TWB

Un bus à trois fils (TWB, de l'anglais « three-wire bus ») est une norme de communication série synchrone utilisée principalement dans l'automatisation industrielle et le contrôle de processus. Il transporte les signaux de données, d'horloge et de masse via un seul faisceau de câbles blindés, permettant à un contrôleur maître d'adresser et d'interroger plusieurs dispositifs esclaves sans nécessiter un câblage séparé pour chacun. La topologie simplifie l'agencement des panneaux et réduit le coût des matériaux par rapport au câblage point à point, en particulier dans les systèmes comportant des dizaines de capteurs, d'actionneurs ou de modules d'E/S distribués.

Les trois fils transportent généralement : une ligne de données (bidirectionnelle ou avec transmission/réception séparées), un signal d'horloge généré par le maître pour synchroniser le cadencement des bits, et une masse ou un retour commun. Les données sont échantillonnées et décalées par les dispositifs esclaves sur les fronts d'horloge, généralement les fronts descendants, assurant un cadencement déterministe sur le réseau. La plupart des implémentations TWB industrielles utilisent une signalisation différentielle sur des paires torsadées à l'intérieur d'un blindage pour rejeter le bruit dans les environnements d'usine difficiles avec des variateurs de fréquence, des équipements de soudage et d'autres sources d'interférences électromagnétiques.

Variantes et applications

Le TWB apparaît dans plusieurs contextes techniques, bien que le terme lui-même soit moins courant que les noms de protocoles spécifiques. Les normes série synchrones comme SPI (Serial Peripheral Interface) et l'ancien protocole 1-Wire de Dallas Semiconductor fonctionnent toutes deux sur des principes à trois conducteurs. Les systèmes de bus de terrain industriels tels que PROFIBUS et certains réseaux d'usine hérités ont adopté des topologies à trois fils comme une étape intermédiaire rentable entre la logique à relais et l'Ethernet moderne. Dans les installations PLC héritées des années 1990 et du début des années 2000, le TWB était parfois une désignation spécifique au fournisseur pour des réseaux d'E/S distribués propriétaires qui fonctionnaient à des vitesses comprises entre 9,6 kbit/s et 500 kbit/s.

La principale limitation de tout bus à trois fils est sa bande passante relativement faible et sa susceptibilité aux différences de potentiel de masse lorsque les longueurs de câble dépassent 30 mètres ou lorsque les blindages sont mal terminés. Les longueurs de stub et la fréquence d'horloge doivent être soigneusement adaptées pour éviter les réflexions et les décalages de synchronisation. À mesure que les installations industrielles ont été mises à niveau vers des réseaux plus rapides, les installations TWB ont généralement été remplacées par des protocoles basés sur Ethernet, bien que certains nœuds de contrôle embarqués et instruments de processus hérités utilisent encore des liaisons série à trois fils pour les ports de diagnostic et la communication au niveau de l'équipement.

Dans la pratique moderne, la connaissance de la terminologie TWB est principalement historique et diagnostique. Les techniciens qui dépannent des systèmes plus anciens doivent reconnaître les schémas de signaux à trois fils, vérifier la synchronisation de l'horloge avec un oscilloscope et rechercher les boucles de masse qui dégradent l'intégrité des données. La convention de dénomination persiste dans la documentation technique et les manuels d'équipement des fabricants qui prenaient en charge plusieurs options de communication dans la même famille de produits.