La communication RS485 Modbus

Présentation

Le Modbus est le protocole de communication industriel le plus couramment utilisé. Il permet la communication entre plusieurs équipements connectés sur un même réseau. Par exemple la remontée d’informations de compteurs d’énergie électrique sur un ordinateur. Ses avantages sont la flexibilité et la simplicité de mise en œuvre.

Les différents protocoles Modbus

Le Modbus RTU

Grâce à sa fiabilité et sa simplicité d’utilisation, le Modbus protocole RTU est le plus courant pour le déploiement d’un réseau en local. Il fonctionne sur le mode d’une communication entre un appareil Maître et des esclaves.
L’équipement Maître adresse une requête à un appareil esclave identifié par une adresse spécifique, qui lui adressera la réponse sollicitée. La requête peut être une commande (écriture) ou une interrogation (lecture).

La trame du Modbus RTU est constituée d’une suite de caractères hexadécimaux et contient les informations du schéma suivant. Chaque octet composant une trame RTU est codé sur 2 caractères hexadécimaux (2 fois 4 bits) La taille maximale des données est de 256 octets.

Exemple d’interrogation de la tension instantanée mesurée par un compteur électrique Modbus MCT2-163M :

• Adresse Modbus du compteur : 01
• Code fonction lecture : 03
• Adresse registre Tension : 0000

La requête prendra la forme suivante :

Et la réponse transmise par le compteur :

La valeur hexadécimale 436A999A correspond à 234,6V.

La liaison physique peut être réalisée en RS232, RS422 ou RS485 :

• La liaison RS232 est limitée à 15m; et inadaptée dans les milieux industriels qui génèrent des perturbations.
  
• La liaison RS422 est utilisée sur les ordinateurs Apple. 
  
• La liaison RS485 est la plus utilisée car elle permet d’interroger 32 équipements esclaves sur une distance maximale de 1200m.
  Au-delà il faut installer un répéteur pour 32 équipements supplémentaires, sachant que le nombre maximum d’équipement connectés à un Maitre est de 247.
  Le câblage est en liaison 2 fils, la mise à la Terre n’est pas obligatoire mais il faut installer une résistance de fin de boucle de 120Ω.

Le paramétrage des équipements

Certains paramètres doivent être ajustés pour que la communication soit possible entre les appareils. On notera qu’il est très important de vérifier ces points qui constituent les erreurs les plus fréquentes :

• L’adressage Modbus, unique pour chaque équipement de 1 à 247
• Vitesse de communication : de 1200 à 19200 bits/seconde
• Les données (trame) : 7 ou 8 bits
• La parité : Paire (even), impaire (odd) ou sans parité (none),
• Arrêt : 1 ou 2 bits de stop

Le Modbus TCP

Il fonctionne sur le mode client-serveur. Contrairement au protocole RTU, ce sont les clients qui sont actifs et doivent se connecter en protocole TCP, pour lire et écrire dans le serveur Modbus.
Le serveur est identifié par son adresse IP et le numéro de port (par défaut 502). Les clients s’y connectent à l’aide de ses informations et peuvent lire et écrire sur le serveur.
Le nombre de clients étant illimité, ce protocole est idéal pour une communication externalisée à grande échelle. Son essor est fulgurant depuis son encapsulation dans les trames Ethernet grâce à MODBUS over TCP/IP.

Les logiciels d’acquisition et de traitement

Il existe divers logiciels sur le marché permettant de lire et de programmer ses appareils ou bien des solutions plus complètes pour une supervision globale de ses équipements (se reporter au cahier technique supervision).

Les compteurs d’énergie et centrales de mesures Lettel sont fournis avec leur logiciel de lecture et de paramétrage, dont voici quelques copies d’écran :

• Valeurs instantanées :

• Données harmoniques : 

• Graphique vectoriel :