La mise en réseau sensible au temps – l’avenir de la communication dans l’automatisation industrielle ?
Le Time-Sensitive Networking (TSN) fait de plus en plus parler de lui dans le monde des communications Ethernet industrielles. Il s’agit d’une extension de la norme Ethernet visant à résoudre l’un des principaux problèmes des applications industrielles, à savoir le manque de prévisibilité de la transmission des données en temps réel. TSN est un ensemble de normes IEEE 802.1 qui ajoutent des fonctions déterministes à l’Ethernet classique. En pratique, cela signifie que les paquets de données peuvent être transmis avec un délai prévisible, ce qui était auparavant réservé aux protocoles en temps réel tels que EtherCAT. Il est intéressant de noter que des fabricants tels que Siemens testent déjà des solutions basées à la fois sur EtherCAT et TSN, en fonction de l’application.
Dans le contexte de l’automatisation industrielle, de telles extensions sont logiques : les systèmes de contrôle étendus, permettant la transmission audio/vidéo, le contrôle des mouvements ou la synchronisation temporelle, ont besoin d’une base de réseau solide. Et c’est là que TSN entre dans le jeu en tant que “successeur” potentiel de l’Ethernet industriel classique.
Réseaux sensibles au temps (TSN) dans la pratique de l’automatisation
- Synchronisation temporelle : avec TSN, chaque appareil du réseau peut fonctionner dans une seule ligne temporelle. L’IEEE 802.1AS permet une synchronisation avec une précision de l’ordre de la microseconde.
- Gestion du trafic : des mécanismes tels que l’ordonnancement (IEEE 802.1Qbv) permettent de hiérarchiser les paquets et de réserver la bande passante.
- Redondance et fiabilité : les protocoles de redondance (par exemple IEEE 802.1CB) permettent de transmettre des trames via différentes routes en parallèle – si une route est défaillante, l’autre transmet quand même les données.
- Compatibilité Ethernet : important – TSN est toujours basé sur l’Ethernet standard, ce qui signifie une intégration plus facile dans l’infrastructure existante.
Dans les environnements industriels, où le coût des temps d’arrêt est comptabilisé dans chaque heure de production, ces capacités font toute la différence.
EtherCAT vs TSN – comparaison dans les applications industrielles
- Architecture : EtherCAT est basé sur une topologie en anneau ou en ligne avec la fonction de transmission de trames à travers des esclaves avec traitement simultané. Le TSN est une couche au-dessus de l’Ethernet standard – sans couche matérielle spécialisée autre que les commutateurs prenant en charge les fonctions TSN.
- Déterminisme : EtherCAT est entièrement déterministe – c’est son principal avantage et la raison de sa popularité dans les systèmes en temps réel. Le TSN n’aspire à ce déterminisme qu’avec l’introduction de systèmes de planification de paquets, entre autres.
- Application : EtherCAT est aujourd’hui largement utilisé dans les machines de production et les robots. Le TSN trouve des applications dans l’automatisation des bâtiments, les systèmes vidéo ou l’intégration dans des systèmes IT/OT, entre autres.
- Soutien du marché : Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth et Omron, entre autres, soutiennent l’EtherCAT. Le TSN est soutenu par de nombreux fabricants d’équipements de réseau, mais sa maturité dans les applications industrielles est encore émergente.
Il ne s’agit donc pas de choisir EtherCAT ou TSN, mais de trouver l’environnement d’application qui leur convient. Dans de nombreux cas, les deux technologies se complètent.
EtherCAT et TSN – où va-t-on ?
Au cours des prochaines années, le marché de l’automatisation industrielle sera confronté à une décision : investir dans des protocoles éprouvés tels qu’EtherCAT ou se tourner vers la famille de solutions TSN qui promet flexibilité et convergence des réseaux ? Il est probable que la véritable transformation se produira lorsque les dispositifs compatibles EtherCAT auront la capacité de communiquer via TSN, tout en conservant un déterminisme et une vitesse totaux.
Pour les ingénieurs de maintenance, il s’agit d’un signal pour suivre le développement des équipements compatibles TSN, mais pas pour abandonner les solutions basées sur EtherCAT. De plus, l’entretien et la remise à neuf des équipements EtherCAT resteront essentiels dans les années à venir avant que le TSN ne devienne une alternative viable au niveau de la couche de contrôle du mouvement.
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