Les topologies de bus en automatisme industriel
Ligne, anneau, étoile, arbre : chaque topologie a ses avantages et ses contraintes, et pèse sur l'architecture du système comme sur son efficacité.
La topologie de bus décrit la manière dont les équipements sont reliés entre eux dans un réseau. En automatisme industriel, la grande variété de bus de terrain employés se traduit par des topologies elles aussi variées. Lesquelles distingue-t-on, et qu'est-ce qui les caractérise ?
La topologie en ligne (bus)
C'est l'une des formes les plus simples. Tous les équipements y sont reliés en séquence linéaire, chacun étant directement raccordé à une ligne commune : le bus. PROFIBUS en est un bon exemple en automatisme industriel : il permet une communication efficace entre unités de commande et équipements de terrain.
- Simplicité : installation et configuration faciles.
- Économie : moins de câblage, donc des coûts réduits.
- Évolutivité : de nouveaux équipements s'ajoutent sans perturber le réseau.
- Sensibilité aux défauts : un défaut sur le câble de bus peut affecter tout le réseau.
- Longueur limitée : la longueur totale du bus est bornée, ce qui restreint l'étendue.
La topologie en anneau
Tous les équipements sont disposés en cercle fermé. Chacun a exactement deux voisins et communique le long de l'anneau. Le Token Ring, bien que peu répandu dans les réseaux modernes, illustre bien ce fonctionnement.
- Intégrité des données : la structure en anneau réduit la probabilité de collision.
- Fonction de répéteur : chaque équipement peut régénérer le signal, ce qui allonge les distances et améliore la qualité.
- Complexité : installation et dépannage plus délicats.
- Dépendance : la défaillance d'un seul équipement peut interrompre tout l'anneau.
La topologie en étoile
Chaque équipement est relié à un concentrateur ou à un commutateur central, par lequel transitent systématiquement les données échangées. Les réseaux Ethernet emploient souvent cette topologie, qui facilite la maintenance et la montée en charge.
- Fiabilité : la panne d'un équipement n'affecte pas les autres.
- Dépannage simple : les problèmes se localisent et se corrigent facilement.
- Point de défaillance central : la panne du concentrateur peut arrêter tout le réseau.
- Coût : davantage de câbles et un élément central à financer.
La topologie en arbre
Souvent qualifiée de hiérarchique, elle mêle étoile et bus : une ligne centrale à laquelle sont raccordés plusieurs réseaux en étoile, chacun se comportant comme une branche indépendante.
Le CAN en est un bon exemple. Il repose fondamentalement sur une topologie bus, où tous les équipements sont reliés à une ligne de communication commune, ce qui permet une transmission efficace et peu coûteuse. Il peut toutefois être étendu en arbre pour gagner en portée et en souplesse, au moyen de ponts et de répéteurs qui relient plusieurs segments entre eux. On obtient ainsi une structure plus riche et plus performante, à la hauteur des systèmes de grande taille, sans renoncer aux atouts fondamentaux du bus que sont la simplicité et la fiabilité. Voir notre article consacré aux topologies CAN.
- Souplesse : combine les atouts de l'étoile et du bus.
- Extensibilité : permet une architecture structurée et hiérarchique.
- Complexité : conception et mise en œuvre plus lourdes.
- Sensibilité : comme pour le bus, un problème sur la ligne principale peut affecter l'ensemble.
En résumé
Chaque topologie a ses avantages et ses contraintes propres, de la simplicité économique de la ligne à la souplesse extensible de l'arbre. Le choix d'un bus de terrain donné peut toutefois lier l'utilisateur aux conditions de topologie qui l'accompagnent : chaque bus impose ses structures réseau, lesquelles influent fortement sur l'architecture du système.
