FR2771877A1 - HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK - Google Patents
HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK Download PDFInfo
- Publication number
- FR2771877A1 FR2771877A1 FR9715430A FR9715430A FR2771877A1 FR 2771877 A1 FR2771877 A1 FR 2771877A1 FR 9715430 A FR9715430 A FR 9715430A FR 9715430 A FR9715430 A FR 9715430A FR 2771877 A1 FR2771877 A1 FR 2771877A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- network
- subscriber
- loop
- supply loop
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/42—Loop networks
- H04L12/437—Ring fault isolation or reconfiguration
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/42—Loop networks
- H04L12/423—Loop networks with centralised control, e.g. polling
Abstract
Description
La présente invention concerne un réseau de terrain à haute sécurité et disponibilité se rapportant en particulier à l'automatisation, à la surveillance des procédés industriels, et à toute installation où la sécurité des données et la disponibilité de l'installation sont nécessaires. The present invention relates to a high security and availability field network relating in particular to automation, to the monitoring of industrial processes, and to any installation where data security and the availability of the installation are necessary.
Ces opérations utilisent de nombreux instruments, capteurs, actionneurs, avertisseurs, automates divers, etc, reliés entre eux par des réseaux de câbles. These operations use numerous instruments, sensors, actuators, horns, various automata, etc., linked together by cable networks.
Dans les systèmes traditionnels, les informations sont regroupées sur des postes centralisés en charge de la surveillance et des actions associées, chaque appareil ou instrument local étant généralement relié par son propre câble, ou ensemble de câbles, à ces postes centralisés. In traditional systems, the information is gathered on centralized stations in charge of monitoring and associated actions, each local device or instrument being generally connected by its own cable, or set of cables, to these centralized stations.
Les réseaux de terrains remplacent progressivement cette organisation centralisée en délocalisant le traitement des informations sur tout le cheminement d'un bus qui parcours le site. Field networks are gradually replacing this centralized organization by outsourcing the processing of information over the entire route of a bus traveling the site.
Ces nouvelles structures apportent des économies de câblage, un câble unique remplaçant plusieurs dizaines, voire centaines de câbles individuels. These new structures bring savings in cabling, a single cable replacing several tens, even hundreds of individual cables.
Par ailleurs, les informations sont systématiquement numérisées et disponibles sur l'ensemble du site, utilisables par plusieurs instruments simultanément. L'installation est ainsi beaucoup moins dépendante d'un système central, ce qui contribue à sa sûreté de fonctionnement et à sa disponibilité. In addition, the information is systematically digitized and available throughout the site, usable by several instruments simultaneously. The installation is thus much less dependent on a central system, which contributes to its operational reliability and its availability.
Les réseaux de terrain déjà fortement implantés dans l'industrie manufacturière, gagnent progressivement le secteur des procédés continus. Field networks already strongly established in the manufacturing industry are gradually gaining ground in the continuous process sector.
Cependant les domaines de la sécurité, des risques d'incendie et de la détection de gaz sont extrêmement sensibles à la robustesse et à la disponibilité permanente des dispositifs de détection et d'alerte. On éprouve de ce fait certaines réticences à confier à un câble unique l'ensemble des dispositifs contribuant à la sécurité des biens et des personnes. However, the fields of security, fire risks and gas detection are extremely sensitive to the robustness and permanent availability of detection and alert devices. There is therefore some reluctance to entrust to a single cable all the devices contributing to the security of goods and people.
Les instruments dédiés à la détection de danger sont potentiellement soumis à des risques de dégradation générés par leur environnement, chocs mécaniques, agressions chimiques, incendie ou explosion par exemple. Dans ces situations critiques, leur fonctionnement est particulièrement important. Sans autre précaution, la destruction d'un câble par un feu situé dans une zone, par exemple, empêcherait l'acheminement de l'alarme incendie pour lequel le réseau a été mis en place. Cette destruction rendrait inopérante la détection des autres zones non encore soumises au phénomène et desservies par le même câble. Instruments dedicated to the detection of danger are potentially subject to risks of degradation generated by their environment, mechanical shock, chemical attack, fire or explosion for example. In these critical situations, their operation is particularly important. Without further precautions, the destruction of a cable by a fire located in an area, for example, would prevent the routing of the fire alarm for which the network was set up. This destruction would make ineffective the detection of other areas not yet subject to the phenomenon and served by the same cable.
Différents réseaux de terrain" connus à ce jour ont suscité des variantes dans des installations dites à haute sécurité, et permettent la mise en oeuvre de deux câbles redondants. En cas de défaut sur une voie de communication, les informations transitent par la voie parallèle. Ce dispositif améliore la disponibilité des équipements lors d'une défaillance des instruments. Il ne résout pas totalement le problème d'agression sur le câble lui-même dans la mesure où les câbles doublés utilisent en général le même cheminement. Different field networks "known to date have given rise to variants in so-called high security installations, and allow the implementation of two redundant cables. In the event of a fault on a communication channel, the information passes through the parallel channel. This device improves the availability of equipment in the event of an instrument failure and does not completely solve the problem of aggression on the cable itself since doubled cables generally use the same route.
Le système selon la présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses. Il permet en effet d'assurer en permanence un cheminement des informations par voies différentes. Ainsi, sur détérioration ou destruction locale du support d'information, les informations utiliseront l'autre route, l'alerte sera transmise et le défaut localisé pour intervention de maintenance. The system according to the present invention aims to remedy this state of affairs. It makes it possible to permanently ensure the flow of information by different channels. Thus, on local deterioration or destruction of the information medium, the information will use the other route, the alert will be transmitted and the fault located for maintenance intervention.
Il est caractérisé par un bouclage en anneau de l'ensemble du réseau dans les zones exposées à des environnements agressifs, au moyen d'un câble véhiculant l'information et d'un câble assurant l'alimentation électrique des instruments, ces deux câbles pouvant n'en constituer qu'un seul et étant associés à des dispositifs matériels qui assurent l'isolement et la non propagation du défaut, et à des dispositifs logiciels prenant en charge la détection des défauts, leur localisation, et les mesures de substitution assurant la pérennité du fonctionnement de l'installation dans l'attente d'une intervention curative. It is characterized by ringing the entire network in areas exposed to aggressive environments, by means of a cable carrying information and a cable ensuring the electrical supply of the instruments, these two cables being able to constitute only one and being associated with hardware devices which ensure the isolation and non-propagation of the fault, and with software devices taking charge of the detection of faults, their location, and the substitution measures ensuring the sustainability of the operation of the facility pending curative intervention.
Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention:
la figure 1 représente un réseau en fonctionnement normal, montrant le cheminement des informations émises par un poste relié au câble en boucle,
la figure 2 est un agrandissement du détail D de la figure 1 montrant l'élément de raccordement assurant l'acheminement des informations,
les figures 3 et 4 représentent respectivement un réseau comportant un défaut du câble ou de la partie du câble transmettant les informations, et un réseau comportant un défaut du câble ou de la partie du câble assurant l'alimentation électrique des postes raccordés,
la figure 5 illustre une variante de réseau comportant une source unique d'alimentation électrique
et la figure 6 représente une seconde variante dans laquelle plusieurs sources d'alimentation alimentent chacune une grappe d'instruments.In the appended schematic drawings, given by way of nonlimiting examples of embodiments of the subject of the invention:
FIG. 1 represents a network in normal operation, showing the routing of the information transmitted by a station connected to the loop cable,
FIG. 2 is an enlargement of detail D of FIG. 1 showing the connection element ensuring the routing of information,
FIGS. 3 and 4 respectively represent a network comprising a defect in the cable or the part of the cable transmitting the information, and a network comprising a defect in the cable or the part of the cable ensuring the electrical supply of the connected stations,
FIG. 5 illustrates a variant of a network comprising a single source of electrical power
and FIG. 6 represents a second variant in which several power sources each supply a cluster of instruments.
Le dispositif, figures 1 à 6, est formé d'un réseau en double boucle, une boucle transmission 1 et une boucle alimentation électrique 2 sur lesquelles sont raccordés les dispositifs échangeant des informations sur le réseau, ou "abonnés" Ai, A2,...An.... The device, FIGS. 1 to 6, is formed by a double loop network, a transmission loop 1 and a power supply loop 2 to which the devices exchanging information on the network, or "subscribers" Ai, A2, are connected. ..Year....
Les dispositifs matériels et logiciels mis en oeuvre dans le cadre de l'invention prennent en compte la rupture éventuelle de ces conducteurs, leur mise en court-circuit et toute condition intermédiaire conduisant à la détérioration des performances, fuites entre conducteurs ou augmentation de la résistance série. The hardware and software devices implemented in the context of the invention take into account the possible rupture of these conductors, their short-circuiting and any intermediate condition leading to deterioration of performance, leakage between conductors or increase in resistance. series.
Pour la transmission des informations, qui sont totalement numérisées, chaque abonné du réseau est raccordé à la boucle transmission 1 du câble à travers des éléments de couplage 3 assurant l'isolement galvanique vis-à-vis des deux branches du réseau. Ces éléments comportent des transformateurs d'impulsions 4 et des dispositifs électroniques de mise en forme des signaux, de façon à ce qu'un court circuit ou un circuit ouvert sur l'une des branches ne soient pas répercutés sur l'autre branche. For the transmission of information, which is fully digital, each network subscriber is connected to the cable transmission loop 1 through coupling elements 3 ensuring galvanic isolation from the two branches of the network. These elements include pulse transformers 4 and electronic signal shaping devices, so that a short circuit or an open circuit on one of the branches is not passed on to the other branch.
En fonctionnement normal, chaque abonné Al,..,
Az reçoit des informations qu'il répète à destination de l'abonné suivant, et qu'il utilise éventuellement s'il en est destinataire. Le suivant dans la chaîne répète le message et de proche en proche transmet l'information aux destinataires. Lorsqu'un abonné émet lui-même un message, à son initiative, ou en réponse à une requête issue d'un autre abonné, il le fait simultanément sur les deux branches du réseau (Figure 1).In normal operation, each subscriber Al, ..,
Az receives information which it repeats to the next subscriber, and which it may use if it is the recipient. The next in the chain repeats the message and gradually transmits the information to the recipients. When a subscriber sends a message himself, on his own initiative, or in response to a request from another subscriber, he does so simultaneously on the two branches of the network (Figure 1).
Certains messages peuvent exiger un accusé de réception, qui sera, le cas échéant, transmis de manière identique. Certain messages may require an acknowledgment of receipt, which will, if necessary, be transmitted identically.
Un abonné particulier, "la centrale" C, assure la supervision du réseau. Cette centrale possède également un double accès au réseau et "referme" l'anneau de façon logicielle. En fonctionnement normal, tous les messages qui transitent sur le réseau sont doublés et reçus sur les deux branches; la centrale vérifie la présence de chaque message et de son double, vérifie que les deux messages sont bien la réplique l'un de l'autre, et interrompt le cheminement. De la même façon, elle exploite les informations qui la concernent et émet ses propres messages simultanément sur les deux branches du réseau. A particular subscriber, "central" C, supervises the network. This central unit also has dual access to the network and "closes" the ring in software. In normal operation, all the messages which pass through the network are doubled and received on the two branches; the control panel checks for the presence of each message and its duplicate, checks that the two messages are replicas of each other, and interrupts the routing. In the same way, it exploits the information which concerns it and emits its own messages simultaneously on the two branches of the network.
En cas de rupture de continuité sur l'une ou l'autre branche, la centrale ne reçoit plus qu'un message pour chaque transaction, en provenance d'une seule branche. Elle assure alors la transmission vers l'autre branche des messages et accusés de réception (flèche 5). In the event of a break in continuity on either branch, the central office receives only one message for each transaction, originating from a single branch. It then transmits messages and acknowledgments to the other branch (arrow 5).
Dans le même temps, elle entreprend la localisation du défaut et le signale au système de supervision (Figure 3).At the same time, it undertakes the localization of the fault and reports it to the supervision system (Figure 3).
L'application continue à fonctionner normalement, seul un message de défaut est généré localement par la centrale à destination des services de maintenance. Après réparation du réseau, les informations reprennent le cheminement normal. The application continues to operate normally, only a fault message is generated locally by the central unit intended for maintenance services. After repairing the network, the information resumes normal routing.
En ce qui concerne l'énergie électrique véhiculée par le réseau tous les "abonnés" peuvent être alimentés par deux connexions 6, 7 raccordées à la chaîne d'alimentation 2. En fonctionnement sans défaut, deux alimentations électriques El, E2 réparties le long du réseau fournissent l'énergie par deux chemins différents (figures 1, 3 et 4). Chaque abonné est équipé d'un moyen, tel que relais ou contacteur 8, permettant l'ouverture du circuit. En cas de discontinuité ou de surcharge anormale due, par exemple, à un court-circuit de la boucle d'alimentation 2, l'abonné détecte le défaut grâce à des moyens de test prévus à cet effet, ouvre le réseau d'alimentation afin d'éviter la propagation de l'incident et répercute l'information correspondante sur la centrale
C et au-delà, aux services de maintenance. L'alimentation continue à être fournie par la branche saine du câble (Figure 4).With regard to the electrical energy conveyed by the network, all "subscribers" can be supplied by two connections 6, 7 connected to the supply chain 2. In faultless operation, two electrical supplies El, E2 distributed along the network provide energy by two different paths (Figures 1, 3 and 4). Each subscriber is equipped with means, such as a relay or contactor 8, allowing the circuit to be opened. In the event of an abnormal discontinuity or overload due, for example, to a short-circuit in the supply loop 2, the subscriber detects the fault using test means provided for this purpose, opens the supply network to avoid the spread of the incident and pass on the corresponding information to the control panel
C and beyond, maintenance services. Power continues to be supplied from the healthy branch of the cable (Figure 4).
Au cas où l'alimentation électrique est défaillante et plusieurs "abonnés" déconnectés, la centrale procède à la remise sous tension sélective des abonnés jusqu'à isoler le tronçon en défaut. De la même façon, elle localise et signale le défaut au système de supervision. If the power supply fails and several "subscribers" disconnected, the central unit selectively re-energizes the subscribers until the faulty section is isolated. In the same way, it locates and signals the fault to the supervision system.
Selon une première variante d'exécution, utilisable pour des réseaux d'importance limitée, la boucle d'alimentation 2 ne comporte qu'une seule source d'alimentation E (Figure 5). According to a first alternative embodiment, usable for networks of limited importance, the power supply loop 2 has only one power source E (Figure 5).
Selon une seconde variante d'exécution, la boucle d'alimentation 2 est en fait constituée d'une chaîne comportant plusieurs sources El, E2,... En, alimentant chacune une grappe d'abonnés Al, ..... .An (Figure 6). According to a second alternative embodiment, the supply loop 2 is in fact made up of a chain comprising several sources El, E2, ... In, each supplying a cluster of subscribers Al, ..... .An (Figure 6).
Cette variante permet d'avoir des sources d'alimentation distinctes afin d'assurer le fonctionnement de toutes les autres grappes lorsque l'une de ces sources d'alimentation est en défaut. Ces dernières peuvent être localisées sur le site ou dans une zone sûre telle qu'un local technique. This variant makes it possible to have separate power sources in order to ensure the operation of all the other clusters when one of these power sources is faulty. These can be located on site or in a safe area such as a technical room.
Il est ainsi possible de dimensionner et de répartir les unités alimentations en fonction des puissances consommées par chaque capteur et en fonction des longueurs de câble (chute de tension en ligne). It is thus possible to size and distribute the power supply units according to the powers consumed by each sensor and according to the lengths of cable (line voltage drop).
Chaque grappe peut être câblée rebouclée ou non, le rebouclage éventuel s'effectuant par exemple au moyen de boîtes de jonction 9 permettant de raccorder deux grappes (Figure 6). Each cluster can be wired, looped or not, the possible looping being carried out for example by means of junction boxes 9 allowing two clusters to be connected (FIG. 6).
Pour les 4 variantes, les circuits d'alimentation électrique et de transmission des données sont soit dans le même câble, soit dans deux câbles distincts, en fonction des pertes en ligne et des puissances consommées. For the 4 variants, the power supply and data transmission circuits are either in the same cable, or in two separate cables, depending on the line losses and the powers consumed.
La possibilité d'interrompre la boucle d'alimentation 2 est mise à profit pour isoler électriquement à la demande un abonné du réseau. La centrale ou un terminal de maintenance du réseau émet un ordre d'ouverture du circuit d'alimentation vers les deux abonnés immédiatement en amont et en aval de la station à isoler. Les deux connexions 6, 7 d'alimentation sont alors interrompues. The possibility of interrupting the supply loop 2 is used to electrically isolate a subscriber from the network on demand. The central or network maintenance terminal issues an order to open the supply circuit to the two subscribers immediately upstream and downstream of the station to be isolated. The two supply connections 6, 7 are then interrupted.
Ce dispositif est particulièrement avantageux pour les interventions en zone à risque d'explosion, sur du matériel antidéflagrant qui ne peut être ouvert sous tension. La mise hors tension sélective permet d'intervenir en sécurité sans interruption générale de l'alimentation électrique. This device is particularly advantageous for interventions in areas at risk of explosion, on explosion-proof equipment which cannot be opened under voltage. Selective power-off allows safe intervention without general interruption of the power supply.
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9715430A FR2771877B1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK |
PCT/FR1998/002589 WO1999029070A1 (en) | 1997-12-02 | 1998-12-02 | Ground network with high security and availability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9715430A FR2771877B1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2771877A1 true FR2771877A1 (en) | 1999-06-04 |
FR2771877B1 FR2771877B1 (en) | 2000-03-10 |
Family
ID=9514250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9715430A Expired - Lifetime FR2771877B1 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2771877B1 (en) |
WO (1) | WO1999029070A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7427923B2 (en) | 2004-04-07 | 2008-09-23 | M.G. International | Device for detecting a body fall into a swimming pool |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2229871A (en) * | 1989-02-21 | 1990-10-03 | Bicc Plc | Electric power distribution |
GB2259797A (en) * | 1991-09-19 | 1993-03-24 | Rockwell International Corp | Fault tolerant multi-drop communications system |
EP0682431A1 (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | Europlex Research Limited | A ring network system |
-
1997
- 1997-12-02 FR FR9715430A patent/FR2771877B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-12-02 WO PCT/FR1998/002589 patent/WO1999029070A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2229871A (en) * | 1989-02-21 | 1990-10-03 | Bicc Plc | Electric power distribution |
GB2259797A (en) * | 1991-09-19 | 1993-03-24 | Rockwell International Corp | Fault tolerant multi-drop communications system |
EP0682431A1 (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | Europlex Research Limited | A ring network system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7427923B2 (en) | 2004-04-07 | 2008-09-23 | M.G. International | Device for detecting a body fall into a swimming pool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999029070A1 (en) | 1999-06-10 |
FR2771877B1 (en) | 2000-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105765812B (en) | Method for the electric fault in detection circuit | |
US9816877B2 (en) | Method, system, and apparatus to prevent arc faults in electrical connectivity | |
FR2912004A1 (en) | ASSEMBLY, SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING CIRCUIT PROTECTIVE DEVICE | |
US20090063674A1 (en) | Method and system for monitoring and instantly identifying faults in data communication cables | |
KR19980703082A (en) | Alarm system for networked computer devices | |
EP2648008A1 (en) | Insulation monitoring system for secured electric power system | |
FR2976363A1 (en) | DIRECTIONAL DETECTION OF RESISTANT LAND FAULT AND MEDIUM VOLTAGE CONDUCTOR BREAK | |
FR2771877A1 (en) | HIGH SECURITY AND AVAILABILITY FIELD NETWORK | |
EP2693227B1 (en) | System for detecting an impedance variation in a neutral conductor, transformer station including such a system and method for detecting an impedance variation in a neutral conductor with such a system | |
EP2267465A1 (en) | Device and method for indicating electrical faults, assembly and electric board comprising such a device | |
CH708520B1 (en) | Cable break detection system. | |
US9965944B1 (en) | Protective device for alarm systems | |
US11333714B2 (en) | Wiring-integrity automatic monitoring system having improved features | |
EP3921657B1 (en) | A node, system and method for detecting local anomalies in an overhead power grid | |
FR3000319A1 (en) | ENTRY MODULE WITH SELF-CONNECTING CONNECTION | |
US8886044B2 (en) | Multi-channel fiber optic status monitoring device | |
CN1360645A (en) | Anode monitoring systems and methods | |
CN102574530B (en) | Surveillance device for cable transport apparatus and surveillance method | |
WO2023170368A1 (en) | Detecting an electric arc by means of a bragg grating | |
FR3068816B1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR DETECTING PIRACY OF SURVEILLANCE EQUIPMENT. | |
JP6208626B2 (en) | Disaster prevention equipment | |
FR2705003A1 (en) | Permanent monitoring device for the integrity of a telephone line. | |
Gustiyana et al. | Recommendations for Standardizing IoT for Fire Alarm Control Panel Systems: Literature Review | |
Sadan et al. | A New Approach to Anti-Islanding: Design, Installation and In-Service Experience | |
JP2022087053A (en) | Transmission facility for emergency alarm and emergency alarm system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TP | Transmission of property | ||
TP | Transmission of property | ||
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 19 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 20 |