Guide Modbus/RS485

SOLIA Concept
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FRANCE
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Guide Modbus/RS485
Table des matières
A INTRODUCTION..................................................................................................................................1
B PRÉSENTATION MODBUS.................................................................................................................2
C BUS RS485.........................................................................................................................................2
D TOPOLOGIE RS485............................................................................................................................2
D.1Mode commun et isolation galvanique..........................................................................................3
D.2Câblage et Blindage......................................................................................................................3
D.3Nombre d'appareil et longueur de câble.......................................................................................3
D.4Résistance de polarisation............................................................................................................3
D.5Résistance de terminaison............................................................................................................3
E TEST BUS............................................................................................................................................4
F CARTE EXTENSION MODBUS RS485..............................................................................................4
A INTRODUCTION
Un bus de terrain local (restant dans un bâtiment ou inter-bâtiment) doit être mis en place pour pouvoir connecter différents
appareils surveillant et contrôlant les servitudes. Ce bus doit être robuste, extensible, ouvert et permettant des connexions à
l’échelle d'une installation industrielle ou d'une exploitation.
Pour répondre à ces contraintes, SOLIA Concept fait le choix de mettre en place un bus de terrain éprouvé le MODBUS
RTU via RS485.
Ce bus équipe de nombreux matériels standards sur le marché. Il permet également de séparer les différentes fonctions et
donc d'augmenter la robustesse générale.
B PRÉSENTATION MODBUS
MODBUS est un protocole de communication non-propriétaire créé en 1979 fonctionnant sur le mode Client/Serveur et
permettant une communication entre un Client (Maitre) et un ou plusieurs Serveurs (esclave).
Chaque esclave possède une adresse (nombre de 1 à 247) qui sert d'identifiant dans le bus. De très nombreux appareils sont
disponibles avec le protocole Modbus. Il est un standard en milieu industriel. Certains appareils (compteur, variateur de
vitesse...) sont uniquement esclaves, d'autre (automate, PC...) peuvent être maître ou esclave.
Le maître peut venir interroger les différents esclaves grâce à leur adresse et différentes fonctions (lecture, écriture...). Le
maître a ainsi la possibilité de connaître les informations de chaque esclave et/ou de les piloter. Les informations disponibles à
la lecture ou à l'écriture sont disponibles dans la documentation des appareils.
Le protocole MODBUS est dans le domaine public et sa spécification est publique (exemple de documentation : PI–MBUS–
300 Rev. J).
C BUS RS485
Le bus RS485 est un bus normalisé par la norme EIA-485 et le guide d‘application TSB-89-A utilisant une paire
torsadée pour transmettre des données par des variations de tension en mode différentiel. Il permet une communication
de type liaison série avec un maximum de 32 appareils, sur une distance allant jusqu'au kilomètre selon la vitesse de
transmission.
La norme définit les trois points d'interface du générateur (lignes de signaux); «A», «B» et «C». Les données sont
transmises sur "A" et "B". "C" est une référence de masse. L'état logiques 1 (off) et 0 (on), est donné par la polarité entre
les bornes A et B (différentiel de tension). Si A est négatif par rapport à B, l'état binaire est 1.
D TOPOLOGIE RS485
Illustration 1: Configuration du bus RS485 deux fils
D.1 Mode commun et isolation galvanique
La norme impose une tension de mode commun comprise entre -7V et +12V. Cette tension représente sur un appareil
la tension entre la masse (0V - « C ») de l'appareil et la paire « AB ». Pour éviter que cette tension de mode commun ne
dépasse les tolérances et détruise l'appareil il existe deux moyens :
- Raccorder ensemble les potentiels de référence (0 V) de tous les appareils,
- Isoler galvaniquement les appareils pour s'assurer que les tensions entre masses et terres ne soient pas
destructrices.
Pour des appareils n'étant pas dans le même
bâtiment ou susceptibles d'avoir une différence de
potentiel entre leur « terre » respective (arrivée
d'alimentation différente...) il est nécessaire d'utiliser
une solution isolée galvaniquement. Un fil de commun
devra relier les appareils (borne C/0V de la carte RS485
Isolé) en reliant le fil à la terre à un seul point , sur un
seul appareil (généralement au niveau du maître). Le
blindage devra également être mis à la terre en un seul
point (même point que que le fil de commun).
Pour des appareils non référencés à la terre, un fil de
commun devra relier les appareils (borne C/0V).
Pour des appareils étant référencés à la terre, ne
possédant pas d'option d'isolation galvanique et n'étant
pas éloignés (même bâtiment), il est nécessaire de
vérifier les différences de potentiel entre les terres des
appareils. Il peut être nécessaire de relier les appareils
avec un fil de commun (borne C/0V). Le blindage peut
être utilisé comme commun.
D Présentation MODBUS via RS485 V1.1
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D.2 Câblage et Blindage
La topologie recommandée est une topologie en série
(illustration 2) car elle limite le plus les réflexions de
signaux. On tolère toutefois des dérivations d'une
trentaine de centimètres.
Pour le câblage utiliser une paire torsadée blindée avec
tresse de section minimale 0,20 mm² (AWG 24), de
faible capacité spécifique (<100pF/m) et d'impédance
120 ohm @ 100 kHz.
Illustration 2: Câblage du bus RS485
Ex : 3106A BELDEN
D.3 Nombre d'appareil et longueur de câble
Un émetteur RS485 doit pouvoir communiquer avec au maximum 32 unités de charge (32 appareils). Au delà il faut
utiliser un répéteur. La longueur maximal du bus est de 1000 mètres à 19200 bits par seconde. Si la longueur est élevée
pensez à réduire la vitesse de transmission si la communication est difficile.
D.4 Résistance de polarisation
La norme RS485 impose un niveau différentiel d'au moins 200 mV pour la détection du niveau de signal. Pour cela des
résistance de polarisation doivent être mises sur une des extrémités du bus, généralement au niveau du maître (voir
illustration 1, résistances Rp). Pour vérifier la bonne polarisation, une méthode simple consiste à positionner la source de
polarisation au début du bus (coté maître) et de vérifier le niveau de tension à l’autre extrémité du bus.
D.5 Résistance de terminaison
Les résistances de terminaison sont de même valeur que l’impédance de ligne (résistance de 120 ohms) et permettent
de supprimer au maximum la réflexion du signal. Elles doivent être placées à chaque extrémité du bus (voir illustration 1,
résistances Rt).
Présentation MODBUS via RS485 V1.1
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E TEST BUS
Programmation :
→ Vérifier que sur le bus tous les appareils ont une adresse différente.
→ Vérifier que les paramètres de transmission (Baudrate, Partié, Bits de stop) sont identiques sur tous les appareils.
Câblage :
→ Vérifier que la longueur du bus soit inférieure à 1000 mètres.
→ Vérifier que le bus ne parte pas en étoile. Il doit être câblé en série (voir #D.2.Câblage et Blindage).
→ Vérifier la présence des résistances de polarisation et de terminaison, le bon câblage sur A et B de chaque appareil.
→ Vérifier que le câble utilisé soit une paire torsadée blindée et vérifier le câblage, la continuité du blindage et du
commun.
→ Vérifier que que le bus ne passe pas à proximité de câble de puissance ou de machine pouvant parasiter la ligne
(moteur, transformateur, ballast, variateur de fréquence...).
Test :
→ Résistance entre « A » et « B » entre 60Ω et 120Ω (fixe).
Déconnecter le maître et les résistances de polarisation. Avec un multimètre faite les tests suivants :
→ Pas de court-circuit entre A et la terre,
→ Pas de court-circuit entre B et la terre,
Si les tests ne sont pas bons, couper le bus en deux en ajoutant une résistance de 120 ohm à la coupure. Réaliser les
tests partie par partie pour isoler le défaut.
F CARTE EXTENSION MODBUS RS485
SOLIA-Concept propose en option une carte
extension permettant une communication utilisant le
protocole MODBUS via un bus RS485.
Deux cartes sont proposées, une non isolée et une
autre offrant une isolation de 560V. Elles s'adaptent
selon votre installation et vos besoins.
Les résistances de polarisation ainsi que la résistance
de terminaison sont activables via des jumpers (J1).
Illustration 4: Carte
RS485 non isolée
Illustration 3: Carte
RS485 isolée
Malgré le soin apporté à la rédaction de ce guide, SOLIA CONCEPT ne peut être tenue pour responsable pour les
éventuelles erreurs contenant ce document.
F Présentation MODBUS via RS485 V1.1
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