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24 Oktober 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 08/2014 | Commande – Contrôle

Les organisations d’utilisateurs de protocoles de communication

Cet article compare les protocoles PROFINET (RT, IRT), POWERLINK, EtherNet/IP, EtherCAT et SERCOS III, c’est-à-dire cinq standards de communication parmi la trentaine de systèmes Ethernet Industriel actuellement utilisées à travers le monde. Ces choix sont portés sur des considérations stratégiques imposées par le marché et surtout sur des aspects techniques et de normalisation.
Actuellement, cinq protocoles de communication parmi la trentaine de systèmes Ethernet Industriel sont majoritairement utilisés à travers le monde. Ces technologies sont les suivantes: PROFINET (RT, IRT), POWERLINK, EtherNet/IP, EtherCAT et SERCOS III. Pourquoi ce choix? Cette sélection est basée sur des aspects techniques, sur l’état d’avancement de la normalisation, ainsi que sur des considérations stratégiques relatives aux marchés. Il était notamment pertinent de savoir si une organisation d’utilisateurs soutient le développement en cours d’un protocole, si un protocole relève de la norme CEI et si un système répond de manière satisfaisante aux exigences de temps réel.

Les non-initiés ne sont pas les seuls à se sentir un peu perdus dans le monde de l’Ethernet Industriel. Les experts qui s’intéressent à ce sujet sont également déroutés face au manque de clarté des nombreux systèmes concurrents. La plupart des fabricants fournissent très peu d’informations reflétant les caractéristiques techniques et les fonctionnalités spécifiques d’un standard donné, de manière à la fois complète et intelligible. Et les utilisateurs n’auront pas plus de chance s’ils recherchent des documents comparant clairement les principaux systèmes pour faciliter une évaluation objective.
L’indépendance des utilisateurs est un autre aspect essentiel lors de l’évaluation globale d’un système. Les éventuelles questions non réglées relatives aux droits de marques ou aux brevets susceptibles de limiter les propres développements d’un utilisateur, sont des facteurs décisifs à prendre en considération lors du choix d’un système.
Les écueils juridiques pouvant causer des désagréments par la suite peuvent être évités en examinant de près les créateurs et les organisations d’utilisateurs des technologies concernées.
 
 
PROFINET - PI
PROFIBUS & PROFINET International (PI) est une association internationale regroupant 25 associations PROFIBUS & PROFINET régionales, notamment l’organisation d’utilisateurs PNO, également appelée PROFIBUS Nutzerorganisation e. V. Elle possède un bureau qui gère les projets conjoints et diffuse les informations auprès des membres et autres parties intéressées. Un centre de certification pour l’approbation des produits PROFIBUS et PROFINET est affilié à ce bureau. Adopté le 24 avril 1996, le règlement intérieur de l’organisation en précise les devoirs et responsabilités. Toutes les entreprises, associations et institutions qui soutiennent les intérêts de PI en tant que fournisseurs d’équipements, utilisateurs, fournisseurs de solutions système ou exploitants de réseaux PROFIBUS ou PROFINET peuvent en devenir membre.
www.profibus.com
 
POWERLINK - EPSG
Organisation indépendante de sociétés opérant dans le secteur des automatismes et des entraînements, l’Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG) a été fondée en 2003. Il a pour objectif la normalisation et le développement du protocole POWERLINK introduit par B&R en 2001. L’EPSG coopère avec des organismes de normalisation comme CAN in Automation (CiA) ou la CEI. L’EPSG est une association enregistrée régie par le Code civil suisse.
www.ethernet-powerlink.org
 
EtherNet/IP - ODVA
ODVA est l’union des utilisateurs DeviceNet et EtherNet/IP. L’organisation œuvre pour le développement et la diffusion de ces bus de terrain, qui sont principalement utilisés aux États-Unis et en Asie, mais aussi en Europe. Un aspect clé des activités de l’organisation est constitué par le développement et l’expansion du protocole CIP et d’autres protocoles basés sur celui-ci. Les utilisateurs peuvent non seulement appliquer la technologie, mais sont également invités à contribuer à son développement en rejoignant des «Special Interest Groups» (SIG). L’ODVA prend aussi une part active aux activités d’autres organismes de normalisation et consortiums industriels. Le règlement de l’organisation est relativement complexe.
www.odva.org
 
EtherCAT - ETG
L’EtherCAT Technology Group est un forum créé conjointement par des utilisateurs, des fabricants d’équipements, des fournisseurs de machines, ainsi que d’autres fournisseurs du secteur de l’automatisation. Le groupe a pour objectif de soutenir EtherCAT et d’en faire connaître les avantages en tant que technologie ouverte. Un laboratoire de certification est affilié au siège de l’organisation à Nuremberg, en Allemagne. Tous les accords contractuels pour l’utilisation de la technologie doivent être directement conclus avec Beckhoff Automation. Basé à Nuremberg, l’EtherCAT Technology Group est une «nicht eingetragener Verein», c’est-à-dire un club non enregistré au sens du Code civil allemand.
www.ethercat.org
 
SERCOS III - sercos International e. V.
sercos International e.V. (SI) est une association inscrite au greffe de Francfort-sur-le-Main, en Allemagne. Les membres de l’association sont des fabricants et utilisateurs de systèmes de commande, entraînements et autres composants d’automatisation, ainsi que des vendeurs de machines, instituts de recherche et autres associations. SI possède des organisations affiliées en Amérique du Nord et en Asie. Un laboratoire de certification à l’université de Stuttgart est attaché au siège de l’organisation.
www.sercos.org
 
Statut, droits et licences
Quel est le statut juridique des différentes organisations d’utilisateurs? À qui appartient la technologie? Au regard des licences applicables, quelles sont les obligations juridiques des développeurs et utilisateurs de ces technologies? Les figures ci-après proposent un tour d’horizon.
 
Figure 1. EtherCAT Technology Group: le club non enregistré n’est pas une entité juridique, mais une forme hybride entre l’association et le partenariat privé, d’où un certain flou autour des responsabilités juridiques.

 
Figure 2. Dans la plupart des cas, les droits afférents à une technologie appartiennent à l’organisation qui en est responsable. En tant que codétenteurs, les membres sont autorisés à en faire usage. Si d’autres personnes ou sociétés possèdent les droits afférents à une technologie, les perspectives futures du cadre légal d’utilisation restent à clarifier.

 
Figure 3. L’adhésion à l’ETG est gratuite, alors qu’elle est payante pour toutes les autres organisations. Les cotisations annuelles varient généralement en fonction de la taille de la société membre. Les organisations d’utilisateurs de POWERLINK et de SERCOS autorisent également les non-membres à développer des produits et à les commercialiser.

 
Pour SERCOS III et EtherCAT, les mécanismes de communication sont spécifiés mais le fonctionnement interne de l’esclave n’a pas encore été révélé Les utilisateurs doivent recourir à un ASIC ou à un FPGA. Pour EtherCAT, le bloc IP FPGA de Beckhoff est disponible en tant que code objet, mais le code source n’est pas divulgué.

 
PROFINET: L’organisation d’utilisateurs PROFIBUS (PNO) fournit à ses membres le code source et la documentation pour la mise en œuvre de PROFINET (logiciel runtime PROFINET). La clause 1.5 de l’accord de licence de ce logiciel confère aux membres de PNO le droit d’utiliser cinq brevets.
POWERLINK: Le code maître et esclave POWERLINK est disponible gratuitement sous licence «open source BSD». La pile logicielle est disponible sous SourceForge.net.
EtherNet/IP: Les piles peuvent être achetées auprès de divers prestataires de services. Une variante open source a été développée par une université.
EtherCAT: Un ASIC ou un FPGA est toujours nécessaire pour la mise en œuvre de l’esclave. Le code VHDL ou IP pour le FPGA, qui doit être acheté auprès de la société Beckhoff, n’est pas disponible sous forme de code source. L’ETG fournit un code source de démonstration pour le maître. Etant donné que le détenteur du brevet n’a pas accepté un régime de licence «open source», ce code source ne peut pas être qualifié d’«open source». (Source: Open Source Automation Development Lab, www.osadl.org.)
SERCOS III: Le maître logiciel de SERCOS est fourni gratuitement dans le cadre d’une licence LGPL. L’ASIC ou le code pour FPGA doit être acheté pour l’esclave.