RÉSEAU DE CHAMPS. Modbus

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1 RÉSEAU DE CHAMPS Modbus

2 Protocole Quand vous voulez envoyer une lettre par la poste : Vous placez votre lettre dans une enveloppe; Sur le Recto, vous inscrivez l adresse du destinataire; Au dos, vous écrivez l adresse de l expéditeur. Ce sont des règles utilisées par tout le monde. C est un PROTOCOLE.

3 Protocole informatique Sur un réseau informatique ou industriel, c est à peu près la même chose : chaque message est enveloppé dans un protocole qui y ajoute différentes informations. Le lien peut être différent (poste Canada, Purolator, TCP, RS232 etc ) mais les informations, le protocole, est suivi a la lettre!

4 Protocole Modbus 1/2 Modbus est un protocole de communication utilisé pour des réseaux d automates programmables. Il fonctionne sur le mode maître/esclave. Il est constitué de trames contenant l adresse de l automate concerné, la fonction à traiter (écriture, lecture), la donnée et le code de vérification d erreur appelé contrôle de redondance cyclique sur 16 bits ou CRC16.

5 Protocole Modbus 2/2 Les trames sont de 2 types : Mode RTU : Remote terminal unit, les données sont sur 8 bits (hexadécimal) Mode ASCII : les données sont sur 7 bits (les trames sont donc visible en hexadécimal et il faut deux caractères pour représenter un octet) Le protocole Modbus est un protocole de dialogue basé sur une structure hiérarchisée en un maître et plusieurs esclaves.

6 Hiérarchie Le protocole Modbus consiste en la définition de trames d échange. Le maître envoie une demande et attend une réponse. Deux esclaves ne peuvent dialoguer ensemble. question MAITRE réponse ESCLAVE A ESCLAVE B ESCLAVE C

7 Adressage Les abonnées du bus sont identifiés par des adresses attribuées par l utilisateur. L adresse de chaque abonnée est indépendante de son emplacement physique. Les adresse vont de 1 à 64 et ne doivent pas obligatoirement être attribuées de manières séquentielles. Deux abonnées ne peuvent avoir la même adresse.

8 Échange maître vers 1 esclave Le maître interroge un esclave de numéro unique sur le réseau et attend de la part de cet esclave une réponse. Maître Question Réponse Esclave A Esclave B Esclave C

9 La question Elle contient un code fonction indiquant à l esclave adressé quel type d action est demandé. Les données contiennent des informations complémentaires dont l esclave a besoin pour exécuter cette fonction. Le champs octets de contrôle permet à l esclave de s assurer de l intégralité du contenu de la question.

10 La question

11 La réponse

12 La réponse Si une erreur apparaît, le code fonction est modifié pour indiquer que la réponse est une réponse d erreur. Les données contiennent alors un code permettant de connaître le type d erreur. Le champ contrôle permet au maître de confirmer que le message est valide.

13 Format général d une trame Deux types de codage peuvent être utilisés pour communiquer sur un réseau Modbus. Tous les équipements présents sur le réseau doivent être configurés selon le même type.

14 Type RTU Le type RTU (unité terminale distante) : chaque octet composant une trame est codé sur 2 caractères hexadécimaux (2 fois 4 bits). La taille maximale des données est de 256 octets.

15 Type ASCII Chaque octet composant une trame est codé avec 2 caractères ASCII (2 fois 8 bits) LRC : C est la somme en hexadécimal modulo 256 du contenu de la trame hors délimiteurs, complémentée à 2 et transmise en ASCII,

16 Différence Le mode ASCII permet d avoir des intervalles de plus d une seconde entre les différents caractères sans que cela ne génère d erreurs, alors que le mode RTU permet un débit plus élevé pour une même vitesse de transmission.

17 Construction d une trame 1/3 L ensemble des informations contenues dans le message est exprimé en hexadécimal. Le maître s adresse à l esclave dont l adresse est donnée dans le champ prévu cet effet.

18 Construction d une trame 2/3 Le code fonction indique à l esclave le type d Action à réaliser. Exemple : lecture de registre, code fonction (03), écriture dans un registre code (10). Le champs de données est codé sur n mots en hexadécimal de 00 à FF, doit sur n octets.

19 Construction d une trame 3/3 Selon le code fonction, le champ de données contient diverses informations complémentaires permettant à l esclave de décoder le message. Dans le cas du RTU, le champ contrôle d erreur CRC contient une valeur codée sur 16 bits.

20 Réponse de l esclave 1/2 L esclave renvoie sa réponse : il place sa propre adresse dans le champs adresse afin que le maître puisse l identifier. Il utilise la champs fonction pour indiquer si la réponse contient une erreur. Pour une réponse normale, l esclave reprend le même code fonction. S il y a une erreur, il renvoie un code erreur correspondant au code original avec son MSB à 1.

21 Réponse de l esclave 2/2 Le champ de données contient diverses informations dépendant du code fonction. Le champ contrôle d erreur contient une valeur codée de 16 bits. Cette valeur est le résultat d un CRC.

22 CRC 16 Le CRC est une opération mathématique effectué sur tous les bits du message Modbus par le maître et confirmer par l Esclave. Le résultat doit être identique, sinon cela signifie une corruption des données sur la ligne de transmission.

23 Tableau de commandes Modbus 1. Read Coil Status 12. Fetch Comm. Event Log. 2. Read Input Status 13. Program Controller 3. Read Holding Registers 14. Poll Controller 4. Read Input Registers 15. Force Multiple Coils 5. Force Single Coil 16. Preset Multiple Coils 6. Preset Single Register 17. Report Slave ID N/A N/A 7. Read Exception Status 18. Program 884/M84 8. Diagnostics N/A 19. Reset Comm. 9. Program Read General Reference 10. Poll Write General Reference 11. Fetch Comm. Event Ctr.

24 Exemple d échange 1/3 Trame émise : CA Adresse de l esclave : 04 Code fonction : 03 = lecture registre N du registre de début : MSB 00 et LSB 02 Nombre de registre de lecture : MSB 00 et LSB 01 CRC : 25 CA

25 Exemple d échange 2/3 Réponse de l esclave avec erreur : Adresse de l esclave : 04 Code fonction : 83 (03 avec le MSB à 1) Code erreur : 02 CRC : 01 31

26 Exemple d échange 3/3 Réponse sans erreur : B8 DE Adresse de l esclave : 04 Code fonction : 03 = lecture registre Nombre d octet données : 02 Donnée du registre 0002 : MSB 02 et LSB 58 CRC : B8 DE

27 Exemple commande 03 Lecture de multiples registres Requête Adresse esclave : 11 Fonction : 03 Registre de début : MSB 00 LSB 6B Nombre de lecture : MSB 00 LSB 03 CRC : --- Réponse Adresse esclave : 11 Fonction : 03 Nombre d octets : 06 Data 1 : MSB 02, LSB 2B Data 2 : MSB 00, LSB 00 Data 3 : MSB 00, LSB 64 CRC : ---

28 Exemple commande 06 Écriture d un registre Requête Adresse esclave : 11 Fonction : 06 Registre de début : MSB 00 LSB 01 Valeur désirée : MSB 00 LSB 03 CRC : --- Réponse Adresse esclave : 11 Fonction : 06 Registre de début : MSB 00 LSB 01 Valeur désirée : MSB 00 LSB 03 CRC : ---

29 Exemple commande 16 Écriture de multiples registres Requête Adresse esclave : 11 Fonction : 10 (16 en hexa) Registre de début : MSB 00 LSB 01 Nombre d écriture : MSB 00 LSB 02 Nombre d octets : 04 Data 1 : MSB 00, LSB 0A Data 2 : MSB 01, LSB 02 CRC : --- Réponse Adresse esclave : 11 Fonction : 10 (16 en hexa) Registre de début : MSB 00 LSB 01 Nombre de registres: MSB 00 LSB 02 CRC : ---

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