Cours 6 : Réseaux industriels (généralités)
But du cours
Nous allons aborder dans ce cours des problèmes de réseaux industriels.Différence entre un réseau et un réseau industriel
Un réseau industriel joue le même rôle qu'un réseau normal. Le but premier est toujours de transmettre des informations entre plusieurs machines. Lorsque l'on parle de réseaux, on sous-entend généralement que les machines sont des ordinateurs. Lorsque l'on parle de réseaux industriels, il s'agit de faire communiquer des machines qui ne sont plus seulement des ordinateurs. On fait communiquer des appareils différents tels que des ordinateurs, des automates programmables, des appareils de mesures, des équipements spécifiques (fours, commandes numériques, ascenseurs, ...).Le qualificatif d'industriel pour un réseau sous-entend également un environnement particulier. L'environnement d'un réseau industriel est en général un environnement perturbé. C'est environnement est souvent pollué par des ondes électromagnétiques provenant des différents appareils (moteurs, courants forts, champs magnétiques,...). Tous ces phénomènes sont à prendre en compte dans la couche 1 du modèle OSI.
Liaison série ou liaison parallèle.
Pour relier 2 machines entre elles il existe plusieurs méthodes. L'une est dite liaison parallèle. Elle consiste à envoyer plusieurs informations élémentaires en même temps en utilisant plusieurs conducteurs. Cette méthode est très peu utilisée. L'autre est dite Liaison Série. Les données sont envoyées bit par bit les uns à la suite des autres ( ex: liaison série des PC, Ethernet,...)Liaison série asynchrone
Les liaisons séries asynchrones sont très utilisées. La plus connue est celle qui est utilisée sur les PC. Asynchrone signifie que les données sont envoyées de l'émetteur vers le récepteur sans négociation préalable. C'est au récepteur de se synchroniser sur l'émetteur. Pour ce faire l'émetteur doit envoyer un bit de START ses données(de 5 à 8 bits) suivies ou non d'un bit de parité et de 1 ou plusieurs bits de stop. Pour qu'une liaison série fonctionne, il est nécessaire de configurer les 2 extrémités pour que qu'elles utilisent la même parité, le même nombre de bits de stop (1 1,5 ou 2) la longueur des données échangées (5,6,7, ou 8 bits).La norme RSC232 définit les valeurs des tensions que doivent fournir et reconnaître les interfaces séries des matérielles.
- Un 0 logique est reconnu pour une tension allant de +8 à +40V.
- Un 1 logique est reconnu pour une tension allant de -8 à -40V.
Sur une liaison série au repos on doit observer un 1 logique.
Pour faire un échange de données bidirectionnel entre 2 liaisons séries il faut au minimum 3 fils.
- Un pour les données qui circulent dans un sens.
- Un pour les données qui circulent dans l'autre sens.
- Un pour la masse électrique des signaux.
La liaison série RS232C (simplifiée) sur PC connecteur 25 points
| Broche | NOM | Sens |
| 1 | FG | |
| 2 | TX | Sortie |
| 3 | RX | Entrée |
| 4 | RTS | Sortie |
| 5 | CTS | Entrée |
| 6 | DSR | Entrée |
| 7 | SG | |
| 8 | DCD | Entrée |
| 20 | DTR | Sortie |
| 22 | RI | Entrée |
La liaison série RS232C (simplifiée) sur PC connecteur 9 points
| Broche | NOM | Equivalence en db 25 |
| 1 | DCD | 8 |
| 2 | RX | 3 |
| 3 | TX | 2 |
| 4 | DTR | 20 |
| 5 | SG | 7 |
| 6 | DSR | 6 |
| 7 | RTS | 4 |
| 8 | CTS | 5 |
| 9 | RI | 22 |
Description des signaux
FG : Masse châssis
TX : Transmission des données
RX : Réception des signaux
RTS : Demande de Transmission
CTS : Prêt à émettre
DSR : Emetteur prêt
SG : Masse Electrique
DCD : Détection de porteuse
DTR : Terminal prêt
RI : Indicateur de sonnerie.
Le signal FG est utilisé par des câbles blindés.
Le signal SG est la masse électrique qui doit être utilisée pour comparer les valeurs des autres signaux.
Sur la broche TX, l'émetteur émet les données
Le signal RTS est positionné par l'émetteur lorsque ce dernier veut émettre des données.
Le signal DTR est positionné par l'émetteur pour signaler au récepteur qu'il est en ligne.
Sur la broche RX, le récepteur reçoit les données.
Le signal RTS indique à l'émetteur que son correspondant est prêt à recevoir des données.
Le signal DSR indique que l'émetteur est toujours présent.
DCD indique que la porteuse est présente.
RI indique une sonnerie.
A première vue ces signaux peuvent paraître redondants ou inutiles pour une communication entre 2 machines, mais ils sont très pratiques pour une communication entre 2 machines reliées par le RTC via des modems utilisant un protocole matérielle.
RTS et CTS fixe la communication entre l'émetteur et son modem (ou le récepteur et son modem ).
DSR sur l'émetteur signifie que le récepteur est toujours présent.
DCD indique à l'émetteur que la porteuse utilisée sur le RTC est présente (donc que le modem 2 n'a pas raccroché).
DTR indique au modem que l'émetteur est près à échanger des informations avec le modem.
RI indique au récepteur que le modem détecte une sonnerie.
Différents câblages à partir de cette interface série
Câblage DTE /DCE
Pour relier 2 équipements via une liaison série la norme RS232 prévoit 2 brochages différents (DTE et DCE). Le brochage type DTE (Data Terminal Equipement) doit être utilisé pour des équipements terminaux. Le brochage type DCE (Data Control Equipement) est normalement utilisé pour des équipements intermédiaires utilisés sur des liaisons (modems,...). Le brochage DTE normalisé est, celui décrit sur les connecteurs à 25 points des PC. Le brochage DCE est très simple, sur le connecteur DB25 de l'équipement on retrouve les mêmes signaux en les croisant.Pour relier un équipement DTE (PC, terminal, imprimante,..) à un équipement DCE (modem), il suffit donc de relier la broche 1 à la broche 1,.... la broche 25 à la broche 25.
Comment différencier un équipement DTE d'un équipement DCE sans documentation?
Astuce : au repos (sans connexion) un 1 logique doit être observé sur la broche TX. Si l'équipement est DTE on doit donc trouver une tension négative entre la broche 2 et la broche 7 du connecteur 25 points. Si l'équipement est de type DCE, la tension négative doit se trouver entre les broches 3 et 7.
Câblage DTE/DTE
IL n'est pas toujours nécessaire d'utiliser des modems pour relier deux équipements par des liaisons séries ressemblant à la liaison type RS232C. La norme RS232C spécifie que l'on doit pouvoir (avec des câbles blindés et de tension de 40V) atteindre 150m . En pratique avec une distance supérieure à 10 ou 15m on commence à avoir des problèmes. Si les équipements sont à moins de 10 m, il est tout à fait possible de les relier sans passer par modem. Il s'agit de réaliser un câble Null Modem. Malheureusement il existe une multitude de types de câbles Null modem. Il faut savoir si les équipements terminaux utilisent un protocole matériel (type RTS/CTS) ou un protocole logiciel (type XON XOFF)Câble PC - PC en DB25 utilisant RTS/CTS
Câble PC - PC en DB25 utilisant XON/XOFF
Différents protocoles
Protocole Matériel
Un des protocoles le plus utilisé est celui qui tous les signaux de la RS232Lorsque l'émetteur veut émettre ses donnés, il doit positionner la ligne RTS pour demander aux récepteur s'il est prêt à accepter ces données. Le récepteur lorsqu'il est prêt à recevoir les données va envoyer le signal DSR de l'émetteur pour lui indiquer qu'il est prêt. Lorsque l'émetteur veut suspendre l'émission, il va enlever le signal DSR de l'émetteur.
Protocole XON/XOFF
Ce protocole ne nécessite qu'une liaison sur 3 fils. Le reste de la négociation entre l'émetteur et le récepteur pour échanger des données ce fait par logiciel. Ce protocole est basé sur les caractères XON (ASCI 11H) et XOFF (ASCI 13H).Le récepteur gère un buffer. Lorsque son buffer est plein à 80 % le récepteur envoie le caractère XOFF. L'émetteur lorsqu'il reçoit le caractère XOFF doit immédiatement suspendre son émission. Lorsque l'émetteur a vidé sont buffer à 50% il envoie un caractère XON à l'émetteur. A la réception de XON l'émetteur peut reprendre son émission. Il est possible que l'émetteur ne reçoive pas ou perde les caractères XON/ XOFF. Pour pallier à ces problèmes, lorsque l'émetteur n'a pas reçu de caractères depuis un certain temps, ce dernier peut reprendre de sa propre initiative le transfert. Si le récepteur n'est pas d'accord, ce dernier pourra toujours réemmettre un XOFF.
Cours 7 : Vocabulaire & différents problèmes
But du cours
Nous avons jusqu'à présent basé l'étude des réseaux sur des problèmes techniques particuliers. Aujourd'hui, nous allons voir des concepts généraux sur les réseaux et voir quelles en sont les avantages et les inconvénients.Serveur dédié ou non dédié
Lorsque l'on parle de serveurs sans autre précision sur un réseau, on parle de serveurs de fichiers. Un réseau à serveur dédié est un réseau sur lequel au moins une machine n'est pas utilisée comme station de travail. C'est le cas des réseaux Netware de Novell. Sur ce type de réseau au moins une machine (le serveur) fonctionne sur un système particulier (Netware) tandis que les autres continuent à travailler sur le système d'exploitation "normal"(PC sous dos, Windows, OS2). Sur le serveur, on ne peut faire fonctionner que des programmes spécifiques. Sur un réseau sans serveur dédié toutes les machines sont susceptibles de permettre le partage de leurs fichiers aux autres stations (réseau Windows for WorkGroup, Windows NT,...).Poste maître / esclave
Sur certains réseaux (souvent des réseaux Automates Programmables) on trouve une notion de poste maître et de poste esclave. Le poste maître est un des postes sur le réseau qui va échanger des informations avec les esclaves. En aucun cas, une communication d'esclave à esclave ne sera possible.Collecte d'informations en polling ou en selecting
Un fonctionnement en polling est établi lorsqu'un processus (ou machine) va interroger les autres pour savoir si ces derniers ont des informations à échanger avec celui-ci (ce mode est celui qui est utilisé dans des réseaux de type maître / esclave). Un fonctionnement en selecting est différent. Le processus qui collecte les demande d'informations attend que d'autres processus (ou machine ) lui demande quelque chose (fonctionnement de type client / serveur). On parle de selecting, car le serveur doit "choisir " d'où vient la demande et voir comment y réagir.Problèmes de partage des données
Dans une architecture client serveur, on peut avoir des problèmes lorsque des clients différents peuvent vouloir manipuler les mêmes données d'un serveur. Il est possible d'aboutir à des incohérences (donner la même place à deux clients dans un train, problème pour accéder à des fichiers,...). Lorsque plusieurs machines partagent des espaces disques ensemble via un réseau (avec nfs, vfs, ...) il faut savoir quelle stratégie utiliser lorsqu'un incident réseau arrive.Problèmes de relations humaines
Dans une entreprise, il arrive que plusieurs systèmes (ou réseaux) autonomes soient reliés un jour ensemble. Dans ce cas, il se pose des problèmes. Dans chaque partie autonome un ou plusieurs administrateurs étaient "libres". Ils pouvaient prendre toutes les décisions qu'ils voulaient concernant la gestion de leurs systèmes. Lorsque ces systèmes sont interconnectés, la marge de manœuvre des administrateurs locaux se trouve réduite. L'ensemble de ces administrateurs locaux doivent collaborer, ensemble et avec l'administrateur du réseau. La prise d'une décision sur un des environnements autonomes peut avoir des conséquences sur toute l'organisation.Problèmes techniques
Time Out Lorsque l'on fait de la communication en réseau on doit toujours prendre en compte le fait qu'entre la réception de 2 morceaux des données échangées il y aie une rupture de la liaison. En programmation client / serveur on risque de bloquer les processus. Pour éviter ce problème on doit mettre en place un système de watch dog. Avant une lecture ou une écriture on demande poliment au système de bien vouloir avoir l'extrême obligeance de nous rappeler dans N secondes sauf avis contraire. Si le système redonne la main au processus qui la demandé, le programmeur peut donc prévoir une gestion des erreurs.Cohérence des données
Dans une application des données ne peuvent être valide que si elle respecte entre elles une certaine formule. Ex: 3 variables A, B, C avec C = A+B. Si un client modifie l'un des variables A ou B il doit également modifier C. Que se passe-t-il si entre la mise à jour d'A (ou de B) et de C il y a une rupture de ligne. Notre base d'informations n'est plus cohérente puisque à cet instant C <> B+C.Lorsque l'on programme ce type d'application, il est nécessaire de prévoir des mécanismes de retour arrière et/ou de reprise sur incidents pour conserver la validité des données.