# IEC 61158 / IEC 61784 — Réseaux de communication industriels (bus de terrain)

> IEC 61158 définit les spécifications de protocole pour les bus de terrain industriels, tandis que IEC 61784 spécifie les profils de communication (CPF) qui font correspondre les protocoles réels — PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus, Foundation Fieldbus, DeviceNet et autres — au cadre IEC. Ensemble, elles constituent la base normative de tous les principaux standards de bus de terrain industriel et d'Ethernet industriel.

- Source : https://industryhub.site/fr/standards/iec-61158
- Organisme : IEC
- Famille : Communication Industrielle
- Statut : current
- Première publication : 1999
- Dernière révision : 2019 (Edition 7)
- Édition : 7
- Accès : Payante (boutique IEC — prix par partie)
- Langue : français

## Structure du document

- **IEC 61158-1** — Vue d'ensemble et guide : Partie introductive — domaine d'application, structure, vue d'ensemble des familles de bus de terrain et leurs spécifications de couche physique et de couche liaison de données. Le point d'entrée dans la série multi-parties.
- **IEC 61158-2** — Spécification et définition de service de la couche physique : Définit le support physique — type de câble, connecteur, niveaux de signal, variantes à sécurité intrinsèque (IS) pour les zones dangereuses. La couche physique de Foundation Fieldbus H1 (31,25 kbit/s) et de PROFIBUS PA est définie ici.
- **IEC 61784-1** — Jeux de profils pour la fabrication continue et discrète — Familles de profils de communication : La référence normative principale : fait correspondre les familles de protocoles réels (CPF 1 = Foundation Fieldbus, CPF 3 = PROFIBUS/PROFINET, CPF 2 = CIP/EtherNet/IP, CPF 15 = Modbus) au cadre IEC 61158. La norme à citer lors de la spécification d'un protocole.
- **IEC 61784-2** — Profils supplémentaires pour l'Ethernet industriel : Étend la couverture CPF aux variantes d'Ethernet industriel — PROFINET IRT, EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, SERCOS III. Définit les classes de performance en temps réel.
- **IEC 61784-3** — Bus de terrain de sécurité fonctionnelle (PROFIsafe, CIP Safety) : Définit les profils de communication de sécurité au-dessus des bus de terrain standard — PROFIsafe (CPF 3), CIP Safety (CPF 2) et autres. Référence pour les systèmes instrumentés de sécurité SIL 2/3 utilisant un bus de terrain.
- **IEC 61784-5** — Installation des bus de terrain : Exigences d'installation — cheminement des câbles, mise à la terre, blindage, longueurs maximales des segments. Guide de conception pratique pour les installations PROFIBUS DP, PROFIBUS PA et Foundation Fieldbus H1.

## Concepts clés

- **Famille de profils de communication (CPF) (CPF)** : IEC 61784-1 organise tous les protocoles industriels en numéros CPF : CPF 1 = Foundation Fieldbus (FF H1, HSE), CPF 2 = CIP (EtherNet/IP, DeviceNet, ControlNet), CPF 3 = PROFIBUS DP/PA + PROFINET, CPF 15 = Modbus RTU/TCP. Les numéros CPF apparaissent dans les fiches techniques et les documents d'approvisionnement.
- **PROFIBUS DP** : Process Field Bus — Périphérie décentralisée. Basé sur RS-485, jusqu'à 12 Mbit/s, architecture maître-esclave. Le bus de terrain dominant dans la fabrication discrète et de processus en Europe. DP-V0 (E/S cycliques), DP-V1 (lecture/écriture de paramètres acycliques), DP-V2 (commande de mouvement isochrone). En cours de remplacement par PROFINET.
- **PROFIBUS PA** : Variante d'application de processus utilisant la couche physique IEC 61158-2 (codage Manchester, 31,25 kbit/s, sécurité intrinsèque). Utilisé pour connecter les instruments de terrain (transmetteurs, vannes) dans les zones dangereuses via un coupleur de segment PA/DP. Peut alimenter les appareils depuis le bus.
- **PROFINET** : Process Field Net — successeur Ethernet industriel de PROFIBUS DP. Basé sur TCP/IP (100 Mbit/s ou 1 Gbit/s). Trois classes de conformité : CC-A (TCP/IP standard), CC-B (temps réel RT, ~1 ms de cycle), CC-C (temps réel isochrone IRT, ≤1 µs de gigue). Dominant dans les nouveaux projets d'automatisation européens.
- **EtherNet/IP** : Protocole Ethernet industriel utilisant la couche physique IEEE 802.3 standard et TCP/IP + UDP, avec la couche applicative CIP (Common Industrial Protocol) — la même couche applicative que DeviceNet et ControlNet. Dominant dans l'automatisation nord-américaine (écosystème Rockwell).
- **Foundation Fieldbus (FF)** : H1 (31,25 kbit/s, compatible IS, alimentation par le bus 2 fils) pour les instruments de terrain — l'alternative entièrement numérique à HART. HSE (High Speed Ethernet) pour le niveau de supervision. Supporte les blocs fonctionnels s'exécutant dans les appareils de terrain (concept de régulation dans le terrain). Commun dans les secteurs pétrolier et gazier et chimique.
- **Modbus RTU / Modbus TCP** : Protocole maître-esclave simple (1979, Modicon). RTU sur RS-485/RS-232 ; TCP sur Ethernet. Omniprésent pour l'intégration simple d'appareils (variateurs, compteurs, analyseurs). Pas de description d'appareil standard, pas de découverte automatique — limité à la lecture/écriture simple de registres.

## Vue d'ensemble

IEC 61158 et IEC 61784 forment ensemble le cadre normatif pour les **protocoles de bus de terrain industriel et d'Ethernet industriel**. Plutôt que de définir un protocole universel unique, IEC 61784-1 regroupe les principaux protocoles concurrents en familles de profils de communication (CPF), donnant à chacun une identité normalisée.

En pratique, le choix du bus de terrain est déterminé par le secteur industriel, la géographie et le fournisseur de système de contrôle :

| Protocole | Secteur typique | Région | Tendance |
|-----------|----------------|--------|---------|
| PROFIBUS DP | Discret + processus | Europe | Mature, en cours de remplacement par PROFINET |
| PROFIBUS PA | Processus (zones IS) | Europe | Encore déployé, alternative FF H1 |
| PROFINET | Discret + processus | Europe | En croissance, nouveaux projets |
| EtherNet/IP | Discret + processus | Amériques | En croissance |
| Foundation Fieldbus H1 | Processus (instruments de terrain) | Pétrole & gaz, chimie | Stable |
| Modbus TCP/RTU | Tous secteurs | Mondial | Héritage + intégration simple |
| EtherCAT | Commande de mouvement | Mondial | Servo haute performance |

## Principes de sélection du bus de terrain

### Pour les nouveaux projets d'installations de processus (instruments de terrain)
- **HART** (IEC 62591) reste dominant pour les instruments simples 4–20 mA + numérique
- **PROFIBUS PA** ou **Foundation Fieldbus H1** pour le bus entièrement numérique, notamment dans les zones dangereuses avec alimentation à sécurité intrinsèque
- **Wireless HART (IEC 62591)** pour les emplacements difficiles à câbler

### Pour la nouvelle automatisation discrète/hybride (E/S, variateurs, automates)
- **PROFINET** (écosystème Siemens) ou **EtherNet/IP** (écosystème Rockwell) — choisir en fonction de la plateforme de système de contrôle
- **EtherCAT** pour les axes de commande de mouvement haute vitesse

### Communication de sécurité (IEC 61784-3)
Les E/S à indice de sécurité et l'intégration des variateurs nécessitent un profil de communication de sécurité superposé au bus de terrain standard : **PROFIsafe** sur PROFINET/PROFIBUS, **CIP Safety** sur EtherNet/IP.

## PROFIBUS PA — Règles de conception des segments

| Paramètre | Valeur |
|-----------|--------|
| Débit binaire | 31,25 kbit/s |
| Longueur maximale du segment | 1 900 m (sans répéteur) |
| Nombre max. d'appareils par segment | 32 (physique), typiquement 10–15 (budget d'alimentation par le bus) |
| Variantes de barrières IS | Barrière zener, isolateur galvanique |
| Topologie | Ligne principale + dérivations |

## Industries concernées

process, oil-and-gas, manufacturing, energy, water-treatment, pharmaceuticals

## Pour aller plus loin

- [IEC 61784-1 — Boutique IEC](https://webstore.iec.ch/publication/6040)
- [PROFIBUS & PROFINET International (PI)](https://www.profibus.com)
- [ODVA — EtherNet/IP et CIP](https://www.odva.org)
- [FieldComm Group — Foundation Fieldbus et HART](https://www.fieldcommgroup.org)