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Modbus sur liaison série

Modbus sur liaison série. Etre capable d’aborder la mise en œuvre de produits Modbus sur liaison série. Les classes d’implémentation. D. Les 3 couches physiques standardisées. C. Modbus RTU et Modbus ASCII. B. Les principes de fonctionnement. A. Durée : 40 min.

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Modbus sur liaison série

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Presentation Transcript

  1. Modbus sur liaison série • Etre capable d’aborder la mise en œuvre de produits Modbus sur liaison série Les classes d’implémentation D Les 3 couches physiques standardisées C Modbus RTU et Modbus ASCII B Les principes de fonctionnement A Durée : 40 min. Expert, Pédagogie : Philippe WARIN Réalisation : Schneider-Electric

  2. LES PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT Les classes d’implémentation D Les 3 couches physiques standardisées C Modbus RTU et Modbus ASCII B Les principes de fonctionnement Les principes de fonctionnement A

  3. Protocole application Modbus Non utilisées Maître-Esclave RS485 2 fils ou 4 fils - Modbus liaison série et le modèle OSI 7 APPLICATION 6 PRESENTATION 5 SESSION 4 TRANSPORT 3 RESEAU LIAISON 2 Mode de transmission RTU ou ASCII PHYSIQUE 1 RS232

  4. Un seul maître La communication ne peut être initialiser que par le maître Requête Réponse - Principes du protocole Maître-Esclave Modbus De un à 247 esclaves

  5. PDU Modbus PDU = Protocol Data Unit = 0 à 247 Identifie le destinataire Complément d’information dépendant du code fonction = 1 à 127 Action à réaliser Contrôle de la validité Unicast 2 modes d’adressage : Broadcast - La trame Modbus liaison série Adresse Code Fonction Data CRC ou LRC Champ adresse = 1 à 247 Champ adresse = 0 (utilisé uniquement en écriture)

  6. 5 5 Code Fonct. Code Fonct. Data réponse Data requête CRC CRC Requête Réponse - Adressage mode Unicast Adresse = 1 à 247 Adr 2 Adr 1 Adr 3 Adr 4 Adr 5 Adr n

  7. Requête 0 Code Fonct. Data requête CRC - Adressage mode Broadcast Adresse = 0 Adr 2 Adr 1 Adr 3 Adr 4 Adr 5 Adr n Pas de réponse des esclaves Utilisé uniquement pour les fonctions d’écriture

  8. Analyse rép. Prépa req Attente timeout REQUETE esclave 1 Requête suivante Traitement réponse REPONSE REPONSE Requête suivante REQUETE esclave 1 - Diagramme de temps en adressage Unicast Maître Esclave 1 Esclave n Medium

  9. Attente timeout REQUETE Broadcast Requête suivante Traitement réponse Traitement réponse Requête suivante REQUETE Broadcast - Diagramme de temps en adressage Broadcast Maître Esclave 1 Esclave n Medium

  10. REQUETE esclave 1 Réémission ou requête suivante Attente time-out Détection erreur Pas de réponse REQUETE esclave 1 Réémission ou requête suivante - Diagramme de temps en cas d’erreur transmission Maître Esclave 1 Esclave n Medium

  11. MODBUS RTU ET MODBUS ASCII Les classes d’implémentation D Les 3 couches physiques standardisées C Modbus RTU et Modbus ASCII Modbus RTU et Modbus ASCII B Les principes de fonctionnement A

  12. 2 modes de transmission série définis Mode RTU Mode ASCII Optionnel Obligatoire Définit : le contenu et le format de chaque caractère son encapsulage : début et fin de la trame Mode de transmission et paramètres du port série identiques sur tous les produits.

  13. 2 digits hexa-décimaux 0x2 0xB 1 0 1 1 0 0 1 0 Mode RTU : contenu Chaque information est codée sur un octet B3 B2 B1 B0 B7 B6 B5 B4 Exemple de codage Read Device Identification = 43 = 0x2B

  14. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 Parité 1 1 1 0 Parité paire Parité impaire Exemple de codage Read Device Identification = 43 = 0x2B Exemple de codage Read Device Identification = 43 = 0x2B 0x2B comprend 4 bits à 1 0x2B comprend 4 bits à 1 Nombre pair de bits à 1 Nombre impair de bits à 1 Mode RTU : format des caractères = 11 bits Avec contrôle de parité 8 bits de donnée 1 bit de stop Start Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Parité Stop Sans contrôle de parité 8 bits de donnée 2 bits de stop Start Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Stop Stop

  15. Start >= 3,5 caract. End >= 3,5 caract. 1 octet 1 octet Contraintes de temps Trame NOK Trame OK Trame OK 0 à 252 octets 2 octets <= 1,5 car. >= 1,5 car. >= 3,5 car. >= 3,5 car. Mode RTU : format de la trame 256 octets maximum Adresse Code Fonction Data CRC

  16. 2 caractères ASCII Code ASCII "B" = 0x42 Code ASCII "2" = 0x32 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 Mode ASCII : contenu Chaque information est codée sur 2 caractères ASCII (7 bits) B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 Exemple de codage Read Device Identification = 43 = 0x2B

  17. Exemple : codage du caractère "2" en ASCII = 0x32 0x32 comprend 3 bits à 1 1 0 1 1 0 0 1 0 Parité 1 Exemple : codage du caractère "2" en ASCII = 0x32 0 1 Parité paire Parité impaire 0x32 comprend 3 bits à 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 Nombre pair de bits à 1 Nombre impair de bits à 1 Mode ASCII : format des caractères = 10 bits Avec contrôle de parité 7 bits de donnée 1 bit de stop Start Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Parité Stop Sans contrôle de parité 7 bits de donnée 2 bits de stop Start Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Stop Stop

  18. : 1 carac. CR + LF 2 carac. 0 à 2 x 252 caractères 2 carac. 2 carac. Contraintes de temps Trame NOK Trame OK Trame OK 2 caract. <= 1 à 5 sec. >= 1 to 5 sec. Pas de contrainte de temps inter-trame. Mode ASCII : format de la trame 513 caractères maximum Adresse Code Fonction Data LRC

  19. Si mode RTU : calcul CRC Parité paire ou impaire au choix CRC = Cyclical Redundancy Checking Si mode ASCII : calcul LRC LRC = Longitudinal Redundancy Checking Contrôle des erreurs de transmission 2 types de contrôle effectués coté maître et coté esclave Contrôle parité Contrôle trame Niveaumessage Niveau caractère

  20. Réémission ou Transmission défaut à l'application Détection erreur Esclave Détection erreur Réémission ou transmission défaut à l'application Comportement en cas de détection erreur L'esclave détecte une erreur de transmission Maître REQUETE Attente délai time-out Ne traite pas la requête Ne fournit pas de réponse Le maître détecte une erreur de transmission Ne traite pas la réponse Maître Attente REQUETE Traitement réponse Esclave REPONSE

  21. LES 3 COUCHES PHYSIQUES STANDARDISEES Les classes d’implémentation D Les 3 couches physiques standardisées Les 3 couches physiques standardisées C Modbus RTU et Modbus ASCII B Les principes de fonctionnement A

  22. Multi-points et point à point Pour intégration dans installation pré-existante sans modification Utilisation point à point 15 mètres maxi Vitesses de transmission : 9600 bps et 19 200 bps obligatoires avec 19,2 Kbps par défaut Autres vitesses : 1200, 2400, 4800, 38 400, 56 Kbps, 115 Kbps optionnelles - 3 interfaces électriques standardisées Modbus Obligatoire RS485 2 fils RS485 4 fils Optionnelle RS232 Optionnelle

  23. Maître E R 5 V 650 ohms 650 ohms 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF PG R R E E Esclave n Esclave 1 - Installation Modbus RS485 2 fils Topologie : type bus Paire équilibrée Commun Nombre d'équipements maxi : 32 maître inclus sans répéteur Longueur maxi : Tronçon principal : 1000 mètres à 19 200 bits/s Dérivations : 40 mètres au total

  24. Maître 5 V 650 ohms E R 650 ohms 5 V 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF PG R R E E Esclave n Esclave 1 - Installation Modbus RS485 4 fils Topologie : type bus Paire esclave Paire maître Commun Nombre d'équipements maxi : 32 maître inclus sans répéteur Longueur maxi : Tronçon principal : 1000 mètres à 19 200 bits/s Dérivations : 40 mètres au total

  25. Possible par adaptation du câblage de l'installation Possible par adaptation du câblage de l'équipement - Compatibilité câblage Modbus 2 fils et 4 fils 2 possibilités : Connexion équipements 2 fils sur installation 4 fils Connexion équipements 4 fils sur installation 2 fils

  26. Maître E R 5 V 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF 1 R Déconnexion des terminaisons de ligne à 1 extrémité E R 2 Suppression d'une paire de résistance de polarisation E Esclave n Rebouclage des 2 paires à 1 extrémité 3 Esclave 1 Connexion de l'équipement 2 fils 4 - Connexion équipement 2 fils sur intallation 4 fils Longueur totale nouveau bus 2 fils doit être inférieure à 1000 mètres 5 V 650 ohms 650 ohms Terminaison de ligne Terminaison de ligne Commun Adaptation de l'installation

  27. Maître E R 5 V 650 ohms 650 ohms 120 ohms 1 nF 120 ohms 1 nF 1 Reboucler l'émission sur la réception sur l'équipement 2 Connecter l'équipement sur linstallation 2 fils - Connexion équipement 4 fils sur intallation 2 fils Paire équilibrée Commun Adaptation du câblage de l'équipement R R E E Esclave n Esclave 1

  28. LES CLASSES D'IMPLEMENTATION Les classes d’implémentation Les classes d'implémentation D Les 3 couches physiques standardisées C Modbus RTU et Modbus ASCII B Les principes de fonctionnement A

  29. Rappel règles et vocabulaire Transparent ready 3 classes d'implémentation pour 3 niveaux de services Imbrication modèle « Poupées russes » Basic Extended Regular Appartenance à une classe si et seulement si tous les services obligatoires sont supportées Un équipement peut aussi supporter des services d’une classe supérieure.

  30. A01 et A05 2 classes d'implémentation pour les équipements Modbus liaison série - Identification équipements Transparent Ready Web Services A - no Web B to D 00 Without modbus Other TR devices (through a TR gateway) 01 Modbus Basic TR Modbus devices through a TR gateway 05 Modbus Regular Communication services 10 Modbus Basic TCP-IP + ... All TR Modbus TCP-IP devices 20 Modbus Basic TCP-IP + FDR + ... 30 Modbus Regular TCP-IP + FDR +...

  31. Accès aux registres uniquement Classe de messagerie : Basic Non configurable Classe couche liaison : Basic Basic + accès bits et diagnostic Identification niveau 1 Classe de messagerie : Regular Classe couche liaison : Regular Configurable Classe Device Management : Basic - Les 2 classes d'implémentation Classe A01 Classe A05

  32. Adresse : De 1 à X avec X<= 247 Vitesse : 9600 bps Parité : impaire Mode transmission : RTU Broadcast : Supporté si esclave * L'adresse 248 est utilisée dans le cas ou la configuration peut s'effectuer par messagerie Classes de services couche liaison Pas de possibilité de configuration Basic Basic + Adresse : Support de l'adresse 248* Vitesse : 9600 et 19200 obligatoires Parité : impaire et paire obligatoire Couche liaison configurable Regular

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