Considérations pratiques - Communication numérique

Une considération principale pour les réseaux de contrôle industriels, où la surveillance et le contrôle des processus réels doivent souvent se produire rapidement et à des heures définies, est le temps de communication maximal garanti d'un nœud à un autre.

Si vous contrôlez la position d'une vanne de liquide de refroidissement de réacteur nucléaire avec un réseau numérique, vous devez être en mesure de garantir que le nœud de réseau de la vanne recevra les bons signaux de positionnement de l'ordinateur de contrôle au bon moment. Sinon, de très mauvaises choses pourraient arriver !

La capacité d'un réseau à garantir le « débit » des données est appelée déterminisme. Un réseau déterministe a un délai maximal garanti pour le transfert de données de nœud à nœud, contrairement à un réseau non déterministe. L'exemple prééminent d'un réseau non déterministe est Ethernet, où les nœuds s'appuient sur des circuits à retard aléatoire pour réinitialiser et réessayer la transmission après une collision.

Étant donné que la transmission de données d'un nœud peut être retardée indéfiniment à partir d'une longue série de réinitialisations et de tentatives après des collisions répétées, il n'y a aucune garantie que ses données seront jamais envoyées au réseau. De manière réaliste cependant, les chances sont si astronomiquement élevées qu'une telle chose se produise qu'elle est peu préoccupante dans la pratique dans un réseau peu chargé.

Une autre considération importante, en particulier pour les réseaux de contrôle industriels, est la tolérance aux pannes du réseau :c'est-à-dire, dans quelle mesure la signalisation, la topologie et/ou le protocole d'un réseau particulier sont-ils susceptibles de tomber en panne ? Nous avons déjà brièvement discuté de certains des problèmes liés à la topologie, mais le protocole a tout autant d'impact sur la fiabilité. Par exemple, un réseau maître/esclave, tout en étant extrêmement déterministe (une bonne chose pour les contrôles critiques), dépend entièrement du nœud maître pour que tout fonctionne (généralement une mauvaise chose pour les contrôles critiques). Si le nœud maître échoue pour une raison quelconque, aucun des autres nœuds ne pourra transmettre de données, car ils ne recevront jamais les autorisations de créneau horaire qui leur sont allouées pour le faire, et l'ensemble du système échouera.

Un problème similaire concerne les systèmes de transmission de jetons :que se passe-t-il si le nœud contenant le jeton tombe en panne avant de transmettre le jeton au nœud suivant ? Certains systèmes de passage de jetons abordent cette possibilité en demandant à quelques nœuds désignés de générer un nouveau jeton si le réseau est silencieux pendant trop longtemps.

Cela fonctionne bien si un nœud contenant le jeton meurt, mais cela pose des problèmes si une partie d'un réseau devient silencieuse parce qu'une connexion par câble se défait :la partie du réseau qui devient silencieuse génère son propre jeton après un certain temps, et vous vous retrouvez essentiellement avec deux réseaux plus petits avec un jeton qui passe autour de chacun d'eux pour maintenir la communication.

Cependant, des problèmes surviennent si cette connexion par câble est rebranchée :ces deux réseaux segmentés sont à nouveau réunis en un seul, et maintenant deux jetons sont transmis autour d'un réseau, ce qui entraîne une collision des transmissions des nœuds !

Il n'existe pas de « réseau parfait » pour toutes les applications. La tâche de l'ingénieur et du technicien est de connaître l'application et de connaître le fonctionnement du ou des réseaux disponibles. Ce n'est qu'alors que la conception et la maintenance efficaces du système peuvent devenir une réalité.