Le protocole MODBUS™

Résumé du document

- MODBUS™ est un protocole de communication
- Marque déposé par GOULD MODICON (constructeur API-USA)
- Première installation en 1979
MODBUS est aujourd'hui un standard de communication industrielle entre API ,Régulateur Numérique ,centrale d'acquisition et de mesure etc.
- Réseau MODBUS (abus de langage )
- JBUS (April ) compatible MODBUS (moyennant un transcodage )

Caractéristique principale

Type :

- Maître – esclave (point à point ou multi-point )
- 1 maître et 1 à 256 esclaves (théorique car limité par constructeur à 64 ou 32 ,dépend des caractéristiques de la liaison physique )

Topologie :
- réseau organisé en bus

Transmission

- pas de médium (ligne téléphone ,fibre optique ,paire torsadé ,coax ,faisceau hertzien )
- half duplex
- Bande de base de 50 à 19200 bps
- Normes RS232-C ,RS422,RS485

Protocole d'accès
- Query/Response (question/réponse) entre le Maître et l'esclave
- Broadcast :diffusion du maître vers tous les esclaves

Protocole de ligne : 2 modes
- ASCII
- RTU (Remote Terminal Unit )

Longueur des trames
- 525 octets max. en ASCII
- 261 octets max. en RTU

Fonctions :
- Ecriture/lecture de mots de 16 bits
- Ecriture/lecture de bits
- Lecture rapide d'un octet particulier d'un esclave
Implémenté que par certains constructeurs :
- Téléchargement de programme
- Run /stop automate

Extraits

[...] Remarque : En cas de coupure ,l'esclave n'attendra pas plus de 3,5 fois la durée. Format d'une trame d'exception Dans le cas d'erreurs logiques ,dues à l'impossibilité d'exécuter la commande , suite à la reconnaissance d'un paramètre illégal ou erroné , l'esclave génère une réponse dite d'exception de longueur fixé 11 caractères en ASCII 5 octets en RTU Le code fonction retourné est celui de la commande avec le bit de poids le plus fort forcé à Le code d'erreur de 1 à 8 renseigne sur le type d'erreur. [...]

[...] Réseau MODBUS (abus de langage) JBUS (April) compatible MODBUS (moyennant un transcodage) Caractéristique principale Type : Maître esclave (point à point ou multipoint) 1 maître et 1 à 256 esclaves (théorique car limité par constructeur à 64 ou 32, dépend des caractéristiques de la liaison physique) Topologie : réseau organisé en bus Transmission pas de médium (ligne téléphone, fibre optique, paire torsadé, coax, faisceau hertzien) half duplex Bande de base de 50 à 19200 bps Normes RS232-C, RS422, RS485 Protocole d'accès Query/Response (question/réponse) entre le Maître et l'esclave Broadcast : diffusion du maître vers tous les esclaves Protocole de ligne : 2 modes ASCII RTU (Remote Terminal Unit) Longueur des trames 525 octets max. en ASCII 261 octets max. en RTU Fonctions : Ecriture/lecture de mots de 16 bits Ecriture/lecture de bits Lecture rapide d'un octet particulier d'un esclave Implémenté que par certains constructeurs : Téléchargement de programme Run /stop automate Surveillance : Chaque esclave gère des compteurs de diagnostic accessibles par le maître Le protocole Diffusion (Broadcast) Principe : Le poste maître transmet un ordre à destination de tous les esclaves connectés au réseau sans distinction. [...]

[...] Ces derniers exécutent la demande sans émettre de réponse. Le protocole question/réponse Principe : Le poste maître émet une demande à destination du poste esclave de son choix qui après exécution renvoie une réponse .Une seule transaction Q/R peut-être initié à la fois. Pour émettre la même question à 2 esclaves différents, il est nécessaire d'initier 2 transactions. Transmission en mode ASCII Choisit par l'utilisateur en même temps que les paramètres de transmission (vitesse, parité) .Le mode et les paramètres doivent être les mêmes pour tous les participants à un même réseau. [...]

[...] Un symbole Hexadécimaux contenu dans chaque caractère ASCII 8 bits binaire symboles hexadécimal = 2 caractères ASCII Format du caractère : Avec parité : Format d'une trame code ASCII Il n'y a pas de contrôle de temps entre 2 caractères (max. 1s) ,la transmission est purement asynchrone . Réception d'une trame et réponse par un esclave L'esclave écoute la ligne et attend le :' A réception de l'entête , il mémorise dans son tampon mémoire tous les caractères qui suivent RC+LF Lors d'une réponse ,l'esclave place sa propre adresse et le code fonction inchangé. [...]

[...] Structure d'une transaction (poste esclave ) Synchro. Coupleur MODBUS/automate exécution de la demande de manière synchrone Coupleur dispose d'une fenêtre temporel pour traiter la demande (en fin de cycle ) Le cycle automate reprend ensuite (allongement de 10 à 50 ms du cycle automate ) Exécution asynchrone Une commande particulière du protocole MODBUS™ permet de lire à la volée ,un octet particulier qui arrête le cycle . Compteur d'échange Intégré au protocole Compteur 16 bits dans le poste de l'esclave Non accessible par partie opérative de l'esclaves Accessible par maître pour lire ou RAZ Requête spécifique du maître Pour le protocole de référence ,ces compteurs sont au nombres de Les fonctions du protocole La référence du protocole MODBUS™ recense 21 fonctions Ces fonctions sont codées sur 1 octet (de 01h à 15h) Les fonctions marquées sont les seuls autorisées en échange à la fois diffusion et Q Ex : 01h lecture de n bits de sortie consécutif 08h accès aux compteurs de diagnostic La fonction 08h et ses sous fonctions La fenêtre 08 h est une fonction à mode multiple Ex : 0Ah RAZ des compteurs ( 0000h 0Bh lecture compteur 1 Maître E1 E2 E2 E1 Maître demande demande demande Attente d'une demande Traitement de la demande Q/R ? [...]