ARS3 : MODBUS Département GEII – Année universitaire 2011-2012.

Présentation au sujet: "ARS3 : MODBUS Département GEII – Année universitaire 2011-2012."— Transcription de la présentation:

1 ARS3 : MODBUS Département GEII – Année universitaire

2 MODBUS Développé par MODICON en 1979
Protocole d ’échange « CLIENT/SERVEUR » Requête (request) Client Serveur Réponse (reply)

3 MODBUS Un des plus utilisés dans la communication entre automates industriels s ’adapte au nouvelle technologie: intègre TCP/IP permet une communication sur différents supports entre différents équipements

4 MODBUS

5 MODBUS N ’implémente que les couches 1, 2 et 7 du model OSI, sauf sous TCP/IP

6 MODBUS 1 Protocol Application

7 Protocol Application Couche application définie PDU (Protocol Data Unit) indépendant de la couche liaison et du support de transmission Couche liaison Adresse Contrôle Couche application Code fonction Données Couche liaison rajoute des champs pour constituer ADU (Application Data Unit)

8 PDU Client ->Serveur
Code fonction Data Client Envoi une requête Serveur Code fonction 1 octet code fonction [1;127] code exception [128;255] Data : n octets , dépend du code fonction et contient habituellement des variables. Peut être nul.

9 PDU Serveur ->Client
Si pas d ’erreur Client Attend la réponse Serveur Exécute l ordre, renvoie la réponse Code fonction Data Les données demandées en mode lecture Les données reçues en mode écriture Celui envoyé par le client

10 01|00|13|00|13 Serveur Client 01|03|CD|6B|05 Sortie 27 à 20
0x01 : code de la fonction lecture des sorties tout ou rien 0x0013 : code hexa sur 2 octets de la première sortie 0x0013 : nombre de sorties à lire, codé en hexa sur 2 octets 01|00|13|00|13 Serveur Client 0x01 : code de la fonction demandée par le client 0x03 : nombre d’octet à suivre 0xCD : état des sorties 27 – 20 0x6B : état des sorties 35-28 0x05 : état des sorties 01|03|CD|6B|05 0xCD=> Sortie 27 à 20 LSB MSB

11 Celui envoyé par le client mais en mettant le MSB à 1
Si erreur! Client Attend la réponse Serveur Détection d ’erreur, renvoie la réponse Code fonction Code Erreur Celui envoyé par le client mais en mettant le MSB à 1

12 01|04|A1|00|01 0x01 : code de la fonction lecture des sorties tout ou rien 0x04A1 : code hexa sur 2 octets de la première sortie 0x0001 : nombre de sorties à lire, codé en hexa sur 2 octets Serveur Client 81|02 0x81 : code de la fonction demandée par le client+0x80 0x02 : code correspondant à une adresse inexistante

13 MODBUS 2 MODBUS sur liaison série

14 MODBUS série maitre -> Client esclave(s) -> Serveur(s)
Couche 1 et 2 du model OSI liaison 2 fils sur interface EIA/TIA-485 (RS485) protocole de type maître/esclave maitre -> Client esclave(s) -> Serveur(s) topologie en bus

15 protocole maitre/esclave
1 seul maître parle, le(s) esclave(s) écoute(nt) communication toujours à l ’initiative du maître esclaves ne communiquent pas entre eux 2 modes de communication diffusion (broadcast) individuel (unicast)

16 Mode Broadcast Requête envoyée à tous les esclaves
Requête d ’écriture uniquement Requête envoyée à l ’adresse 0x00 Pas de réponse des esclaves

17 Mode Unicast Maitre adresse 1 seul esclave à la fois
Après traitement de la demande, esclave renvoie sa réponse

18 Mode Unicast maître n ’a pas d ’adresse
Règles d ’adressage maître n ’a pas d ’adresse adresse 0 réservée au mode broadcast adresses esclaves [1;247] adresses [248;255] sont réservées une adresse unique pour chaque esclave

19 TRAME MODBUS adresse du récepteur détection d ’erreur de transmission
L application fournie le PDU la couche liaison rajoute les informations adresse du récepteur détection d ’erreur de transmission

20 trame MODBUS Tout échange contient deux trames :
1. une demande du maître … 2. … et une réponse de l'esclave ! Chaque trame contient 4 types d'informations TRAME ADU= Application Data Unit PDU modbus PDU= Protocol Data Unit Adresse Code fonction data CRC Ou LRC 1 octet Entre 1 et 247 Identifie Le destinataire 1 octet Entre 1 et 127 X octets Complément d'informations (dépend du code Fonction) 2 octets Contrôle de validité

21 Contrôle d ’erreur MAITRE Esclave Ne renvoie rien
N°esclave Code fonction Données CRC16 N°esclave Code fonction Données CRC16 Calcul du CRC16 Calcul du CRC16 Comparaison des CRC16 CRC16 identique Ne renvoie rien Exécute l ’action et répond au client

22 MODBUS série RTU (Remote Terminal Unit)
2 modes de transmission RTU (Remote Terminal Unit) ASCII (American Standard Code for Information Interchange) le mode de transmission doit être configuré de façon identique pour tous les équipements branchés sur le bus.

23 Mode RTU 1 bit de start 8 bits de donnée (LSB en premier)
Rappel Trame MODBUS Envoi d ’un octet sur le support physique 1 bit de start 8 bits de donnée (LSB en premier) 1 bit de parité (paire) 1 bit de stop

24 Transmission RTU Forme physique des données
Start Data parité Stop Forme physique des données 1 bit 8 bits 1 bit 1 bit La detection d ’erreur est assurée par un calcul de type CRC Cyclical Redundancy Checking

25 Mode ASCII 1 bit de start 7 bits de donnée (LSB en premier)
Trame MODBUS constituée de 2 caractères ASCII pour coder un octet Envoi d ’un caractère sur le support physique 1 bit de start 7 bits de donnée (LSB en premier) 1 bit de parité (paire) 1 bit de stop

26 Transmission RTU Contrairement au mode RTU, la détection de debut et fin de trame n ’est pas assuré par des silences sur la ligne, mais par: un caractère de « start » « : » (0x3A) une chaîne de fin constitué de 2 commandes « CR LF » (0x0D et 0x0A) Start Data parité Stop Forme physique des données 1 bit 7 bits 1 bit 1 bit La detection d ’erreur est assurée par un calcul de type LRC Logitudinal Redundancy Checking

27 Communication maître esclave
Comportement du maître Traitement erreur fini/ Requête envoyée en diffusion / run compteur Taround Idle Taround expiré Requête envoyée / run compteur Time out Traitement réponse Attendre Taround Réponse reçue/ arrêt compteur Tout Erreur dans la trame/ Attente réponse Réponse reçue/ Traitement erreur Time out expiré/

28 Communication maître esclave
Comportement de l ’esclave

29 Communication maître esclave
Evolution temporelle d ’une communication

30 Interface physique 2 fils logique négative
Nouveau système sur RS485 standard 2 fils logique négative 9600 ou bps (par défaut) connectique RJ45

31 Interface physique Topologie en bus

32 Interface physique Câblage 2fils (typique)

33 Interface Physique 150 W 120 W // 1nF
LT: Termination Line, limte les problèmes de réflexion sur la ligne 150 W 120 W // 1nF Pull-Up Pull-Down: polarisation de la ligne, assure un état stable en l’absence de communication sur la ligne

34 Interface physique RJ45 2 fils

35 Interface physique Solution 4 fils

36 Interface Physique Connectique RJ45 en 4 fils

37 Interface physique Passage de 4 fils à 2fils

38 MODBUS 3 MODBUS sur TCP/IP

39 MODBUS TCTIP Permet la communication entre équipements utilisant différents mode de communication

40 trame MODBUS MODBUS sous TCP/IP Le serveur est sur le PORT : 502
TRAME MODBUS/TCP Une en tête spécifique est utilisée en TCP/IP pour identifier l'APU MODBUS : MBAP MODBUS APPLICATION PROTOCOL HEADER ADU= Application Data Unit PDU= Protocol Data Unit En tête MBAP Code fonction data esclave MODBUS est remplacée par l'octet Unit Identifier de l'en tête MBAP

41 trame MODBUS Structure du MBAP champ longueur description Identifiant
de transaction 2 octets Identifiant d'une transaction de type MODBUS: Demande/réponse Identifiant de protocol 2 octets Protocole MODBUS = 0 taille 2 octets Nombre d'octets à suivre (UI+DATA) Identifiant D'unité 1 octet Remplace la notion esclave sur le réseau TCP/IP

42 Protocole MODBUS Services supportés par MODBUS
Voici la liste des codes fonction (tous les équipements ne supportent pas tous les codes fonction) Écriture de n mots internes ou de registres consécutifs ,param1=adresse param2=Nbre mots, param3=Nbre d'octets, params[i]=valeurs 16h Écriture de n bits internes ou de sortie consécutifs ,param1=adresse param2=Nbre bits, param3=Nbre d'octets, params[i]=valeurs 15h Écriture d'un mot registre ou registre ,param1=adresse param2=valeur 06h Écriture d'un bit interne ou de sortie,param1=adresse param2=0000 ('0') ou FF00('1') 05h Lecture de n mots registre d'entrée ,param1=adresse param2=quantité 04h Lecture de n mots internes ,param1=adresse param2=quantité 03h Lecture de n bits d'entrée ,param1=adresse param2=quantité 02h Lecture de n bits de sortie ,param1=adresse param2=quantité 01h Fonction Code