intelligente, les skis intelligents...
Après une présentation des différents projets, qui ont permis d’identifier d’une part, les besoins des utilisateurs et, d’autre part, les solutions à fournir, il nous est apparu important de résumer l’évolution des systèmes automatisés ; les possibilités de distribution de traitement offertes par la microélectronique permettent aux capteurs et actionneurs d’élargir leur fonction initiale (mesurer pour un capteur, agir pour un actionneur) jusqu’à la participation à certaines fonctions auparavant effectuées par le système central de contrôle-commande. L’architecture fonctionnelle, puis matérielle sont développées. Une des fonctions essentielles des instruments intelligents étant la communication, les problèmes liés au choix de réseaux (domaine d’application, type de réseaux, interopérabilité...) sont présentés. Enfin, les aspects sûreté de fonctionnement sont détaillés avant de donner quelques exemples de réalisations industrielles.
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Présentation
Aspects relatifs à la sûreté de fonctionnement
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3. Problèmes liés à la communication
3.1 Bus de terrain
La fin des années 1980 a vu se développer une offre conséquente de réseaux de communication utilisables dans les systèmes automatisés destinés à remplacer les liaisons fil à fil analogiques entre capteurs/actionneurs et unités de traitement [API (automate programmable industriel), SNCC (système numérique de contrôle – commande)...]. On y trouve des réseaux de terrain, des réseaux d’équipements, des réseaux de capteurs actionneurs [8] [9].
Les réseaux de terrain ou de cellules tels que WorldFip et Profibus-FMS ont des protocoles élaborés et permettent différents types d’échanges [type producteur/consommateur (WorldFip) ou de type client/serveur (Profibus)] qui peuvent être effectués de manière cyclique (périodique) ou acyclique (apériodique). Des services de messagerie offrent des possibilités en termes de paramétrage, de configuration, voire de téléchargement des équipements. Ces protocoles sont sophistiqués et leur intégration n’est réalisable que pour certains constituants intelligents compte tenu, en particulier, du coût de l’interface de communication.
Les réseaux d’équipements, plus économiques, tels que (Profibus-DP, FIPI/O, Interbus-S, Device Net...) sont eux dédiés à des échanges simples entre des données d’entrées/sorties déportées avec des unités centrales souvent uniques sur le bus. Dans ce sens, ce sont des réseaux rapides, avec des échanges cycliques pour les entrées/sorties (E/S) et quelques fonctions acycliques utilisées la plupart du temps pour la configuration et le paramétrage.
Enfin, les réseaux de capteurs/actionneurs qui, comme leur nom l’indique, permettent le raccordement des capteurs/actionneurs (intelligents ou non). Ils sont utilisés pour permettre d’échanger un faible nombre d’informations (jusqu’à 32 bits) sur de courtes distances (une centaine de mètres). Ils allient les avantages de rapidité et les possibilités de téléchargement à un faible coût. Ils sont généralement utilisés en complément des réseaux d’équipements ou de terrain, ainsi on trouve, par exemple, le bus capteurs/actionneurs...
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Problèmes liés à la communication
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CIAME - Livre Blanc : Les capteurs intelligents, Réflexions des utilisateurs - , CIAME, AFCET, 1987.
-
(2) - CIAME - Livre Blanc : Les Actionneurs Intelligents - , Kirk, 1989.
-
(3) - ROBERT (M.), MARCHANDIAUX (M.), PORTE (M.) - Capteurs Intelligents et Méthodologie d’Évaluation - , Paris, Édition Hermès ; 1993, ISBN : 2-86601-439-1.
-
(4) - STAROSWIECKI (M.), BAYART (M.) - Actionneurs Intelligents, - Paris, Édition Hermès ; 1994, ISBN : 2-86601-382-4.
-
(5) - ASCH (G.) et all - Acquisition de données : Du capteur à l’ordinateur. - Édition Dunod, ISBN 2-10-006310-3.
-
(6) - GROUT (M.) - Instrumentation industrielle : Spécification et installation des capteurs et des vannes de régulation. - Édition...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Réseaux locaux industriels
ANNEXES
Revue
* - J’automatise Cimax SARL.
* - http://www.jautomatise.com
HAUT DE PAGE
GEHIN (A.L.) - Analyse fonctionnelle et modèle générique des capteurs intelligents : application à la surveillance de l’anesthésie. - Thèse de doctorat de l’Université de Lille 1, 1994.
LUTTENBACHER (D.) - Modélisation du concept capteur intelligent par une approche objet : application à un capteur intelligent de température. - Thèse de doctorat de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1, 1997.
NEUNREUTHER (E.) - Contribution à la modélisation des systèmes intégrés de production à intelligence distribuée. - Thèse de doctorat de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1, 1998.
DESFORGES (X.) - Méthodologie de surveillance en fabrication mécanique : application de capteur intelligent à la surveillance d’axe de machine-outil. - Thèse de doctorat de l’Université de Bordeaux 1, 1999.
TAILLAND (J.) - Instruments intelligents :...
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