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.

Câblage et bus RS485

La liaison RS485 est la plus utilisée car elle permet d’interroger 32 équipements esclaves sur une distance maximale de 1200m.

Au-delà de cette distance ou de ce nombre d’équipements, il est nécessaire d’installer un répéteur. Chaque répéteur permet d’ajouter un nouveau segment de 32 équipements, dans la limite d’un maximum de 247 équipements adressables par un maître.

Le câblage s’effectue en liaison 2 fils et les 2 extrémités du bus RS485 doivent être terminées à l’aide de résistance de 120 ohms (résistances de terminaison). Cette terminaison permet d’éliminer les réflexions de signal et d’améliorer la stabilité ainsi que la fiabilité de la communication.

Résistance aux interférences électromagnétiques

Pour améliorer la résistance du RS485 aux interférences électromagnétiques (EMI), il est essentiel de raccorder correctement la ligne de terre et d’utiliser des câbles blindés.

Cette méthode présente un inconvénient : le potentiel de terre des dispositifs esclaves peut différer de celui du dispositif maître en raison de facteurs tels que la longueur des câbles, le bruit électrique, les interférences ou les différences de source d’alimentation, etc.

Cela peut entraîner un décalage du signal à l’arrivé du dispositif maître, provoquant des erreurs. Dans ce cas, il est recommandé d’essayer de déconnecter les lignes de terre.

L’utilisation de câbles blindés devient indispensable en présence de fortes interférences électromagnétiques sur le site.

Le blindage de différents câbles doit être connecté de manière continue, garantissant un contact permanent. Il est recommandé de le relier à la terre uniquement à une extrémité du câble.

La méthode idéale consiste à réaliser une connexion 360° autour du blindage, à l’aide d’un collier de serrage métallique ou une bague de masse, montés sur une plaque mise à la terre.

Performance CEM faible

Performance CEM acceptable

Performance CEM optimale

Mauvaise Protection

Bonne protection

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 :