Dans de nombreux processus industriels, il est essentiel de disposer d’un réseau à haute disponibilité. Pour les applications critiques, il s’agit notamment d’éviter toute interruption de fonctionnement en cas de défaillance d’un composant matériel ou de détérioration d’un câble. Un tel réseau est réalisé avec des unités de contrôle redondantes. Si une unité de contrôle tombe en panne, une seconde unité détecte immédiatement le dysfonctionnement et prend en charge les tâches de l’unité défaillante, empêchant ainsi tout retard d’exécution préjudiciable. Les réseaux à haute disponibilité doivent aussi permettre la localisation du câble ou du composant de contrôle à l’origine du dysfonctionnement.
Acteur industriel majeur dans les domaines de l’énergie et des transports, Alstom a développé un système redondant basé sur Powerlink. Ce système combine les avantages : temps de réaction minimes, synchronisation en temps réel, large bande passante, simplicité du diagnostic….
Jusqu’ici Alstom utilisait exclusivement le bus FIP (Factory Instrumentation Protocol) avant qu’un autre bus de terrain ne s’avère nécessaire. "Dans nos séquences de processus les plus récentes, la bande passante du bus FIP n‘était plus suffisante au regard des quantités de données mises en jeu", explique Stéphane Potier, chef de projet chez Alstom. "Il nous fallait donc une solution alternative capable de gérer en temps réel les quantités de données requises pour les systèmes redondants."
Le modèle de redondance d’Alstom est structuré de la manière suivante. Deux nœuds gestionnaires redondants (Redundant Managing Node ou RMN), voire plus, sont à la tête de l’organisation du réseau. Un seul d’entre eux est actif en tant que nœud gestionnaire du réseau (Active Managing Node ou AMN). Les autres restent en ‘’stand-by’’ (Stand-by Managing Node ou SMN). Pour le nœud AMN, les nœuds SMN se comportent comme des nœuds contrôlés (CN). La seule différence entre un nœud SMN et un nœud CN réside dans le fait qu’un SMN surveille en continu le fonctionnement du réseau et des noeuds CN. En cas d’urgence, le SMN peut ainsi prendre en charge les fonctions de l’AMN sans redémarrer. En outre, le RMN doit pouvoir demander à l‘AMN d‘envoyer, via le service Asynchronous Send (Asnd), l‘information d‘état NMT (network management) relative à l’état courant des nœuds CN. Cette fonction est mise en œuvre au moyen d’un système de gestion d’adresses de nœuds inclus dans la pile développée par Alstom. L’identifiant 240 est exclusivement réservé au MN, les adresses de 241 à 251 aux RMN. En cas de dysfonctionnement d’un AMN, l’identifiant 240 est transféré "à la volée" au RMN suivant, ce qui assure une compatibilité totale entre tous les nœuds CN et RMN au sein du réseau. Chaque RMN doit être capable de configurer tous les appareils du réseau, excepté les autres RMN. Ce modèle de redondance autorise un large éventail de topologies réseaux. Les RMN peuvent accéder à un réseau simple via un hub. Une autre topologie consiste à placer des RMN et des CN dans un réseau fermé en forme d‘anneau. La topologie préconisée par Alstom inclut quant à elle des lignes redondantes : ainsi, le bus est protégé, que le dysfonctionnement soit dû à une défaillance du MN ou à la détérioration d’un câble.
