Automation and Drives Patrick BRASSIER SIEMENS AD SIMATIC
Automation and Drives Patrick BRASSIER SIEMENS A&D SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 SCALANCE W Fonctions avancées Industrial Wireless LAN Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Robustesse, Fiabilité et sécurité en communication Radio Industrielle TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 1
Automation and Drives Applications SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication avec les appareils mobiles Avantages n PDA … Le Marché Communication avec des systèmes mobiles Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées n Appareils mobiles (pupitres opérateurs mobiles, PC portables…) n Véhicules auto-guidés (AGV) n Wagonnets sur rails n Nacelles, n Machines mobiles Sécurisation du réseau Communication dans des configurations temporaires d’ateliers IWLAN et PROFINET n En phase de tests n Agencement des machines en fonction de la production n Paramétrage/ Services n Equipements temporaires (imprimantes, scanners…) Communication avec des équipements distants n Sites difficilement accessibles n Coûts de câblage très élevés n Liaisons inter-bâtiments, traversée de routes, lignes de chemin de fer. TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 3
Automation and Drives Robustesse, fiabilité et Sécurité sont les besoins les plus importants en IWLAN SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication • Temps réel • Determinisme • Redondance Avantages Fiabilité Le Marché • Supervision du canal Radio • Couverture Radio • Arrêts d‘urgence Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET • Boîtiers • Température • Indice de protection Robustesse • Stabilité Mécanique • Certificats industriels • Facilité d‘installation et de maintenance • Authentification • Cryptage Sécurité • Autorisations d‘accès • Mécanismes standard Siemens SCALANCE W Objectif: Aussi sûr que le câble! TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 5
Automation and Drives SCALANCE W : La gamme SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Services Points d‘accès Plannification du réseau n Installation n Paramétrage n Support Modules Clients n Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau Accessoires IWLAN et PROFINET SCALANCE W : Solutions réellement industrielles TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 6
Automation and Drives Utilisation des produits SCALANCE SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Client Module SCALANCE W 744 -1 Le Marché Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Industrial Ethernet Produits SCALANCE Access Point SCALANCE W 788 -1 Access Point SCALANCE W 788 -2 TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry MOBIC T 8 avec CP 1515 Notebook avec CP 7515 A&D, P. Brassier, 7
Automation and Drives Portée des technologies Radio Fréquences IEEE 802. 11 SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Technologies radio existantes Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau Bluetooth Wireless LAN, IEEE 802. 11 x, DECT *) GSM, GPRS, UMTS, HSSCD IWLAN et PROFINET *) depend de l’environment approx. 10 m Personal Area Network (PAN) approx. 30 m Local Area Network (LAN) TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry Approx. 3000 m Wide Area Network (WAN) A&D, P. Brassier, 8
Automation and Drives Les standard de Radio communication IEEE 802. 11 Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET ? ? er is til s u IEEE 802. 11 g Transmission dans la bande des 2, 4 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s rd Fonctions avancées da Technologie 802. 11 IEEE 802. 11 b Transmission dans la bande des 2, 4 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 11 MBit/s IEEE 802. 11 h Transmission dans la bande des 5 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s (Fin 04) an Produits SCALANCE IEEE 802. 11 a Transmission dans la bande des 5 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s s s t Le Marché IEEE 802. 11 Transmission de données bande des 2, 4 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 2 MBit/s IEEE 802. 11 e Developpement de nouveaux mécanismes de sécurité comme le WEP 2 (Wired Equivalent Privacy) ue l Avantages Technologies radio standard disponibles Q SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication IEEE 802. 11 f Simplification de la communication entre Points d’accès. . . TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 9
Automation and Drives La solution: Des constituants IWLAN supportant les principaux standards SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Standard IEEE 802. 11 les plus répandus en environnement industriel Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées IEEE 802. 11 b IEEE 802. 11 g IEEE 802. 11 a • Vitesse limitée à 11 Mbit/s Débit élevé 54 Mbit/s • 3 canaux distincts • 8 canaux distincts • Possibilités d’interferences Le choix est laissé à l’utilisateur final • par rapport avec d’autres applications à son environnement et aux besoins de son application radio (détecteurs de mouvements, Bluetooth) W mouvements, Bluetooth) avec SCALANCE • compatible avec les réseaux IEEE 802. 11 b • Non compatible avec IEEE 802. 11 b/g • intérieur/ extérieur • Intérieur/ Extérieur • Intérieur uniquement • Puissance rayonnée: 100 m. W • Puissance : 200 m. W • Frequences 2400, 0 -2483, 5 GHz • Fréquences 5150 -5350, [GHz] 5725 - 5825 • Portée : approx. 30/50 m* • Portée: approx. 10 -15 m • No. de Clients: approx. 8 • No. de Clients: approx. 35 • No. de. Clients: approx. 35 Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET * Portée: approx. 30/50 m (depend des conditions environmentales); TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 10
Automation and Drives Les types de réseaux radio SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication n Réseau « Ad’Hoc » Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées n Réseau avec «Infrastructure » Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 11
Automation and Drives WLAN Roaming avec les points d’accès SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Facilité d’ integration d’appareils mobiles Le basculement d’un point d’accès à un autre se fait de manière transparente et sans interruption Technologie 802. 11 Fonctions avancées Hall 2 Hall 1 Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Robust Access Point Scalance W 788 -1 PLC Station Hall 1 Industrial Ethernet TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry . . . A&D, P. Brassier, 12
Automation and Drives Nombre de Clients par point d’accès (IEEE 802. 11 g) SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Intégration d’appareils mobiles Avantages 4 Le Marché Produits SCALANCE 3 . . n Technologie 802. 11 Fonctions avancées Réseau partagé Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET 2 1 approx. 24 Clients, lorsque la taille des données est fixe et que le nombre de clients est maîtrisable Robust Access Point Scalance W 788 -1 TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 13
Automation and Drives Exemple d‘application mixte câble et radio WLAN SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication PC Dual Access Points Avantages Le Marché Industrial Ethernet Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau CP 343 -1 IT Internet Server IT CP 343 -1 Hall 2 IWLAN et PROFINET TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 14
Automation and Drives SCALANCE W : solutions Industrial WLAN Robustes SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Robuste Point d‘accès Industriel Point d‘accès non industriel Le Marché Système robuste de maintien du câble Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET § Indice de Protection contre la poussière et les projections d‘eau (IP 65/67) § Large plage de temperature: -20°. . 70° pour une utilisation intérieur/extérieur, dans des chambres froides § Boîtiers durcis: Résistance mécanique aux chocs, § Certifications industrielles: ATEX, UL, FM, EMC… § Facilité d‘installation et de paramétrage (Wizard - Web) TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry Connecteur hybride Alimentation et Ethernet 10/100 Mbit/s Montage mural ou sur Rail Alimentation 24 VDC redondante A&D, P. Brassier, 15
Automation and Drives SCALANCE W : Mise en oeuvre facile des équipements SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Wizard de paramétrage integré accessible via un navigateur Web Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 16
Automation and Drives Les solutions Industrial WLAN doivent être : Fiables SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET § Permettre l‘utilisation de IWLAN pour des applications temps-réel, nécessitant une communication détermininiste FIABILITE § Disponibilité du réseau grâce à la redondance de la transmission pour des applications critiques § Surveillance de l‘état de la liaison radio entre les points d‘accès et alerte en cas de défaillance d‘un AP ou d‘un parasitage trop élevé § Contrôle permanent de l‘accessibilité des partenaires de communication § Utilisation d‘antennes diversifiées pour accroître la réception des signaux parasités TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 17
Automation and Drives Communication déterministe SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché FIABILITE Wireless 802. 11 utilise la procédure CSMA/CA non déterministe § Accès au médium basé sur des procédures statistiques § Pas de détection de collision § Protocole RTS/CTS (optionnel) pour réserver le médium avec ACK en fin de transmission Produits SCALANCE Réservation de bande passante (PCF : Point Coordinated Function) Technologie 802. 11 § Conforme à 802. 11, qui a prévu le mécanisme PCF pour les applications critiques en temps § Le point d‘accès définit le CP et le CFP avec ses stations associées (CP : Contention Period ; CFP : Contention Free Period ) § La communication devient cyclique, mécanisme maîtrisé avec les bus de terrain Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET CP CFP TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry CP CFP A&D, P. Brassier, 18
Automation and Drives Communication radio cyclique à l’aide du mécanisme de Réservation de Bande SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Les clients 1, 2 et 3 sont deterministes, i. e. ils peuvent accéder au canal radio à une fréquence prédéterminée définie par le point d’accès SCALANCE W 788 Client 4 ne peut accéder au canal radio qu’au 3ème cycle de réseau § Conforme au standard 802. 11 Fiablité § Utilisation de n‘importe quel module client du marché (même non-SIMATIC) § Transfert cyclique de données comme sur les bus de terrain TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 19
Automation and Drives Exemple d’application critique en temps Pilotage d’un robot SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication FIABILITE Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Communication temps-réel API- ROBOT Les mécanismes standard CSMA CA de l’IEEE 802. 11 b ne garantissent pas la disponibilité totale de la liaison. L’activation de la Réservation de bande dans le Point d’Accès permet de suivre la trajectoire du robot sans interruption. TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 20
Automation and Drives Redondance de la liaison Radio Fiabilité SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Client Le Marché Dual Access Points Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Communication En cas de défaillance d’un point d’accès, la liaison est automatiquement prise en charge par un autre point d’accès (calcul du chemin à partir du Spanning Tree IEEE 802. 1 (d) ) TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 21
Automation and Drives Exemple d‘application : WLAN– Wagonnets de transfert SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Antenne directionnelle Atelier: Vue de la ligne 4, longueur 330 m. Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau Wagonnet IWLAN et PROFINET Communication redondante Avec 3 Access Points et 2 antennes directionnelles TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 22
Automation and Drives Exemple d‘application: WLAN – Wagonnets de transfert SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Liaison normale 0 m. . . 480 m Avantages Le Marché Produits SCALANCE Robust Radio Client Technologie 802. 11 RLM Fonctions avancées Sécurisation du réseau CP 343 -1 Switch ELS TP 40 IWLAN et PROFINET PB Liaison redondante Logistic Server CPU 315 -2 DP Transfer car 7 ESC = Ethernet Seriell Converter TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 23
Automation and Drives Les solutions Industrial WLAN doivent être : Sécurisées SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication SCALANCE W combine en général 3 méthodes de protection du réseau (Wi-Fi Protected Access) : Avantages § SSID : Service Set IDentifier ou nom du réseau Le Marché § Contrôle d‘accès (par filtrage d‘adresses MAC et/ou IP) intégré aux points d‘accès Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Securité § Cryptage de l‘information Limites des méthodes classiques de protection: § SSID : Le nom du réseau connu des APs et des terminaux est parfois transmis en broadcast § Filtrage MAC: Les adresses MAC des terminaux sont mémorisées dans les APs mais sont transmises lors des échanges. § Cryptage WEP: Seulement 24 bits sur la clé de 128 -bit sont réellement utilisés Une faible quantité de clés peut être générée, avec parfois des clés „faciles“ Autres techniques de cryptage plus sécurisées (802. 11 i): TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) ou WEP 2, MIC (Message Integrity Check), AES (Advanced Encryption Standard) TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 24
Automation and Drives WLAN-Securité: Authentification des équipements (IEEE 802. 1 x) SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 WPA RADIUS Fonctions avancées Sécurisation du réseau WPA Radius: Logiciel, qui contrôle les adresses MAC et n’autorise que celles défines dans la liste id-List IWLAN et PROFINET Intranet Radius. Server TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 25
Automation and Drives WLAN-Securité: SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication VPN : Virtual Private Network Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 VPN Client Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET Passerelle VPN: Sécurité couche 3 avec IPSec (tunnel VPN crypté) Intranet Radius Server TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 26
Automation and Drives Exemple d‘application: Communication interbâtiments industriels SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Securité Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 27
Automation and Drives Zones RF: Quadrillage d‘un atelier de production SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication 175 m Avantages 1 3 5 7 Importante atténuation du signal RF 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 T Le Marché PB I Produits SCALANCE P Technologie 802. 11 AP AP AP PB II Fonctions avancées PB IV Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET K 65 m AP AP AP PB III F High data rate 11 Mbps Medium data rate 5, 5 Mbps Low data rate 2 Mbps RLM (Radio Link Module) = Access Point TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 28
Automation and Drives PROFINET et Industrial WLAN SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 30
Automation and Drives IWLAN et PROFINET CBA SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages S 7 -300 + CP 343 -1 PN Components visible in i. MAP Industrial Ethernet Le Marché W 788 -1 PRO W 788 -1 PRO Produits SCALANCE Technologie 802. 11 W 744 -1 PRO Fonctions avancées IE/PB Link Sécurisation du réseau PROFIBUS S 7 -300 + CP 343 -1 PN IWLAN et PROFINET PROFIBUS ET 200 S CPU N components of same type CPU 317 -2 PN/DP PROFIBUS ET 200 X CPU N components of same type Le réseau IWLAN peut être utilisé comme support pour PROFINET CBA n Reduction de temps et des coûts en ingénierie et lors du paramétrage (par ex. Véhicules téléguidés, logistique) n Intelligence distribuée avec des Modules autonomes n Re-utilisation des modules technologiques n TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 31
Automation and Drives IWLAN et PROFINET IO SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages CPU 317 -2 PN DP ou S 7 -400 + CP 443 -1 ADV I/O controller (fréquence de rafraîchissement adaptable dans Step 7) Le Marché Produits SCALANCE W 788 -1 PRO W 788 -1 PRO Industrial Ethernet W 788 -1 PRO Technologie 802. 11 Fonctions avancées W 744 -1 PRO Sécurisation du réseau Industrial Ethernet IWLAN et PROFINET W 744 -1 PRO IE/PB Link PN IO PROFIBUS Industrial Ethernet ET 200 S PN ET 200 X W 788 -1 PRO IO-Devices ET 200 S PN IO-Devices n Utilisation flexible d‘appareils de terrain distribués (applications sans roaming, par ex. Contrôleur déporté, appareils inaccessibles, liaisons simples de zones distantes) n Utilisation des modules d‘E/S standard TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 32
Automation and Drives PROFINET sans fil avec RCOAX et IWLAN/PB PNIO SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages S 7 -300 + CP 343 -1 PN Components visible in i. MAP Industrial Ethernet Le Marché W 788 -1 PRO W 788 -1 PRO Produits SCALANCE Technologie 802. 11 W 744 -1 PRO Fonctions avancées IE/PB Link Sécurisation du réseau PROFIBUS S 7 -300 + CP 343 -1 PN IWLAN et PROFINET PROFIBUS ET 200 S CPU N components of same type CPU 317 -2 PN/DP PROFIBUS ET 200 X CPU N components of same type Le réseau IWLAN peut être utilisé comme support pour PROFINET CBA n Reduction de temps et des coûts en ingénierie et lors du paramétrage (par ex. Véhicules téléguidés, logistique) n Intelligence distribuée avec des Modules autonomes n Re-utilisation des modules technologiques n TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 33
Automation and Drives Résumé: Comparaison WLAN Public / Industrial WLAN SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET WLAN Grand Public WLAN 802. 11 Industrial WLAN IWLAN 802. 11 La transmission Radio constitue un médium partagé – accessible à tous La réservation d’une bande passante pour certains clients (APIs, …) garantit l’accès au canal radio Des priorités peuvent être fixées mais le fonctionnement est nondéterministe La taux de transfert peut être prédit pour certaine applications déterministes Les pannes de liaisons peuvent être corrigées manuellement Contrôle cyclique des liaisons avec signalement rapide en cas de défaillance La disponibilité du réseau ne doit pas affecter le coût total de la solution Liaison radio redondante avec 2 fréquences distinctes pour augmenter la disponibilité du réseau Boîtiers plastiques «faible coût » Boîtiers métalliques et connecteurs industriels Utilisation domestique ou bureautique IP 65, -20°C ; Condensation, utilisation Intérieur/Extérieur TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 34
Automation and Drives Résumé: Comparaison WLAN Public / Industrial WLAN SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Le Marché Produits SCALANCE Technologie 802. 11 Fonctions avancées Sécurisation du réseau IWLAN et PROFINET WLAN Grand Public WLAN 802. 11 Industrial WLAN IWLAN 802. 11 Bureautique: Grand besoin de sécurité Privé: Prix et simplicité de mise en oeuvre Grand besoin de sécurité avec 802. 11 i, VPN et WPA Aucune demande pour des besoins de niveaux supérieurs (CE, zones de sécurité intrinsèque…) Normes industrielles: ATEX (zones de sécurité intrinsèque), CE, FM, UL… Alimentation 100 VAC – 240 VAC Alimentation flexible en 18 -57 VDC, 100240 VAC et Power Over Ethernet Priorité numéro 1 = Prix Ethernet et cables d’antennes, tout comme la résistance du matériel à la corrosion, le comportement au feu, sanshalogène ni silicone Résumé TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 35
Automation and Drives SIMATIC NET SCALANCE W Industrial WLAN Communication Avantages Our com Le Marché prehensi ve servic Produits SCALANCE Technologie. Reliable 802. 11 Fonctions avancées. Secure Robust Sécurisation du réseau e is on th e way IWLAN from SIMATIC NET: Reliable, robust, secure Reliable Robust Secure IWLAN et PROFINET The Industrial Wireless LAN is only available from SIEMENS TIA Presentation: SIMATIC NET – Networking for Industry A&D, P. Brassier, 36
- Slides: 33