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La communication MODBUS RTU Généralités sur la communication Le protocole MODBUS RTU

Liaison série : La liaison série asynchrone est retenue pour la communication entre divers appareil dans un contexte industriel. Les informations (octets) sont transmises de manière irrégulière. L’intervalle de temps entre 2 bits de l’octet est cependant fixe. Souvent un bit de start et de stop encadrent chaque octet. Il existe la liaison série synchrone qui nécessite la mise en œuvre d’un troisième fil qui n’est autre que le signal d’horloge permettant de synchroniser l’émetteur et le récepteur. Les informations (octets) sont transmises de manière continue. La ligne ne comporte qu'un fil ; les éléments binaires d'informations (bits) d'un mot ou caractère sont alors envoyés successivement les uns après les autre (serialisation) au rythme d'un signal d'horloge. Le récepteur effectue I'opération inverse: transformation Série/parallèle à partir de son horloge ayant la même fréquence que celle de I'émetteur.

Les modes de transmission : FULL DUPLEX : Dans ce mode, chaque partie peut émettre et recevoir en même temps. Cette forme de communication permet aux organes de traitement d'émettre en même temps (donc de recevoir en même temps aussi) Cela nécessite dans ce cas, 2 voies de communication. SIMPLEX : Dans ce mode, l'émetteur émet des ordres, le récepteur les exécute uniquement. Le récepteur ne peut pas renvoyer un message. HALF DUPLEX : Dans ce mode, émetteur et récepteur peuvent recevoir et envoyer des messages. Cependant, chaque partie ne peut pas émettre et recevoir en même temps.

La topologie :

Câblage de la communication sur l’installation :

La liaison multipoint : Exemple : Un cours dispensé à des élèves. En effet,le professeur parle à l'ensemble de la classe.Lorsque le professeur pose une question, l'élève lève le doigt (demande de communication). A ce moment là,l'élève peut communiquer avec le central (le professeur). La liaison MULTIPOINT implique la présence de plusieurs interlocuteurs (au moins 3).Ce type de liaison comporte généralement un central pouvant émettre des messages simultanément à tous les récepteurs. Par contre,chaque récepteur,autre que le central,ne peut émettre simultanément avec d'autres récepteurs.Pour pouvoir émettre, il doit attendre que la ligne de transmission soit libre pour émettre un message

Technologie de la transmission Standards ( normes ) les plus utilisés ARCHITECTURE Topologie Longueur maximale Une boucle de courant de 20mA est une liaison multipoints via un câble de 4 fils (le nombre de points dépend des types d’émetteurs/ récepteurs) en bus 3000m à une vitesse de 1200 bps et 300m à 9600 bps Une liaison RS232 est une liaison via un câble de 3 fils minimum point à point 15m à 19200 bps Une liaison RS422 est une liaison via un câble de 4 fils minimum pour fonctionnement en full duplex 1200m à 19200 bps Une liaison RS485 est une liaison multipoints (32 maxi) via un câble de 2 fils minimum pour fonctionnement en half duplex RS 232 C ou V24 Elle comporte 2 lignes de transmission des données: une pour chaque sens, ainsi qu'un ensemble de lignes de contrôle et de commandes nécessaires à I'établissement d'un canal de communication. Toutes ces lignes sont référencées par rapport à un fil commun (terre de signalisation ou retour commun). La liaison RS 232 C est définie pour une longueur maximum de 15 mètres et un débit au plus égal a 20 Kbps. RS 422A, RS 485 Le standard RS 422A diffère fondamentalement de la liaison RS 232 C car il définit un mode de transmission différentiel. Le standard RS 485 est une extension du standard RS 422A permettant des liaisons multipoint aussi bien que point a point. La norme RS 485 consiste à boucler l'émetteur sur le récepteur Bit : 0 logique : tension entre +5 et 15V 1 logique : tension entre -5 et -15V Boucle de courant La particularité de cette norme est que la transmissions des bits de données se fait non pas en niveaux de tensions mais en niveaux de courants. La liaison par boucle de courant 20 mA est sans doute la plus ancienne des liaisons séries et n'a jamais fait I'objet d'une normalisation. Elle se compose de deux boucles, une pour I'émission I'autre pour la réception, parcourues ou non par un courant de 20 mA obtenu à partir d'une source de tension. La longueur maximale des liaisons < 1200 m ; débit jusqu'à 10 Mbits. Son utilisation est pour des liaisons industrielles. Présence d'un courant de 20 mA = 1 LOGIQUE Pas de courant de 20 mA = 0 LOGIQUE

La vitesse de transmission : Elle définit la vitesse d'émission d'une information élémentaire. L'information élémentaire dans le cas des machines, c'est le bit. Cette vitesse se mesure en bits par seconde ( BPS ). Par exemple : Une vitesse de transmission de 19200 bit/s permet de transmettre un bit en : 1/19200 s soit 52,1 µs Nombre de bits Vitesse =-------------------- temps d’émission Plus la vitesse de transmission est élevée,et plus un message sera transmis rapidement. Pour pouvoir communiquer correctement, l'émetteur et le récepteur doivent fonctionner à la même vitesse. Certaines vitesses sont souvent utilisées : 4800 BPS, 9600 BPS, 19200 BPS, 28800 BPS, etc...

Le Protocole MODBUS RTU : Le protocole MODBUS RTU utilise une communication série asynchrone en HALF-DUPLEX multipoint. Le protocole de communication MODBUS RTU possède une structure hiérarchisée. (un maître et plusieurs esclaves) Question/réponse : Les demandes du Maître sont adressées à un Esclave donné. La réponse est attendue en retour de la part de l'Esclave interrogé

Les fonctions MODBUS : Le tableau suivant indique les 19 fonctions Modbus : Tous les équipements ne supportent pas toutes les fonctions. L'Altivar 31 n’en gère que 4. Le tableau précise ces 4 fonctions gérées, et en précise les limites. Utilisé par exemple quand le maître (automate) veut connaître le courant circulant dans l’esclave (variateur ou démarreur contrôleur)

Les trames MODBUS de codage RTU : TRAME COMPLETE : Une question, une réponse ou une diffusion est une trame envoyée au correspondant désiré Adresse 1 octet Trame : suite de bits émis de façon interrompue par un équipement sur le réseau et dont l’ensemble constitue une information cohérente interprétable par le ou les destinataires (messages, questions ou réponses, diffusion d’une valeur…) Fonction 1 octet Informations n octets (dépend de la fonction) Contrôle 2 octets Une trame de question se décompose en plusieurs éléments qui sont envoyés suivant cet ordre : 1 Tout d’abord l’adresse de l’esclave avec lequel communique le maître 2 En suite le code de la fonction (lecture, écriture ..) 3 Puis des information concernant la fonction (exemple : numéro de registre à lire suivi du nombre de registres à lire) 4 Enfin 2 octets contrôlent les erreurs de transmission clôture la trame Rappel : un octet représente 8 bits

Trame d’une question (lecture): Les informations à transmettre sont pour une lecture : EXEMPLE : lecture du registre 3201 (ETA) de l’esclave 5 2 Octets pour contrôler la communication (valeur issue d’un calcul avec l’adresse, le code fonction et les informations) Adresse de l’esclave interrogé : 5 Soit en binaire : Le nombre de registres à lire à partir du numéro précédent : 1 Soit en binaire : Le numéro du registre à lire : 3201 (16#0C18) Soit en binaire : Soit en binaire : 0000 0101 0000 0011 0000 1100 0001 1000 0000 0000 0000 0001 xxxx xxxx xxxx xxxx Adresse 1 octet Fonction 1 octet Informations n octets (dépend de la fonction) Contrôle 2 octets 2 octets (N° registre) + 2 octets (Nbre de regitres)

Transmission d’un octet : La transmission d’un octet ne consiste pas à envoyer que les 8 bits de données : Il est précédé par un bit de start qui indique au destinataire le début de l'émission d’un octet Suivi des 8 bits de données à transmettre Viens ensuite un bit de parité. Le bit de parité est un des systèmes de contrôle les plus simples. La valeur du bit de parité est fonction du nombre total de bits à 1 lorsqu’on prend en compte les bits de données et de parité. S'il apparaît une discordance entre le nombre de 1 Logiques dénombré à la réception et le nombre indiqué par ce bit de parité,c'est qu'il y a erreur de transmission. Et enfin 1 ou 2 bits de stop qui indique la fin d'émission Adresse 1 octet Fonction Informations n octets (dépend de la fonction) Contrôle 2 octets 0000 0101 0000 0011 0000 1100 0001 1000 0000 0000 0000 0001 xxxx xxxx xxxx xxxx Exemple : transmission de l’adresse de l’esclave 5 Parité : 2 réglages PAIRE ou IMPAIRE Pour que le bit de parité soit égal à 1 : Si le réglage est Paire, il faut que le nombre de bits de données à 1 soit impaire. Si le réglage est impaire, il faut que le nombre de bits de données à 1 soit paire. Ici il a 2 bits à 1 (le bit 0 et le 2) le réglage est paire donc le bit de parité est égal à 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 1 Bit Bit 3 1 Bit 2 Bit 1 1 Stop Parité Start ?

Lecture de N mots (fonction 3)

FIN